為什么需要ECC內存?

因為硬盤的速度遠遠比不上CPU的速度，所以電腦在程序運行時CPU都會先把要執行的代碼和各種數據從硬盤讀取到內存(單片機這種小CPU除外)，之后和內存交互數據，所以內存的穩定性很大程度上決定了電腦的穩定性。

但是在電腦的運行環境中，存在著各式各樣的干擾，包括EMI電磁干擾、電源紋波干擾等，這些干擾會導致內存在和CPU交互數據時發生比特翻轉(某個0變成1)，如果比特翻轉發生在某些不重要的位置上，比如某張圖片或者某個視頻流里面，使用者很有可能會感受不到。

但是一旦發生在某個代碼里面，輕則導致軟件報錯或者閃退，重則藍屏死機或hardfault，對于普通PC來說還算能接受，畢竟概率很小，但是對于服務器來講，一次宕機可能會造成災難性的損失，所以服務器往往會使用穩定性更高的ECC內存。

漢明碼原理

為什么ECC內存能糾錯呢?就是因為使用了漢明碼編碼。更準確來說，目前絕大多數ECC內存都是使用的漢明碼來發現并糾錯的。漢明碼在一組數據中最多只能糾錯1個比特或者最多發現2個比特的錯誤，超過2個比特的錯誤就有概率通過漢明碼校驗，這是前提，只有在這個基礎上我們才能推出后面的結論。

漢明碼原理總結來說就是奇偶校驗+交集排除，奇偶校驗負責檢測錯誤，交集排除負責定位錯誤的位置。

奇偶校驗：根據被傳輸的一組二進制代碼的數位中“1”的個數是奇數或偶數來進行校驗。以偶校驗為例，在每組數據中增加一個奇偶校驗位，若原始數據1的個數為奇數，那奇偶校驗位就補1，若原始數據1的個數本身就是偶數那奇偶校驗位就不用補1，用0代替。奇偶校驗有個巧妙的地方，就是奇偶校驗位本身也能被校驗，這也是奇偶校驗能和交集排除配合使用的一個必要前提。

交集排除：簡單來說就是元素A若同時在集合B和集合C中，如果A、B、C都存在的話，那A一定在B∩C中。下面以一個4*4的數據舉例說明。

1.為了使用交集排除，先把4*4的數據分成下圖4個區：

2.在1區使用偶校驗得出沒有錯誤：

3.在2區使用偶校驗得出有錯誤：

4.在3區使用偶校驗得出有錯誤：

5.在4區使用偶校驗得出沒有錯誤：

6.綜合2、3、4、5的結論就可以得出，錯誤數據同時在2區和3區，并且1區和4區沒有錯誤，所以錯誤數據一定在如下(2，3)的位置，所以把(2，3)的1改為0就能得到正確的一組數據。

總結

以上就是漢明碼最基礎的原理，但這并不是漢明碼被廣泛運用在內存糾錯的全部原因，因為單純比糾錯能力，它遠遠沒有LDPC低密度校驗碼強，能被廣泛運用的原因是漢明碼能用極少的硬件電路實現(4*4的數據只需要5級異或門)，而且有效數據比很高(一組數據只需要在2的整數次方的比特位置插入一個比特的校驗位，有效數據比成指數級提高，當然一組數據越長超過2比特錯誤的概率也就越大)，具體原理后面再分析。

審核編輯：湯梓紅