在ECC技術(shù)出現(xiàn)之前，內(nèi)存中應用最多的另外一種錯誤檢查技術(shù)，是奇偶校驗位（Parity）技術(shù)。

在數(shù)字電路中，最小的數(shù)據(jù)單位是“比特（bit）”，也叫“比特”?！氨忍亍币彩莾?nèi)存中的最小單位，它是通過“1”和“0”來表示數(shù)據(jù)高、低電平信號。在數(shù)字電路中8個連續(xù)的比特是一字節(jié)，不帶“奇偶校驗”的內(nèi)存中的每個字節(jié)只有8位，若它的某一位存儲出了錯誤，就會使其中存儲的相應數(shù)據(jù)發(fā)生改變而導致應用程序發(fā)生錯誤。

而帶有“奇偶校驗”的內(nèi)存在每一字節(jié)（8位）外又額外增加了一位用來進行錯誤檢測。比如一個字節(jié)中存儲了某一數(shù)值（1、0、1、0、1、0、1、1），把這每一位相加起來（1＋0＋1＋0＋1＋0＋1＋1=5）。對于偶校驗，若其結(jié)果是奇數(shù)，校驗位就定義為1，反之則為0；對于奇校驗則相反。當CPU返回讀取存儲的數(shù)據(jù)時，它會再次相加前8位中存儲的數(shù)據(jù)，計算結(jié)果是否與校驗位相一致。當CPU發(fā)現(xiàn)二者不同時就會試圖糾正這些錯誤。

但奇偶校驗位技術(shù)有個缺點，當內(nèi)存查到某個數(shù)據(jù)位有錯誤時，由于不一定能確定錯誤在哪一個位，也就不一定能修正錯誤。所以帶有奇偶校驗的內(nèi)存的主要功能僅僅是“發(fā)現(xiàn)錯誤”，并能糾正部分簡單的錯誤。

此外，奇偶校驗技術(shù)是通過在原來數(shù)據(jù)位的基礎上增加一個數(shù)據(jù)位來檢查當前8位數(shù)據(jù)的正確性，但隨著數(shù)據(jù)位的增加，用來檢驗的數(shù)據(jù)位也成倍增加，就是說當數(shù)據(jù)位為16位時它需要增加2位用于檢查，當數(shù)據(jù)位為32位時則需增加4位，依此類推。特別是當數(shù)據(jù)量非常大時，數(shù)據(jù)出錯的幾率也就越大，對于只能糾正簡單錯誤的奇偶檢驗的方法就顯得力不從心了。正是基于這樣一種情況，錯誤檢查和糾正（Error?Checking and?Correcting）應運而生了。

是什么導致內(nèi)存數(shù)據(jù)出現(xiàn)錯誤？

內(nèi)存錯誤是電腦內(nèi)部的電磁干擾造成的。這種干擾會導致 DRAM（動態(tài)隨機存取內(nèi)存）的單位自發(fā)地變成相反的狀態(tài)。單位錯誤可能是隱性的，也就是說，它們不會對數(shù)據(jù)造成嚴重影響；但是，內(nèi)存單元是相互關(guān)聯(lián)的，因此單位變化可能會影響整個系統(tǒng)，從而導致系統(tǒng)出錯，尤其是在需要嚴密運行的系統(tǒng)中。

ECC 內(nèi)存的工作原理

ECC的英文全稱是“ Error Checking and Correcting”（錯誤檢查和糾正），從這個名稱就可以看出它的主要功能就是“發(fā)現(xiàn)并糾正錯誤”。

與奇偶校驗技術(shù)一樣，ECC糾錯技術(shù)也需要額外的空間來儲存校正碼，但其占用的位數(shù)跟數(shù)據(jù)的長度并非成線性關(guān)系。具體來說，它是以8位數(shù)據(jù)、5位ECC碼為基準，隨后每增加一個8位數(shù)據(jù)只需另增加一位ECC碼即可。通俗地講就是，一個8位的數(shù)據(jù)產(chǎn)生的ECC碼要占用5位的空間，而一個16位數(shù)據(jù)ECC碼只需在原來基礎上再增加一位，也就是6位；而32位的數(shù)據(jù)則只需再在原來基礎增加一位，即7位的ECC碼即可，如此類推。

ECC碼將信息進行8比特位的編碼，采用這種方式可以恢復1比特的錯誤。每一次數(shù)據(jù)寫入內(nèi)存的時候，ECC碼使用一種特殊的算法對數(shù)據(jù)進行計算，其結(jié)果稱為校驗位（check bits）。然后將所有校驗位加在一起的和是“校驗和”（checksum），校驗和與數(shù)據(jù)一起存放。當這些數(shù)據(jù)從內(nèi)存中讀出時，采用同一算法再次計算校驗和，并和前面的計算結(jié)果相比較，如果結(jié)果相同，說明數(shù)據(jù)是正確的，反之說明有錯誤，ECC可以從邏輯上分離錯誤并通知系統(tǒng)。當只出現(xiàn)單比特錯誤的時候，ECC可以把錯誤改正過來不影響系統(tǒng)運行。工作原理見下圖：

除了能夠檢查到并改正單比特錯誤之外，ECC碼還能檢查到（但不改正）單DRAM芯片上發(fā)生的任意2個隨機錯誤，并最多可以檢查到4比特的錯誤。當有多比特錯誤發(fā)生的時候，ECC內(nèi)存會生成一個不可隱藏（non-maskable interrupt）的中斷（NMI），會中止系統(tǒng)運行，以避免出現(xiàn)數(shù)據(jù)惡化。

顯然ECC碼的長度跟數(shù)據(jù)的長度是成對數(shù)關(guān)系，當數(shù)據(jù)長度在64位以上的時候，ECC碼在空間占用上就會凸現(xiàn)優(yōu)勢。此外，ECC校驗最大的優(yōu)點是如果數(shù)據(jù)中有一位錯誤，它不但能發(fā)現(xiàn)而且可以對其更正，ECC校驗還可以發(fā)現(xiàn)2~4位錯誤（不能更正），當然這樣的情況出現(xiàn)的幾率是非常低的。但ECC碼的校驗算法比奇偶校驗復雜不少，需要專門的芯片來支持，所以普通的電腦主板不一定支持。而且因為系統(tǒng)需要時間來等待校驗的結(jié)果，所以ECC校驗會降低系統(tǒng)速度2%-3%左右，但這小小的代價換來系統(tǒng)穩(wěn)定性的大大提高可以說事非常值得的。

注意：ECC不是一種內(nèi)存類型，只是一種內(nèi)存技術(shù)，不僅以前的EDO內(nèi)存可以有、SD內(nèi)存也可有，現(xiàn)在主流的DDR內(nèi)存同樣可以有，所以在現(xiàn)在服務器配置中我們都可見到“512MB ECC DDR-400內(nèi)存”之類的字樣。那是因為它并不是一種影響內(nèi)存結(jié)構(gòu)和存儲速度的技術(shù)，可以應用到不同的內(nèi)存類型之中，就象我們經(jīng)常到的“奇遇校正”內(nèi)存技術(shù)一樣。

ECC內(nèi)存技術(shù)雖然可以同時檢測和糾正單一比特錯誤，但如果同時檢測出兩個以上比特的數(shù)據(jù)有錯誤，則無能為力。但隨著基于Intel處理器架構(gòu)服務器的CPU性能呈幾何級的倍數(shù)提高，而硬盤驅(qū)動器的性能同期只提高了5倍。因此為了獲得足夠的性能，服務器需要大量的內(nèi)存來臨時保存在CPU上讀取的數(shù)據(jù)。這樣大的數(shù)據(jù)訪問量就導致單一內(nèi)存芯片上每次訪問時通常要提供4（32位）或8（64位）比特以上的數(shù)據(jù)。一次性讀取這么多數(shù)據(jù)，出現(xiàn)多位數(shù)據(jù)錯誤的可能性會大大地提高，而ECC又不能糾正雙比特以上的錯誤，這樣就很可能造成全部比特數(shù)據(jù)的丟失，系統(tǒng)就很快崩潰了。

來源：吳川斌的博客