Провести критичесий анализ архитектуры IBM-совместимого ПК

Но из-за увеличения плотности хранения и уменьшения рабочего напряжения возросла вероятность ошибок. А если бит данных неправильно считан и ошибка не исправлена, это приведет к сбою в работе приложения.

Поставщики ПО разрабатывают все более сложные и интенсивно использующие память приложения, которые необходимы в сфере финансов, телекоммуникаций и индустрии развлечений. В результате расширяется адресное пространство операционных систем и производители серверов увеличивают поддерживаемый объем запоминающих устройств.

Вообще говоря, существует два способа защиты от ошибок памяти — тестирование и использование технологий обнаружения/исправления ошибок. Качество процедуры тестирования зависит от источника модулей памяти. Поскольку микросхемы памяти работают быстрее и становятся все сложнее, их тестирование — это крайне трудная и дорогостоящая процедура. Производители микросхем памяти вкладывают значительные средства в системы тестирования и непрерывно совершенствуют эту процедуру, чтобы поддерживать высокое качество продукции.

Поскольку процесс производства памяти постоянно изменяется, компания HP проводит сертификацию каждой новой модели модулей памяти и его производства для устранения риска «жестких» ошибок. Корпорация также проводит тестирование каждого модуля памяти для каждой модели сервера, в которой он будет устанавливаться, включая серверы, поставляемые в настоящее время, и повторную сертификацию и тестирование модулей при переводе серверов на процессоры с увеличенной тактовой частотой. Такое тщательное тестирование позволяет HP предоставлять трехлетнюю гарантию на модули памяти с предупреждающей заменой.

Обнаружение и исправление ошибок Конечно, проводя сертификацию фирм-производителей памяти и непрерывно тестируя их продукты, можно свести к минимуму риск возникновения большинства ошибок, связанных с процессом производства, однако эти меры никак не защищают от «мягких» ошибок. По мере увеличения емкости модулей памяти растет и вероятность возникновения «мягких» ошибок, поэтому технологии обнаружения и исправления ошибок применять просто необходимо. Ведь без этих технологий в работе критически важных приложений будут периодически происходить непредсказуемые сбои. Несмотря на средства защиты от аппаратных ошибок, сбои в запоминающем устройстве могут происходить по причинам, непосредственно не связанным с памятью. Единственная надежная защита от ошибок памяти — это использование специальных протоколов обнаружения и исправления. Некоторые из них способны только обнаруживать ошибки, а другие — идентифицировать и сразу же исправлять проблемы памяти.

Технология ECC

В 1993 г. HP первой среди фирм-производителей серверов стандартной архитектуры применила память ECC, которая значительно сокращает вероятность ошибок памяти. В настоящее время память с функцией ECC стала стандартной функцией серверов HP ProLiant. ECC работает надежнее, чем обычная проверка четности, которая обеспечивает обнаружение однобитовых ошибок, но неспособна исправлять ошибки памяти или обрабатывать многобитовые ошибки. Память ECC может обнаружить как одно-, так и многобитовые ошибки в 64-разрядном слове данных и исправить однобитовые ошибки. Обычно этот механизм называют SEC/DED (Single Error Correction/Double Error Detection — коррекция единичных и обнаружение двойных ошибок). Рассмотрим механизм работы ECC (рис. 3).

Итак, ECC кодирует информацию в восьмиразрядные блоки, что позволяет исправлять однобитовые ошибки. При каждой записи данных в память ECC с помощью специального алгоритма вычисляет контрольные биты. Алгоритм суммирует контрольные биты, и получается контрольная сумма, которая и хранится вместе с данными. Когда данные считываются из памяти, алгоритм заново вычисляет контрольную сумму и сравнивает ее с тем значением, которое хранится вместе с данными. Если контрольные суммы одинаковы, то данные рассматриваются как правильные и операции с ними продолжаются, но если контрольные суммы различаются, это означает, что данные содержат ошибку. Тогда логика памяти ECC изолирует ошибку и сообщает о ней системе. В случае однобитовой ошибки логика памяти ECC может исправить ее и записать правильные данные, так что система продолжит работу.

Данные записываются в ячейку 10 101 010…10 ECC подсчитывает контрольную сумму Данные считываются из ячейки 10 101 010…10 повторно вычисляет контрольную сумму и сравнивает ее с исходной

ECC обнаруживает однобитную 1 ошибку Логика ECC исправляет бит и 0 сообщает об этом ОС

ECC заново генерирует данные 10 001 010…10

Рисунок 3. Схема обнаружения и исправления однобитовой ошибки Кроме обнаружения и исправления однобитовых ошибок, ECC обнаруживает (но не исправляет) ошибки в двух не идущих подряд разрядах и в четырех разрядах в одном кристалле DRAM. ECC обрабатывает такие многобитовые ошибки, генерируя немаскируемое прерывание NMI (Non-Maskable Interrupt), при получении которого система останавливает операции для того, чтобы не испортить данные. Механизм SEC/DED не позволяет обнаруживать ошибки в более чем двух разрядах; в этом случае целостность информации нарушается. В архитектуре этого типа ошибки в нескольких разрядах неустранимы и приводят к отказу системы, а сбои единичных разрядов исправляются автоматически, незаметно (прозрачно) для операционной системы и приложений.

Технология ECC обеспечивает достаточный для многих приложений уровень защиты. Стоит отметить, что эффективность подобной защиты ухудшается (частота сбоев в работе сервера может вырасти с 3 до 48%) при увеличении емкости памяти в серверах стандартной архитектуры, которое связано с расширением максимального объема оперативной памяти, поддерживаемого ОС, и доступностью относительно дешевых модулей памяти повышенной емкости. [3,58]

Заключение

Каждый день в мире разрабатываются изменение в архитектуре ПК. Эти изменения либо вносятся в старые устройства, либо разрабатываются новые.

Так совсем недавно появились трех ядерные процессоры, вместо двух ядерных и одноядерных.

В свете современных требований, на мой взгляд, необходимо увеличить тактовую частоту процессора. Это позволит увеличить производительность процессора. А также использовать многоядерный процессор. В данный момент времени, завершается тестирование четырех ядерного процессора фирмы Intel. Преимуществами многоядерной архитектуры можно воспользоваться уже сегодня. Все что для этого надо — привыкнуть к работе в многозадачном режиме, когда на компьютере одновременно выполняется несколько различных приложений, например антивирусное сканирование и аудиокодирование или игра.

И еще необходимо увеличить пропускную способность различных шин. Чем пропускная способность выше, тем быстрее сигнал будет достигать своей цели. И если пропускная способность шин мала, то многоядерный процессор теряет в какой то мере свою значимость.

Многоядерность нужна не столько домашним компьютерам, а компьютерам, которые общитывают сверх -тяжелые задачи.

Список литературы

С. Асмаков, С Похомов, Железо 2006, компьютер Пресс рекомендует, Питер 2005г-78−400с Адам Моран (Adam Moran), Архитектура Communication Streaming Architecture (CSA): устранение узких мест шины PCI, www. s-and-s.ru/equipment/computers

Олег Спиряев, Технологии защиты памяти в серверах HP, Журнал Byte № 8,2005г-79стр Э. Таненбаум, Архитектура компьютера 4- издание, Питер, 2006г-697стр.

ru.wikipedia.org — Википедия. Свободная энциклопедия

Локальная сеть

Гигабитный сетевой адаптер Intel c CSA

ICHS

MCH

Pentium 4

DDR

Serial ATA

Локальная сеть

Гигабитный сетевой

MCH

ICHS

DDR

Serial ATA

Pentium 4