Рабочая температура ecc reg памяти

Обновлено: 24.01.2025

В этой статье мы разберемся, что такое серверная оперативная память. Узнаем, чем память для сервера отличается от обычной и что такое поддержка ECC. Поймем, можно ли вставить планку серверной памяти в обычный компьютер и запустить его.

В серверах и рабочих станциях используется не совсем обычная оперативная память.

Основные ее отличия — это поддержка специфических технологий, таких как контроль четности и ECC (коррекция ошибок).

Серверная оперативная память не обладает выдающимися скоростными характеристиками. Для нее намного важнее стабильность и безотказность в работе. Применяется в тех областях, где критически важна бесперебойная работа. Например, финансы и облачные вычисления.

Рассмотрим подробнее технологии, которые применяют в серверной памяти ⇓

Error-Correcting Code (ECC) или память с коррекцией ошибок;
Регистр между микросхемами модуля и контроллером памяти. Так называемая регистровая оперативка.

Память с коррекцией ошибок

ECC (Error-Correcting Code) позволяет исправлять некоторые ошибки в процессе работы оперативной памяти. В том числе, случайные неточности, то есть те, которые могут возникать под воздействием электромагнитных помех или высокоэнергетических элементарных частиц.

Подобная погрешность появляется из-за изменения значения одного бита в машинном слове. Результат такой ошибки может быть самым непредсказуемым. От изменения одного символа в набранном тексте до зависания всей системы.

Применение технологии ECC необходимо для обнаружения и если это возможно, то исправления подобных проблем. Память, не имеющая поддержки коррекции ошибок, обозначается non-ECC.

Принцип работы

ECC модуль имеет дополнительные микросхемы, по одной на каждые 8 чипов. То есть, при одностороннем дизайне модуля, будет задействовано 9 чипов вместо привычных 8. А при двухстороннем — 18 вместо 16. В дополнительных чипах лежат контрольные суммы машинных слов, хранящихся в памяти.

Если ОЗУ использует только технологию ECC, то это не совсем серверная оперативная память. Она рассчитана, в первую очередь, на профессиональные рабочие станции.

Для использования ECC RAM ОЗУ требуется поддержка как со стороны процессора, в котором размещен контроллер памяти, так и со стороны материнской платы. Впрочем, у не самых дешевых CPU и системных плат подобная поддержка нередко есть. Следовательно, память с коррекцией ошибок на них успешно заработает.

Какие преимущества получит обычный домашний или офисный компьютер в этом случае? Теоретически, он будет стабильнее работать. Но стоит учитывать, что применение Error-Correcting Code требует определенных вычислительных мощностей, как следствие, быстродействие снижается, пусть и не намного.

Однобитовые ошибки

Бит представляет собой единую двоичную цифру (1 или 0), причем восемь битов формируют байт — исторически наименьшую единицу адресной памяти, которую компьютеры считают либо как одно число, либо букву. Однобитовая ошибка заключается в том, что электрический заряд бит изменяется, переворачивая его от 0 до 1 или наоборот.

Причины однобитовых ошибок возникают в двух основных вариантах — жестких и мягких ⇓

жесткие вызваны такими физическими факторами, как изменение температуры или мощности, а также напряжение на оборудовании;
мягкие возникают из-за более сложных факторов, таких как магнитные помехи и даже космические лучи.

В любом случае результат однобитовой ошибки тот же. Неточность, влияющая на одну двоичную цифру, не приведет к концу света, но перевернутый бит может серьезно повлиять на важные данные.

Хотя ошибка может быть безвредной или иметь сравнительно мягкий эффект (например, неправильно окрашенный пиксель в изображении), это может привести к полностью искаженному файлу или сбою всей системы.

В приложениях, обрабатывающих большие объемы чувствительных или высокоценных данных, даже одна однобитовая ошибка может быть катастрофической.

ОЗУ с ECC предотвращает однобитовые ошибки, обнаруживая и исправляя их, гарантируя, что данные будут должным образом сохранены.

Регистровая память

По-настоящему серверной можно считать только регистровую (registered) или буферизованную (buffered) память. Основная ее особенность — это наличие на модуле еще одной микросхемы — регистра.

Регистр выполняет роль буфера между микросхемами памяти на модуле и контроллером ОЗУ. Это необходимо для снятия электрической нагрузки с контроллера, что позволяет установить большое количество модулей.

Наличие регистров уменьшает электрическую нагрузку на контроллер памяти, что позволяет устанавливать большее количество модулей памяти на один канал. Таким образом, обеспечение максимального объема памяти, поддерживаемого современными процессорами, возможно только при использовании регистровой памяти

Вся регистровая оперативка в обязательном порядке поддерживает технологию ECC. Такие модули обычно имеют маркировку ECC reg. Отличие памяти с ECC от регистровой, заключается только в отсутствии микросхемы регистра и компоновке чипов памяти на планке.

Чем отличается серверная оперативная память от обычной

В первую очередь такая оперативка предназначена для бизнеса и профессиональных задач, где критически важна работа с данными и точностью их обработки и передачи.

По сравнению с обычной, ОЗУ ECC имеет очевидные преимущества. Из-за встроенных возможностей для исправления ошибок, системы с ОЗУ ECC имеют намного меньше отказов, чем с памятью без коррекции ошибок. На практике это означает меньшую потерю данных, меньшее количество сбоев и больше времени безотказной работы.

Однако из-за дополнительной обработки, требуемой для чипов, ECC может оказать небольшое влияние на производительность. Это вряд ли является серьезной проблемой, когда пользователи уделяют первостепенное внимание минимизации ошибок и максимальному времени бесперебойной работы, которые обеспечивает ECC RAM, даже если она действительно имеет незначительный проигрыш в производительности.

Еще одна очевидная разница между памятью с ECC и без нее — это цена. Благодаря своим расширенным функциям память с коррекцией ошибок стоит дороже, чем обычная и поддерживается только на специализированных (дорогостоящих) материнских платах и высокопроизводительных серверных процессорах, таких как Intel Xeon и т.п. В обычную метеринку вставить ее можно, но она там не заработает.

Определить серверная память или нет, можно легко визуально по наличию дополнительных чипов памяти и расположению микросхем на модуле.

ECC RAM нельзя комбинировать с памятью без коррекции ошибок. Поэтому, если вы хотите возможности Error-Correcting Code, вам придется заменить всю оперативку на новые модули.

Чем еще отличается ОЗУ для сервера

вполне закономерно, что оперативная память для круглосуточно работающего сервера должна иметь максимальную надежность. Поэтому серверные модули проходят тщательное тестирование, в том числе, и в условиях высокого нагрева;
использование серверной регистровой оперативной памяти возможно только если процессор и материнская плата поддерживают ее;
серверная оперативная память, также как и обычная, выпускается в разных стандартах: ddr, ddr2, ddr3, ddr4. Физически, серверные модули сохраняют совместимость с десктопными, но работоспособность в обычных материнских платах невозможна;
скорость работы буферизованной RAM ниже, чем у стандартного модуля ОЗУ, а вот цена может оказаться заметно выше.

Нужна ли серверная память в обычном компьютере

Конечно неприятно, когда ваш домашний компьютер или ноутбук падает из-за ошибки, но это вряд ли будет иметь серьезные долгосрочные последствия.

Собирать домашний компьютер на серверном железе — достаточно спорное решение. Кроме самих модулей серверной памяти, придется установить серверную системную плату. А для нормальной работы системной платы может потребоваться соответствующий корпус и блок питания, что в итоге приведет к неоправданным расходам и даст только избыточную для большинства домашних систем надежность.

Почему серверная память не работает на обычных компьютерах

Где необходима ОЗУ c ECC?

Для бизнес-критических серверных приложений короткий ответ — да. На сервере, обрабатывающем конфиденциальную информацию о клиенте или финансовых транзакциях, даже одна ошибка имеет потенциал для катастрофы.

ECC reg RAM настоятельно рекомендуется организациям, которые обрабатывают большие объемы данных клиентов в Интернете, для защиты от финансовых потерь, вызванных поврежденными данными, или репутационного ущерба, вызванного простоями после сбоя системы.

На сегодняшний день на просторах Рунета можно встретить открытые темы на форумах с вопросами – стоит ли брать рабочую станцию с ECC-памятью или можно обойтись обычной? В данных ветках можно прочесть множество противоречивых утверждений, и часть из них говорит о том, что коррекция ошибок сильно замедляет память, а следовательно и ЦП. Но мало кто это проверял на деле на современных процессорах.

Коррекция ошибок

Для чего необходима коррекция? И почему в работе памяти возникают ошибки? Перед ответом на эти вопросы следует разделить ошибки на два типа:

Причиной появления аппаратных ошибок является дефектная микросхема DRAM, а случайные ошибки возникают под воздействием излучения, альфа-частиц, элементарных частиц и прочего. Соответственно, первые в принципе неисправимы – если чип дефектный, то поможет только его замена; а вот вторые могут быть исправлены.

Почему же так необходима коррекция ошибок в рабочих станциях и серверах? Однобитовая ошибка в 64-битном слове меняет содержимое ячейки памяти, а в конечном итоге на жесткий диск может быть записано другое число, другие данные, при этом компьютер не зафиксирует эту подмену. А изменение бита в оперативной памяти может вызвать сбой программы, что для рабочей станции и сервера недопустимо.

MSI RTX 3070 сливают дешевле любой другой, это за копейки Дешевая 3070 Gigabyte Gaming - успей пока не началось

Для обнаружения изменения битов памяти можно использовать метод подсчета контрольной суммы, но он позволяет лишь обнаруживать ошибки без их исправления.

В свое время было предложено много различных способов решения данной проблемы, но на сегодняшний день наибольшее распространение получил метод коррекции ошибок или ECC (Error-Correcting Code). Данный метод позволяет автоматически исправлять однобитовые ошибки в 64-битном слове – SEC (Single Error Correction) и детектировать двухбитовые – DED (Double Error Detection).

Физическая реализация ECC заключается в размещении дополнительной микросхемы памяти на модуле ОЗУ – соответственно, при одностороннем дизайне модуля памяти вместо восьми чипов располагается девять, а при двустороннем вместо шестнадцати – восемнадцать. Таким образом, ширина модуля становится не 64 бита, а 72 бита.

Метод коррекции ошибок работает следующим образом: при записи 64 бит данных в ячейку памяти происходит подсчет контрольной суммы, составляющей 8 бит. Когда процессор обращается к этим данным и производит считывание, проводится повторный подсчет контрольной суммы и сравнение с исходной. Если суммы не совпадают – произошла ошибка. Если она однобитовая, то неправильный бит исправляется автоматически, если двухбитовая – детектируется и сообщается ОС.

Финансовая сторона

Стоимость обычного модуля памяти DDR3-1600 с напряжением 1.35 В и объемом 8 Гбайт составляет около 3600 рублей, а с коррекцией ошибок – 4800 рублей. На первый взгляд ECC-память выходит на 30-35% дороже, что, в целом, не позволяет их сравнивать в силу существенно большей стоимости последней. Но почему же тогда такой вопрос возникает при сборке рабочей станции? Все просто – необходимо смотреть на данный вопрос шире, а именно – смотреть на общую стоимость рабочей станции.

Ценник однопроцессорной станции на базе четырехъядерного восьмипоточного Xeon (настольные процессоры серий i5 и i7 не поддерживают ECC-память) с 32 Гбайтами памяти, материнской платы с чипсетом C222/С224/С226 (десктопные наборы логики Z87/Z97 и другие также не поддерживают память с коррекцией ошибок) будет превышать 70 000 рублей (при условии, что устанавливаются серверные SSD с повышенным ресурсом). А если включить в эту стоимость и дискретную видеокарту, и прочие сопутствующие компоненты, например, ИБП, то ценник из пятизначного превратится в шестиизначный, перевалив планку в 100 000 рублей.

Покупка 32 Гбайт памяти с коррекцией ошибок потребует дополнительных 4-6 тысяч рублей, что по отношению к общей стоимости рабочей станции не превышает 5%, то есть не является критичным. Также переход от десктопного к серверному железу предоставит и другие преимущества, например: интегрированные графические карты P4600 в процессорах Intel Xeon E3-1200 третьего поколения получили оптимизированные драйверы, которые должны повышать производительность в профессиональных приложениях, например, в CAD; поддержка технологии Intel VT-d, которая позволяет пробрасывать устройства в виртуальную среду, например, видеокарты; прочие серверные технологии – Intel AMT или IPMI, WatchDog и другие, которые также могут оказаться полезными.

Таким образом, хоть и сама ECC-память стоит заметно дороже обычной, в общей стоимости рабочей станции данная статья затрат является несущественной, и переплата не превышает 5%.

Тестовый стенд

Для данного обзора использовалась следующая конфигурация:

Материнская плата: Supermicro X10SAE (Intel C226, LGA 1150);
Процессор: Xeon E3-1245V3 (Turbo Boost – off, EIST – off, HT – on);
Оперативная память:
- 2x Kingston DDR3-1600 ECC 8 Гбайт (KVR16LE11/8 CL11, 1.35 В);
- 2x Kingston DDR3-1600 8 Гбайт (KVR16LN11/8 CL11, 1.35 В);
Методика тестирования

В рамках тестирования были произведены замеры производительности как при одноканальном режиме работы ИКП, так и при двухканальном. Суммарный объем ОЗУ составил 8 (один модуль) и 16 Гбайт (два модуля) соответственно.
- 3DMark 2006 1.2;
- 7Zip 9.20;
- AIDA64 Extreme 5.20.3400;
- Cinebench R15;
- CrystalMark 2004R3;
- Fritz 4.20;
- LinX 0.6.5;
- wPrime 2.10.
Результаты тестирования

Тест памяти

Перед тем, как приступить к тестированию, проведем замер пропускной способности памяти и латентности.

реклама

При изучении результатов можно заключить, что производительность ECC- и non-ECC- памяти находится на одном и том же уровне в рамках погрешности.

Если в предыдущем тесте от замера к замеру выигрывал то один, то другой тип памяти, то при замере латентности ECC-память постоянно показывает большие задержки. Но разница несущественна – всего лишь 1 нс.

Таким образом, замер ПС и латентности памяти не показал особых различий между ECC- и non-ECC-памятью. Посмотрим, повторится ли это в последующих тестах.

3DMark

реклама

Тестовый пакет 3DMark содержит подтесты как для процессора, так и для графической карты. Здесь и кроется самое интересное – давно известно, что встроенному видеоядру не хватает существующей ПСП в 25.6 Гбайт/с, поэтому именно в графических подтестах можно выявить негативное влияние коррекции ошибок, если оно вообще есть,…

. но разницы нет – что ECC, что non-ECC. Ни процессор, ни интегрированное ядро никак не реагируют на замену обычной памяти на DDR с коррекцией ошибок – результаты одинаковы в рамках погрешности. Среднеарифметическая разница составила 0.02% в пользу ECC-памяти для одноканального режима и 1.6% для двухканального режима.

При этом нельзя сказать, что встроенная видеокарта P4600 не зависит от скорости ОЗУ – при одноканальном доступе общий результат почти на 30% ниже, чем при двухканальном. Другими словами, скорость ОЗУ критична для графического ядра, но сами по себе «ECC-версии» не влияют ни на скорость ОЗУ, ни на видеокарту.

реклама

Архиваторы, как известно, чувствительны к памяти, поэтому, возможно, здесь получится зафиксировать влияние типа памяти на производительность.

Ситуация с архивацией неоднозначная: с одной стороны – в одноканальном режиме (как при распаковке, так и при сжатии) ECC-память уверенно оказывается медленнее на 2%; с другой – в двухканальном режиме при сжатии ECC-память уверенно быстрее, а при распаковке – медленнее, а среднее арифметическое – быстрее на 0.65%.

Скорее всего, причина в следующем – пропускной способности памяти при одноканальном доступе процессору явно недостаточно, и поэтому чуть большая латентность ECC-памяти сказывается на производительности; а при двухканальном доступе ПСП полностью покрывает нужды CPU и поэтому чуть большая латентность памяти с коррекцией ошибок не сказывается на производительности. В любом случае зафиксировать существенного влияния на скорость архивации не получилось.

Cinebench

реклама

Тестовый пакет Cinebench содержит подтест как процессора, так и видеокарты.

Но ни первый, ни вторая никак не отреагировали на ECC-память.

Зато налицо явная зависимость видеокарты от ПСП – при одноканальном доступе результат в OpenGL оказался на 25% ниже, чем при двухканальном. Вспоминая результаты 3DMark и смотря на нынешние, можно заключить, что производительность интегрированной видеокарты хоть и зависит от ПСП, но ECC-память не оказывает на нее негативного влияния.

Память с коррекцией ошибок (Error correction code - ECC) – это тип памяти, использующийся в рабочих станциях и серверах. В первую очередь она предназначена для бизнеса и профессиональных задач где критически важна работа с данными. Такая память позволяет исправлять ошибки в памяти и бороться с повреждением данных. Также предполагается, что она может сократить количество сбоев в работе сервера или рабочей станции. Все это позволяет использовать ECC RAM в профессиональных сферах и бизнесе, включая финансовые институты и облачные вычисления, где ошибки с данными и простои недопустимы.

Память ECC против обычной памяти

Физически ECC память отличается от обычной не ECC памяти (та, что используется в потребительских компьютерах и ноутбуках) наличием 9 чипов памяти с одной стороны вместо 8 (чипы памяти используются для хранения данных, которые при вызове отправляются в ЦПУ). Дополнительный чип памяти как раз используется для обнаружения и исправления ошибок в других 8 чипах.

Какое оборудование поддерживает ECC память?

Память ECC рассчитана на нагрузки корпоративного уровня, поэтому большинство потребительских материнских плат для ПК ее не поддерживают или работают без функции корректировки ошибок. Для того чтобы в полной мере воспользоваться преимуществами такой памяти вам нужна системная плата для рабочих станций либо для серверов. ECC память также стоит несколько дороже, в сравнении с обычными модулями, как раз из-за дополнительного чипа памяти.

И опять же ECC память в первую очередь предназначена для серверов и рабочих станций, поэтому для ее работы вам потребуется производительный процессор. Из модельного ряда Intel только серверная линейка Xeon предназначена для работы с ECC памятью и компания таким образом пытается отделить потребительские продукты от профессиональных. С другой стороны, компания AMD предлагает для энтузиастов многопоточные чипы Threadripper, которые поддерживают работу с таким типом памяти.

Недостатки ECC памяти

Возможно это покажется странным, но ECC память несколько медленней обычной памяти из-за того, что для проверки данных на ошибки требуется время. Вместе с тем, в 2014 году компания Puget провела исследования, согласно которым ECC память оказалась на 0,25 процента медленнее обычной памяти, а регистровая ECC память на 0,44 процента медленней. На наш взгляд данное исследование больше доказывает, что различия в производительности весьма незначительны.

Как работает ECC память?

Коррекция ошибок – это математический процесс, который обеспечивает правильность данных, хранящихся в памяти. В случае ошибки ECC также позволяет системе в реальном времени воссоздать правильные данные.

Одним из способов работы ECC памяти является контроль четности. При этом методе используется дополнительный бит который записывает четность остальных битов. К сожалению, несмотря на то, что дополнительный бит четности позволяет определить ошибку, он никак не способствует ее решению и в этом случае выполнение программы просто прерывается.

Большинство вычислительных систем перемещают данные большими блоками по 64 бита (они называются «машинным словом»). Вместо генерации одного дополнительного бита четности для каждых восьми битов данных, ECC генерирует семь дополнительных битов на 64 бита данных. Система выполняет сложный математический алгоритм на дополнительных семи битах данных, чтобы гарантировать, что остальные 64 бита являются правильными. В случае, если один бит неверен (однобитовая ошибка), алгоритм ECC может восстановить данные. Однако при более крупных ошибках (два или более бит) такой алгоритм может лишь уведомить систему.

Регистровая память

ECC память не всегда является регистровой, но с другой стороны любая регистровая память всегда является ECC памятью.

Регистровая память содержит регистр, который располагается между чипами памяти и системным контроллером памяти. Это позволяет уменьшить электрическую нагрузку на контроллер, а также установить большее количество модулей на один канал.

Оперативная память в сокращении может называться ОЗУ. Ее также называют оперативным запоминающим устройством, памятью с произвольным доступом, RAM. ОЗУ также можно ласково назвать «оперативкой». RAM логически состоит из ячеек памяти. Каждая ячейка хранит количество бит, равное степени двойки. 2^3=8 бит, 2^4=16 бит, 2^5=32 бит, 2^6=64 бит. У каждой ячейки памяти есть свой адрес. Адрес ячейки «оперативки» выглядит следующим образом: FFFFFFFFF.

Регистровой памятью (Registered DIMM, RDIMM) называют модули ОЗУ, которые имеют на «борту» отдельный регистр для адресов «оперативки» и команд.

Контроллер ОЗУ в процессоре обращается к регистрам, регистры же направляют информацию в микросхемы памяти. Такая организация «оперативки» позволяет увеличить количество модулей на канал RAM за счет снижения электрической нагрузки на контроллер памяти. Контроллер находится либо в северном мосту материнской платы, либо в процессоре. Также вдвое уменьшается емкость модулей памяти, если модуль содержит два регистра.

Регистровая память отличается от обычной, небуферизованной «оперативки», более высокими задержками при чтени и записи информации в модулях ОЗУ. Это происходит из-за того, что модули содержат дополнительный промежуточный узел — буфер. Чтение/запись производит контроллер памяти в процессоре или северном мосту материнской платы. Работа с этим узлом, естественно, требует дополнительного времени работы. Но при этом отметим то, что уменьшается нагрузка на процессор, так как буфер отвечает за непосредственную работу с банками памяти.

Каждый модуль ОЗУ содержит микросхему SPD (Serial Presence Detect). Данная микросхема содержит прошивку модуля памяти. Эта прошивка определяет работу более простых микросхем.

Регистровая и буферизованная память — одно и то же

Регистровая память — это буферизованная память. Как было обозначено выше — регистр — это буфер для адресов и команд при работе с памятью. Процессор или северный мост материнской платы отправляют данные, адреса ячеек памяти и команды. Регистры выполняют команды по указанным адресам.

Такая память стоит дороже обычной, небуферизованной памяти. Используется она исключительно в серверах, потому что позволяет получить больший объем памяти на один процессор в сервере.

Что такое FB-DIMM

FB-DIMM, Full Buffered Dual Inline Memory Module — полностью буферизованная DIMM — это планки ОЗУ DDR2. Плашки ОЗУ при этом используют последовательный интерфейс передачи данных между модулями памяти и контроллером «оперативки». В отличие от стандартных модулей RAM, они используют не 240-pin, а 96-pin из 240 возможных пинов. Такая организация работы позволяет организовывать с помощью контроллеров памяти большее количество каналов на материнской плате. Вплоть до 6 каналов. Данные модули памяти несовместимы с обычными планками «оперативки».

Последовательный интерфейс — это интерфейс передачи данных, при работе которого данные передаются по одному проводу или дорожке на печатной плате друг за другом. Таких проводов (дорожек) может быть несколько, но принцип передачи данных при этом не меняется.

Advanced Memory Buffer, AMB — микросхема, которая организует работу модулей памяти FB-DIMM. Эта микросхема располагается прямо на планке «оперативки».

В один канал памяти при такой организации работы модулей ОЗУ возможна установка до 8 планок «оперативки». Это позволяет, в случае с RAM DDR2, добиться емкости ОЗУ до 192 Гигабайт на один сервер.

В связи с тем, что микросхема AMB добавляет свои задержки в работу модуля памяти, данные плашки работают несколько медленнее модулей RDIMM, регистровой ОЗУ. Но, так как общее количество памяти в данном случае возрастает, то общая производительность системы также возрастает.

Краткая история оперативной памяти

Ниже приводится краткая история развития типов ОЗУ. Начинаем мы ее со времени выпуска памяти SDRAM. Это произошло в 1996 году. Пропускная способность данной RAM составила 1.1 GBps.

Следующей памятью в таблице указана память RDRAM. Она была выпущена в 1998 году. Это была абсолютно новая архитектура ОЗУ. Совершенно новый стандарт от фирмы Rambus. Было выпущено несколько поколений памяти. Она отличалась более высокими частотами, стабильными таймингами, вот только при этом задержки функционирования памяти были немного выше. К сожалению, данная память не выдержала конкуренции на рынке и вынуждена была сойти со сцены рынка памяти.

Следующими в таблице указаны линейки RAM DDR. Double Data Rate Synchronous Dynamic Random Access Memory — синхронная динамическая память с произвольным доступом и удвоенной скоростью передачи данных. Этот стандарт ОЗУ был выпущен на рынок в 2000 году. Данная память используется и на текущий момент. При этом развивается стандарт для достижения более высоких скоростей функционирования.

Последним типом RAM DDR, выпущенным на рынок, на данный момент является память DDR4.

Читайте также: