服务器内存关键技术(ECC, Buffer, Register, Chipkill)
四 08
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服务器内存也是内存（RAM），它与普通PC（个人电脑）机内存在外观和结构上没有什么明显实质性的区别，主要是在内存上引入了一些新的特有的技术，如ECC、ChipKill、热插拔技术等，具有极高的稳定性和纠错性能。
服务器内存主要技术：
- ECC
在普通的内存上，常常使用一种技术，即Parity，同位检查码（Parity check codes）被广泛地使用在侦错码（error detectioncodes）上，它们增加一个检查位给每个资料的字元（或字节），并且能够侦测到一个字符中所有奇（偶）同位的错误，但Parity有一个缺点，当计算机查到某个Byte有错误时，并不能确定错误在哪一个位，也就无法修正错误。基于上述情况，产生了一种新的内存纠错技术，那就是ECC， ECC本身并不是一种内存型号，也不是一种内存专用技术，它是一种广泛应用于各种领域的计算机指令中，是一种指令纠错技术。ECC的英文全称是“ Error Checking and Correcting”，对应的中文名称就叫做“错误检查和纠正”，从这个名称我们就可以看出它的主要功能就是“发现并纠正错误”，它比奇偶校正技术更先进的方面主要在于它不仅能发现错误，而且能纠正这些错误，这些错误纠正之后计算机才能正确执行下面的任务，确保服务器的正常运行。之所以说它并不是一种内存型号，那是因为并不是一种影响内存结构和存储速度的技术，它可以应用到不同的内存类型之中，就象前讲到的“奇偶校正”内存，它也不是一种内存，最开始应用这种技术的是EDO内存，现在的SD也有应用，而ECC内存主要是从SD内存开始得到广泛应用，而新的DDR、RDRAM也有相应的应用，目前主流的 ECC内存其实是一种SD内存。 - Chipkill
Chipkill技术是IBM公司为了解决目前服务器内存中ECC技术的不足而开发的，是一种新的ECC内存保护标准。我们知道ECC内存只能同时检测和纠正单一比特错误，但如果同时检测出两个以上比特的数据有错误，则一般无能为力。目前ECC技术之所以在服务器内存中广泛采用，一则是因为在这以前其它新的内存技术还不成熟，再则在目前的服务器中系统速度还是很高，在这种频率上一般来说同时出现多比特错误的现象很少发生，正因为这样才使得ECC技术得到了充分地认可和应用，使得ECC内存技术成为几乎所有服务器上的内存标准。
但随着基于Intel处理器架构的服务器的CPU性能在以几何级的倍数提高，而硬盘驱动器的性能同期只提高了少数的倍数，因此为了获得足够的性能，服务器需要大量的内存来临时保存CPU上需要读取的数据，这样大的数据访问量就导致单一内存芯片上每次访问时通常要提供4（32位）或8（64位）比特以上的数据，一次性读取这么多数据，出现多位数据错误的可能性会大大地提高，而ECC又不能纠正双比特以上的错误，这样就很可能造成全部比特数据的丢失，系统就很快崩溃了。IBM的 Chipkill技术是利用内存的子结构方法来解决这一难题。内存子系统的设计原理是这样的，单一芯片，无论数据宽度是多少，只对于一个给定的ECC识别码，它的影响最多为一比特。举个例子来说明的就是，如果使用4比特宽的DRAM，4比特中的每一位的奇偶性将分别组成不同的ECC识别码，这个ECC识别码是用单独一个数据位来保存的，也就是说保存在不同的内存空间地址。因此，即使整个内存芯片出了故障，每个ECC识别码也将最多出现一比特坏数据，而这种情况完全可以通过ECC逻辑修复，从而保证内存子系统的容错性，保证了服务器在出现故障时，有强大的自我恢复能力。采用这种内存技术的内存可以同时检查并修复4个错误数据位，服务器的可靠性和稳定得到了更加充分的保障。 - Register
Register即寄存器或目录寄存器，在内存上的作用我们可以把它理解成书的目录，有了它，当内存接到读写指令时，会先检索此目录，然后再进行读写操作，这将大大提高服务器内存工作效率。带有Register的内存一定带Buffer(缓冲)，并且目前能见到的Register内存也都具有 ECC功能，其主要应用在中高端服务器及图形工作站上，如IBM Netfinity 5000。 - Buffer和Unbuffer
Buffer即缓存器，也可理解成高速缓存，在服务器及图形工作站内存有较多应用，容量多为64K，但随着内存容量的不断增大，其容量也不断增加，具有 Buffer的内存将对内存的读写速度有较大提高，象早起168芯EDOECC服务器内存大多都带Buffer，Unbuffer表示不具有高速缓存。有 Buffer的内存几乎都带有ECC功能，Unbuffer内存只有少数带 ECC功能。其在内存编号上也有较明显特征，以维京内存PC133 128M为例，其编号为ME16641U4SS-CL3，其中的字母U就代表Unbuffer。
目前服务器常用的内存有SDRAM和DDR两种内存。
SDRAM是“Synchronous Dynamic random access memory”的缩写，意思是“同步动态随机存储器”，就是我们平时所说的“同步内存”，这种内存采用168线结构.
从理论上说，SDRAM与CPU频率同步，共享一个时钟周期。SDRAM内含两个交错的存储阵列，当CPU从一个存储阵列访问数据的同时，另一个已准备好读写数据，通过两个存储阵列的紧密切换，读取效率得到成倍提高。目前，最新的SDRAM的存储速度已高达5纳秒。
DDR SDRAM DDR是一种继SDRAM后产生的内存技术，DDR，英文原意为“DoubleDataRate”，顾名思义，就是双数据传输模式。之所以称其为“双”，也就意味着有“单”，我们日常所使用的SDRAM都是“单数据传输模式”，这种内存的特性是在一个内存时钟周期中，在一个方波上升沿时进行一次操作（读或写），而DDR则引用了一种新的设计，其在一个内存时钟周期中，在方波上升沿时进行一次操作，在方波的下降沿时也做一次操作，所以在一个时钟周期中， DDR则可以完成SDRAM两个周期才能完成的任务，所以理论上同速率的DDR内存与SDR内存相比，性能要超出一倍，可以简单理解为100MHZ DDR = 200MHZ SDRAM。
DDR内存采用184线结构，DDR内存不向后兼容SDRAM，要求专为DDR设计的主板与系统
DDR2的定义：
DDR2（Double Data Rate 2） SDRAM是由JEDEC（电子设备工程联合委员会）进行开发的新生代内存技术标准，它与上一代DDR内存技术标准最大的不同就是，虽然同是采用了在时钟的上升/下降延同时进行数据传输的基本方式，但DDR2内存却拥有两倍于上一代DDR内存预读取能力（即：4bit数据读预取）。换句话说，DDR2内存每个时钟能够以4倍外部总线的速度读/写数据，并且能够以内部控制总线4倍的速度运行。
此外，由于DDR2标准规定所有DDR2内存均采用FBGA封装形式，而不同于目前广泛应用的TSOP/TSOP-II封装形式，FBGA封装可以提供了更为良好的电气性能与散热性，为DDR2内存的稳定工作与未来频率的发展提供了坚实的基础。回想起DDR的发展历程，从第一代应用到个人电脑的DDR200经过DDR266、DDR333到今天的双通道DDR400技术，第一代DDR的发展也走到了技术的极限，已经很难通过常规办法提高内存的工作速度；随着Intel最新处理器技术的发展，前端总线对内存带宽的要求是越来越高，拥有更高更稳定运行频率的DDR2内存将是大势所趋。