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심층 분석 - ECC 메모리


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지난 수십년 동안 컴퓨터 성능은 빠르게 향상되었음에도 불구하고 컴퓨터 메모리는 이전과 별반 차이가 없는 것처럼 보여집니다. 컴퓨터 메모리의 대부분은 RAM(Random Access Memory), 즉 우리가 일반적으로 생각하는 계산이라는 가장 중요한 역할을 수행하는 읽기 및 쓰기 매체입니다. 또 다른 메모리로는 ROM(Read Only Memory)이 있으며 여기에는 컴퓨터 시작이나 프로그램 및 서브루틴 실행과 같은 특정 작업과 관련된 변경할 수 없는 정보가 들어 있습니다.

그런데 최근 메모리 칩 분야에서 흥미로운 일이 벌어지고 있습니다. 메모리 칩의 구성 물질은 매우 작고 민감하며, 켜짐/꺼짐 스위칭 기능을 수행하는 데 매우 소량의 전원을 필요로 하므로, 빛의 속도로 PC 내부로 날아드는 대기 중의 미립자에 의해서도 전체 동작이 영향을 받았습니다. 이에 대한 해결책으로 엔지니어들은 ECC(Error Correcting Code, 오류 정정 코드) 메모리, 즉 데이터가 PC 메모리의 내외부를 통과할 때 데이터의 정확도를 검사하는 특수 회로가 포함되어 있는 메모리 유형을 개발해야 했습니다.


중대한 착오

메모리 칩의 오동작에 영향을 미치는 주된 범인은 우주방사선으로 알려진 높은 에너지를 가지는 아원자 입자입니다. 여기에서는 입자냐 파동이냐에 대한 논쟁은 접어두겠습니다. 핵이 부서지면서 발생하는 이러한 파편은 이들의 진로를 가로막고 있는 행성 전체에 입자로 떨어지며 커다란 충격을 가했습니다. 그러나 컴퓨터 과학자들은 메모리 비트가 초음속의 알파 입자에 의해 영향을 받을 정도로 작아진 1970년대 말까지 이러한 입자에 대해 주의를 기울이지 않았습니다.

이러한 입자는 비트를 1에서 0으로 또는 그 반대로 바꾸어, 원하는 것과 완전히 반대의 데이터 결과를 가져올 수 있습니다.

오류가 왜 문제가 되는가?

오류를 정정하지 않으면 시스템 충돌이 발생하거나, 또는 보다 치명적으로 오류가 시스템의 다른 부분으로 전파될 수 있습니다. 각각 1GB의 메모리를 갖는 시스템 50대를 보유한 고객의 경우 오류 비율과 관련하여 줄잡아 가정하여 1년에 15번의 치명적인 사고가 발생할 수 있습니다. 기온이나 고도가 높은 지역에서는 불량율이 훨씬 더 높아질 수 있습니다.

ECC: 해결책

ECC 메모리는 기존의 8개의 DRAM 파트마다 오류 정정을 위한 데이터를 수용할 수 있는 추가 DRAM을 추가합니다. 표준 데이터의 64비트 데이터가 메모리로 전송될 때마다 이 8비트의 ECC 데이터가 함께 추가됩니다. ECC 회로는 8비트 블록에서 오류가 있는지 검사하고 오류가 있으면 64비트에서 오류 정정을 수행합니다.

이 검사는 최신 칩셋의 성능에 영향을 주지 않습니다. 또한 대부분의 실패 메커니즘에 대해 2비트 오류 및 멀티비트 오류가 감지되며 시스템이 종료됩니다. 

결과

ECC 기반 워크스테이션의 경우 심각한 오류가 발생할 가능성은 거의 제로에 가깝습니다. 이런 이유로 인해 HP는 HP xw4300, xw6200, xw8200 및 xw9300 시리즈 전제품을 비롯한 대부분의 개인용 워크스테이션에 ECC 메모리를 장착했습니다.

데이터 무결성에 따라 성공이 좌지우지되는 고객의 경우 ECC 기반 워크스테이션은 놀라운 경험을 선사할 것입니다. 우주 공간의 아원자가 침투하는 것을 완전히 막을 수는 없겠지만 ECC 메모리는 오류가 발생할 가능성을 최소화합니다.


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