Paritatea memoriei si corectarea erorilor

Paritatea memoriei si corectarea erorilor

O caracteristica ce face parte din natura memoriei este aceea ca memoria se defecteaza in mod inevitabil. Aceste defecte se impart in doua tipuri de baza:

defecte hard

erori soft.

Cele mai usor de inteles sunt defectele hard, la care cipul, dupa ce functioneaza un timp, datorita unui defect de fabricatie sau unei deteriorari fizice sufera o defectare definitiva. De obicei, remedierea unui defect de acest tip necesita inlocuirea unei componente hard, cum ar fi cipul, modulul SIMM sau modulul DIMM. Rata erorilor hard se noteaza cu HER.

Celalalt tip de defect, mai insidios, este eroarea soft. O eroare soft este un defect temporar care poate sa nu reapara niciodata sau care apare la intervale mari (defectele soft sunt remediate, de fapt, prin oprirea sistemului si repornirea acestuia). Rata erorilor soft se noteaza cu SER.

In prezent, producatorii de memorii au eliminat, practic, in intregime sursa de erori soft datorata particulelor alfa; din acest motiv, multi utilizatori au crezut ca aceasta a fost justificarea pentru ca industria sa abandoneze verificarea paritatii. Argumentul este acela ca, de exemplu, un subsistem de memorie de 16 MB construit pe tehnologia de 4 MB va inregistra o eroare datorata particulelor alfa o data la circa 16 ani. Acest mod de gandire este insa eronat si a determinat multi producatori si distribuitori sa elimine paritatea si alte tehnici cerute de sistemele tolerante fata de erori, desi erorile soft continua sa reprezinte o problema in continuare. Exista descoperiri mai recente care arata ca particulele alfa nu reprezinta astazi decat o mica parte a cauzelor care provoaca erori soft in memoriile DRAM.

Erorile provocate de radiatiile cosmice reprezinta o problema si mai mare la memoriile SRAM decat la memoriile DRAM. Aceasta se datoreaza faptului ca sarcina necesara pentru a inversa un bit intr-o celula de memorie SRAM este mai mica decat cea necesara pentru a inversa starea condensatorului unei celule DRAM. De asemenea, radiatiile cosmice constituie o problema si mai mare pentru memoria de inalta densitate. Pe masura ce densitatea cipului creste, este mai usor ca o particula ratacita sa inverseze un bit. S-a prognozat ca rata erorilor soft la o memorie DRAM de 64 MB va fi dubla fata de cea a unui cip de 16 MB, iar o memorie DRAM de 256 MB va avea o rata de patru ori mai mare.

Desi cele mai multe erori soft sunt cauzate de radiatiile cosmice sau de alte tipuri de radiatii, exista si alte cauze:

■ Neregularitati in tensiunea de alimentare sau zgomot pe linie. Acestea pot fi cauzate de o sursa de alimentare defecta sau de neregularitati in tensiunea de retea.

■ Evaluarea incorecta a vitezei sau tipuri necorespunzatoare de memorie. Memoria trebuie sa fie de tipul cerut de setul de cipuri si sa corespunda vitezei de acces a sistemului.

■ Interferente in radiofrecventa. Cauzate de emitatoare radio aflate in apropierea sistemului, care pot genera semnale electrice in cablurile si circuitele sistemului.

■ Descarcari electrostatice. Cauzeaza cresteri minuscule ale tensiunii, care pot deteriora datele.

■ Erori de sincronizare. Datele nu ajung la timp acolo unde trebuie, cauzand erori. Deseori cauzate de configuratii necorespunzatoare in BIOS Setup, de memorii mai lente decat cele cerute de sistem sau de supraaccelerarea procesoarelor si a altor componente ale sistemului.

Cum putem trata aceste erori? A le ignora pur si simplu nu este in mod sigur cea mai buna metoda dar, din nefericire, aceasta este solutia pe care o adopta astazi cei mai multi producatori si distribuitori de calculatoare. Cea mai buna cale de a trata aceasta problema este aceea de a mari toleranta la erori a sistemului. Aceasta inseamna implementarea unor mijloace de detectare si eventual de corectare a erorilor in sistemele PC. in principiu, exista trei niveluri si tehnici de protectie impotriva erorilor in calculatoarele moderne:

■ Fara paritate

■ Paritate

■ ECC

Sistemele fara paritate nu au nici o protectie impotriva erorilor. Singurul motiv pentru care sunt, totusi, utilizate este acela ca au costul cel mai redus. Nu este necesara memorie suplimentara, asa cum este cazul la tehnicile cu paritate sau ECC. Deoarece un octet de date de tipul cu paritate are noua biti fata de opt la tipul fara paritate, costul memoriei este cu 12,5% mai mare. De asemenea, controllerul de memorie fara paritate este simplificat, deoarece nu necesita portile logice pentru calculul bitilor de verificare a paritatii sau ECC. Sistemele portabile care pun accent pe reducerea la minim a consumului de energie ar putea beneficia de reducerea consumului de energie pentru memorii, datorita numarului mai mic de cipuri DRAM. in sfarsit, magistrala de date a sistemului catre memorie este mai ingusta, ceea ce reduce numarul de buffere pentru date. in prezent, probabilitatea statistica a erorilor de memorie intr-un calculator modern desktop pentru birouri este estimata la circa o eroare la cateva luni, iar frecventa erorilor depinde de cantitatea de memorie pe care o aveti.

Aceasta rata a erorilor poate fi acceptabila pentru sistemele de clasa inferioara care nu sunt utilizate pentru aplicatii critice. in acest caz, sensibilitatea extrema a pietei fata de cost nu poate justifica, probabil, costul suplimentar al memoriei cu paritate sau ECC, iar astfel de erori trebuie sa fie tolerate.

Indiferent de rata, folosirea unui sistem fara protectie impotriva erorilor inseamna un joc de noroc, in care se presupune ca erorile de memorie sunt improbabile, iar atunci cand se produc, dau nastere la cheltuieli inerente mai mici decat costul componentelor hardware suplimentare necesare pentru detectarea erorilor. Totusi, exista dezavantajul ca erorile pot conduce la probleme grave, cum ar fi calcularea unei valori eronate intr-un cec bancar sau, in cazul unui server, blocarea acestuia si a tuturor sistemelor client rezidente in reteaua LAN, avand ca urmare pierderi de productie.