RAM con ECC: la memoria che corregge gli errori

Nell’ela­bo­ra­zio­ne dei dati in molti settori viene data la massima priorità alla sicurezza. Le aziende svolgono im­por­tan­ti processi pro­dut­ti­vi e sono ugual­men­te re­spon­sa­bi­li della stabilità dei dati, come lo è un servizio di hosting che salva i contenuti dei suoi clienti. Se si ri­scon­tra­no gravi problemi nel processo di me­mo­riz­za­zio­ne, non solo si rischiano delle perdite in campo economico, ma si verifica, nel peggiore dei casi, anche un forte in­de­bo­li­men­to della propria posizione sul mercato. La tendenza a voler avere sempre più RAM in questo contesto è da valutare cri­ti­ca­men­te, poiché con l’aumento della capacità di memoria cresce anche il margine di errore possibile. Perciò sul lavoro e negli ambienti server che ri­chie­do­no un’elevata integrità dei dati viene dato grande valore ad una pro­te­zio­ne completa dei dati e quindi, per essere sempre protetti da errori dei singoli bit, vengono usate le RAM con ECC al posto delle memorie classiche.

RAM sta per Random Access Memory e in italiano si indica anche con l’espres­sio­ne “memoria ad accesso casuale”. Nello specifico si tratta di un supporto di memoria che viene uti­liz­za­to nei sistemi come memoria volatile, quindi tem­po­ra­nea. È anche co­no­sciu­ta come memoria prin­ci­pa­le perché è re­spon­sa­bi­le dell’ese­cu­zio­ne dei programmi com­pren­si­vi dei dati utente presenti. I contenuti volatili della memoria prin­ci­pa­le sono infatti salvati come codice binario, quindi sono composti da 0 e 1, cosicché il computer riesca ad ela­bo­rar­li. Un bit rap­pre­sen­ta un singolo punto all’interno del codice. Vi sono diverse cause, che provocano errori di bit tramite i quali viene mo­di­fi­ca­to un punto della memoria, come

• ab­bas­sa­men­ti di tensione,
• over­cloc­king,
• moduli di memoria difettosi o vecchi
• zioni ener­ge­ti­che.

In questo caso un bit assume un valore errato, quindi “1” al posto di “0” o viceversa. In molte ap­pli­ca­zio­ni dif­fi­cil­men­te si notano gli effetti, infatti se si verifica un errore di bit, lavorando con un programma di ela­bo­ra­zio­ne di immagini, un pixel riceve pro­ba­bil­men­te un altro colore, ma l’occhio umano non per­ce­pi­sce alcuna dif­fe­ren­za. Molto diversa appare invece la si­tua­zio­ne nei database o nei programmi di calcolo, dove un singolo errore di bit comporta delle gravi con­se­guen­ze. Inoltre, un errore di bit può portare a crash di sistema, se si verifica in una parte della memoria che viene uti­liz­za­ta dal sistema operativo. 

Una soluzione facile al problema si chiama Error Cor­rec­ting Code (ECC): si tratta di un codice di dati, che possiede la facoltà di ri­co­no­sce­re e cor­reg­ge­re i singoli errori di bit. In aggiunta si possono in­di­vi­dua­re con questo sistema anche i molto rari errori di 2 bit. Per trarre vantaggio da questo pro­ce­di­men­to di cor­re­zio­ne degli errori, i soliti moduli della RAM vengono ampliati da un chip di memoria ECC e per questo si parla anche di RAM con ECC.

Le somme di controllo dei bit di parità delle sequenze di bit ricevute vengono comparate con quelli salvati, dove si verifica un errore quando il numero totale di bit è dispari, quindi ha il valore 1.

Applicato alla sequenza di bit nell’esempio 0001001, il codice di Hamming comunica l’errore nel modo seguente:

• La somma di controllo del bit di parità 1 (1, 3, 5, 7) comprende un bit con il valore 1 ed è quindi errato.

• La somma di controllo del bit di parità 2 (2, 3, 5, 7) comprende un bit con il valore 1 ed è quindi errato.

• La somma di controllo del bit di parità 3 (4, 5, 6, 7) comprende due bit con il valore 1 ed è quindi corretto.

L’errore si riscontra perché le prime somme di controllo sono errate nella sequenza di codice 3. La sequenza di bit corretta sarebbe quindi 0011001.

Il sistema ECC protegge la memoria prin­ci­pa­le da errori di singoli bit e impedisce perciò spesso possibili al­te­ra­zio­ni dei dati, a cui si collega anche la di­mi­nu­zio­ne di crash del sistema, cosa molto im­por­tan­te so­prat­tut­to per servizi e ap­pli­ca­zio­ni che devono garantire un’alta di­spo­ni­bi­li­tà e per­met­te­re l’accesso a molti utenti. Questi vantaggi della RAM con ECC fanno sì che i moduli di memoria specifici siano par­ti­co­lar­men­te richiesti nella RAM per i server e risultano così un must per i centri di ela­bo­ra­zio­ne di dati.

La RAM con ECC ha però anche dei piccoli svantaggi rispetto alla RAM senza ECC: da una parte i moduli di memoria di cor­re­zio­ne degli errori sono più costosi rispetto alle solite RAM, dall’altra il processo di ri­co­no­sci­men­to degli errori comporta un ab­bas­sa­men­to di circa il 2 percento della per­for­man­ce del sistema. Inoltre la RAM con ECC non è sup­por­ta­ta da tutte le schede madri. Se state valutando di uti­liz­za­re una RAM con ECC su una normale scheda, dovreste prima ve­ri­fi­car­ne la com­pa­ti­bi­li­tà e con­si­de­ra­re l’uso che se ne vorrebbe fare. Non è possibile combinare la RAM con ECC o senza ECC: so­li­ta­men­te un server o un computer privato di­spon­go­no di una classica RAM senza cor­re­zio­ne degli errori, che rap­pre­sen­ta già un’ottima soluzione per un uso domestico.