Was ist ein ECC-Arbeitsspeicher und wie schützt er Ihre Daten?

ECC-Arbeitsspeicher sind die ultimative Speicherwahl für Verlässlichkeit. ECC kann dazu beitragen, Ausfallzeiten und Datenverluste zu verhindern. Damit ist er ideal für jeden unternehmenskritischen Computer. Aber was genau ist ein ECC-Speicher, welche Vorteile bietet er und wofür wird ECC-Speicher eingesetzt?

Was ist ECC-RAM?

ECC-RAM (Random Access Memory) oder ECC-Arbeitsspeicher und ECC-Speicher werden häufig synonym verwendet. Dabei steht ECC für „Error Correcting Code“. Das bezieht sich, vereinfacht ausgedrückt, auf die Fähigkeit einer Komponente, Fehler zu erkennen, die im Datenspeicher auftreten können, ohne dass dafür eigene Rechenressourcen benötigt werden. Wozu also braucht man diese Art von Speicher? Beginnen wir mit den Grundlagen der Funktionsweise von Flash-Speicher.

Wie funktioniert der Flash-Speicher?

Im Inneren eines Flash-Chips befinden sich Zellen. Jede Zelle hat einen von zwei Zuständen: 0 oder 1. Der Speicher-Controller kombiniert und sammelt den Zustand jeder Zelle in einer binären Sequenz. Anschließend übersetzt er diesen Code in Daten auf Ihrem Computer. 

Sie können beispielsweise die Zahl 135 in binärer Form als 010000111 ausdrücken. Ohne zu sehr ins Detail zu gehen: Sie sollten bedenken, dass jede Zahl in einer binären Zeichenfolge einen völlig anderen Wert darstellt und binäre Zeichenfolgen Dutzende von Stellen haben können.

Um auf unsere Flash-Zellen zurückzukommen: Damit Flash-Zellen einen bestimmten Zustand speichern können, benötigen sie Strom. Je nachdem, ob Ihr System eine 0 oder eine 1 in den Arbeitsspeicher schreiben möchte, wird eine bestimmte Strommenge zugeführt. Bei flüchtigen Flash-Anwendungen wie dem Arbeitsspeicher eines Computers benötigen die Zellen ständig Strom, um ihren Zustand beizubehalten. Deshalb wird Ihr Arbeitsspeicher geleert, wenn Sie Ihren Computer ausschalten. Manchmal können statische Elektrizität oder Störungen von außen dazu führen, dass eine Zelle versehentlich in die falsche Richtung umspringt (von 1 auf 0 oder umgekehrt). Wie Sie sich vielleicht vorstellen können, kann dies eine Reihe negativer Folgen haben.

Ein einfaches Beispiel für einen Memory-Flip

Ein Beispiel: Die Zahl 135 wird als binäre Zeichenfolge 010000111 ausgedrückt. Wenn eine dieser Zellen fälschlicherweise umgedreht wird, sehen Sie, wie dramatisch sich die Daten ändern:

010000111=135

110000111=391

011000111=199

010100111=167

000000111=7

Dieser einzelne Bitfehler ist nur ein sehr einfaches Beispiel. Je nachdem, was Ihr Computer mit diesen Daten macht, können Memory-Flips so harmlos sein wie ein kleiner Schluckauf bei der Leistung. Andererseits kann es zu katastrophalen Ergebnissen führen, wie etwa zu Systemabstürzen oder dazu, dass ein System, das der Computer steuert, eine falsche Aktion ausführt.

Bei einem durchschnittlichen Stick mit 8 GB Speicher treten etwa 5 dieser Fehler pro Betriebsstunde auf. Für die durchschnittlichen Gelegenheitsnutzer:innen sind die Auswirkungen vernachlässigbar. Allerdings können sich diese Fehler bei unternehmenskritischen Servern oder Computern schnell summieren und teure Probleme verursachen. Darüber hinaus können sie auch zu Datenbeschädigungen und zur Beeinträchtigung der Funktionsintegrität führen. Bei diesen unternehmenskritischen Anwendungen kommt der ECC-Arbeitsspeicher zum Einsatz. 

Wie funktioniert ein ECC-Speicher?

Diese speziellen und meist teureren Speicherchips haben einen eingebauten Controller. Er enthält einen Paritätscode, den so genannten Hamming-Code. Wenn eines der Bits fehlerhaft ist, kann er es korrigieren und die richtigen Daten an den Host-Computer zurückmelden. Dies geschieht durch einen Algorithmus. Er schreibt die Daten so, dass die Formel eine Übereinstimmung der Daten herstellen kann. 

Hamming-Codes können die Datenkonsistenz mit einer minimalen Menge redundanter Daten erfolgreich prüfen. Das ist hilfreich für den Arbeitsspeicher eines Computers. Allerdings ist diese Methode nicht effektiv in Situationen, in denen die Fehlerraten sehr hoch sind.

Die Vor- und Nachteile von ECC-RAM

ECC-RAM scheint eine Selbstverständlichkeit für Ihren Computer zu sein. Immer dann, wenn ein ständig laufender, unternehmenskritischer Computer von Speicherfehlern bedroht ist, kann ECC dazu beitragen, Ausfallzeiten und Datenverluste zu vermeiden. Die anfängliche Investition in einen ECC-Speicher kann sich in Ersparnissen in Höhe von Tausenden von Euro niederschlagen, wenn dadurch Ihre Produktionslinie in Betrieb bleibt und nicht von einer durch Datenverlust verursachten Betriebsstörung unterbrochen wird.

Allerdings gibt es eine Schwierigkeit. So benötigt der ECC-Speicher ein Mainboard, einen Chipsatz und einen Prozessor die dies unterstützen. Dies und die höheren Kosten für ECC-Speicher könnten Gelegenheitsnutzer:innen abschrecken. Hinzu kommt, dass die Leistung im Vergleich zu Nicht-ECC-Speicher um zwei bis drei Prozent abnimmt. Dieser Rückgang ist auf den Ressourcenverbrauch des Datenverarbeitungsalgorithmus zurückzuführen.

ECC-Speicher ist die beste Wahl für Rugged- Systeme

ECC-Speicher ist eine sehr gefragte Funktion für alle, die sich um die Datenintegrität sorgen und die beste Lösung hinsichtlich der Zuverlässigkeit wünschen. Beispielsweise wurde unsere Karbon 800-Serie für ultimative Leistung, extreme Haltbarkeit und Verlässlichkeit auch in schwierigen Umgebungen entwickelt. Für höchste Zuverlässigkeit empfehlen wir Ihnen, Ihr System mit ECC-Speicher zu konfigurieren. Die K800-Serie bietet dies als Option mit bis zu 64 GB vorinstalliertem DDR4 3200 ECC-Speicher.

ECC-Arbeitsspeicher ist eine der vielen Möglichkeiten, wie unsere neuen Lösungen dazu beitragen können, Ausfallzeiten zu vermeiden und Hardware-Wartungskosten zu senken. Ist ECC-Speicher für Ihr Projekt geeignet? Sprechen Sie mit unserem Vertriebsteam, um mehr zu erfahren.

Hinweis: Wir haben diesen Blogbeitrag ursprünglich am 26. August 2015 veröffentlicht. Der Inhalt wurde am 20. Juni 2023 aktualisiert.