تكافؤ ذاكرة الوصول العشوائي

يعد فحص التكافؤ في ذاكرة الوصول العشوائي (RAM) هو تخزين بت تكافؤ زائد يمثل تكافؤ (فردي أو زوجي) كمية صغيرة من بيانات الكمبيوتر (عادة بايت واحد) المخزنة في ذاكرة الوصول العشوائي ، والمقارنة اللاحقة بين التكافؤ المخزن والتكافؤ المحسوب لاكتشاف ما إذا كان قد حدث خطأ في البيانات .

تم تخزين بت التكافؤ في الأصل في رقائق ذاكرة فردية إضافية؛ ومع إدخال وحدات DIMM و SIMM وما إلى ذلك، أصبحت متاحة في إصدارات بدون تكافؤ وإصدارات تكافؤ (مع بت إضافي لكل بايت ، وتخزين 9 بتات لكل 8 بتات من البيانات الفعلية).

كانت الحواسيب القديمة تتطلب أحيانًا استخدام ذاكرة الوصول العشوائي للتكافؤ (Parity RAM)، ولم يكن بالإمكان تعطيل فحص التكافؤ. عادةً ما كان خطأ التكافؤ يتسبب في توقف الجهاز، مع فقدان البيانات غير المحفوظة؛ وهذا عادةً ما يكون خيارًا أفضل من حفظ البيانات التالفة. ذاكرة الوصول العشوائي للتكافؤ المنطقي (Logic Parity RAM) ، والمعروفة أيضًا باسم ذاكرة الوصول العشوائي للتكافؤ الوهمي (Fake Parity RAM)، هي ذاكرة وصول عشوائي غير تكافؤية يمكن استخدامها في الحواسيب التي تتطلب ذاكرة وصول عشوائي للتكافؤ. تقوم ذاكرة الوصول العشوائي للتكافؤ المنطقي بإعادة حساب بت التكافؤ الصالح دائمًا في كل مرة تتم فيها قراءة بايت من الذاكرة، بدلاً من تخزين بت التكافؤ عند الكتابة إلى الذاكرة؛ يتم تقديم بت التكافؤ المحسوب، والذي لن يكشف ما إذا كانت البيانات تالفة (ومن هنا جاء اسم "التكافؤ الوهمي")، إلى منطق فحص التكافؤ. إنها وسيلة لاستخدام ذاكرة وصول عشوائي أرخص ذات 8 بت في نظام مصمم لاستخدام ذاكرة وصول عشوائي للتكافؤ ذات 9 بت فقط.

في سبعينيات وثمانينيات القرن الماضي، لم تكن موثوقية ذاكرة الوصول العشوائي (RAM) مثالية في كثير من الأحيان؛ لا سيما ذاكرة الوصول العشوائي الديناميكية 4116، التي كانت معيارًا صناعيًا من عام 1975 إلى 1983، حيث سجلت معدل فشل مرتفعًا نظرًا لاستخدامها ثلاثة فولتيات (-5، +5، و+12 فولت)، مما أدى إلى ارتفاع درجات حرارة التشغيل. وبحلول منتصف الثمانينيات، حلت محلها ذاكرة الوصول العشوائي الديناميكية أحادية الفولتية مثل 4164 و41256، مما أدى إلى تحسين الموثوقية. مع ذلك، لم تصل ذاكرة الوصول العشوائي إلى معايير الموثوقية الحديثة إلا في التسعينيات. ومنذ ذلك الحين، أصبحت الأخطاء أقل وضوحًا مع تراجع استخدام ذاكرة الوصول العشوائي البسيطة للتكافؤ؛ إما لأنها غير مرئية لعدم اكتشافها، أو لأنها تُصحح بشكل غير مرئي باستخدام ذاكرة الوصول العشوائي المزودة بتصحيح الأخطاء (ECC). ويُعتقد، عن جدارة، أن ذاكرة الوصول العشوائي الحديثة موثوقة، وقد تراجع استخدام ذاكرة الوصول العشوائي المزودة بتصحيح الأخطاء بشكل كبير في التطبيقات غير الحرجة. بحلول منتصف التسعينيات، تخلت معظم ذاكرات الوصول العشوائي الديناميكية (DRAM) عن فحص التكافؤ، إذ شعر المصنّعون بثقةٍ تامةٍ بأنه لم يعد ضروريًا. تسمح بعض الأجهزة التي تدعم فحص التكافؤ أو تصحيح الأخطاء (ECC) بتفعيل أو تعطيل هذا الفحص في نظام الإدخال والإخراج الأساسي (BIOS) ، مما يتيح استخدام ذاكرة وصول عشوائي (RAM) أرخص ثمنًا لا تدعم فحص التكافؤ. في حال استخدام ذاكرة وصول عشوائي (RAM) تدعم فحص التكافؤ، فإن مجموعة الشرائح عادةً ما تستخدمها لتنفيذ تصحيح الأخطاء، بدلًا من إيقاف الجهاز عند حدوث خطأ في بت واحد في فحص التكافؤ.

مع ذلك، وكما نوقش في مقال ذاكرة تصحيح الأخطاء (ECC) ، فإن الأخطاء، وإن لم تكن أحداثًا يومية، إلا أنها ليست نادرة الحدوث. فحتى في غياب عيوب التصنيع، يتسبب الإشعاع الطبيعي في حدوث أخطاء عشوائية؛ وقد أظهرت الاختبارات التي أُجريت على العديد من خوادم جوجل أن أخطاء الذاكرة ليست أحداثًا نادرة، وأن معدل حدوث أخطاء الذاكرة ونطاق معدلات الخطأ عبر وحدات الذاكرة DIMM المختلفة كان أعلى بكثير مما تم الإبلاغ عنه سابقًا. ^{[ 1 ]}

يتطلب فحص التكافؤ البسيط (القبول/الرفض) وجود بتات إضافية زائدة في الذاكرة تتجاوز تلك اللازمة لتخزين البيانات؛ ولكن في حال توفر هذه البتات الإضافية، يمكن استخدامها لتصحيح الأخطاء واكتشافها. كانت الذاكرة القديمة، المستخدمة في أجهزة مثل IBM PC/AT، متوفرة بإصدارات تدعم إما عدم الفحص أو فحص التكافؤ ^{[ 2 ]} (في أجهزة الكمبيوتر القديمة التي استخدمت رقائق ذاكرة وصول عشوائي فردية بدلاً من وحدات DIMM أو SIMM ، استُخدمت رقائق إضافية لتخزين بتات التكافؤ)؛ إذا اكتشف الكمبيوتر خطأً في التكافؤ ، فإنه يعرض رسالة بهذا المعنى ويتوقف. عادةً ما تتوفر وحدات SDRAM و DDR التي حلت محل الأنواع السابقة إما بدون فحص للأخطاء أو مع تصحيح الأخطاء ECC (تصحيح كامل، وليس التكافؤ فقط). ^{[ 2 ]}

مثال على خطأ في بت واحد يتجاهله نظام لا يحتوي على آلية للتحقق من الأخطاء، أو يُوقف جهازًا مزودًا بخاصية التحقق من التكافؤ، أو يُصححه نظام تصحيح الأخطاء (ECC) بشكل غير مرئي: بت واحد عالق عند القيمة 1 بسبب شريحة معيبة، أو يتغير إلى 1 بسبب الإشعاع الخلفي أو الإشعاع الكوني؛ يتم تحميل جدول بيانات يخزن أرقامًا بتنسيق ASCII، ويُخزن الرقم "8" في البايت الذي يحتوي على البت العالق كبته الثامن؛ ثم يُجرى تغيير آخر على جدول البيانات ويُخزن. ومع ذلك، يتحول الرقم "8" (00111000 ثنائي) إلى الرقم "9" (00111001).

إذا كانت قيمة التكافؤ المخزنة مختلفة عن قيمة التكافؤ المحسوبة من البيانات المخزنة، فلا بد من تغيير بت واحد على الأقل نتيجة لتلف البيانات. قد تتراوح نتائج أخطاء الذاكرة غير المكتشفة بين عدم اكتشافها وعدم وجود أي عواقب، إلى تلف دائم للبيانات المخزنة أو تعطل الجهاز. في حالة أجهزة الكمبيوتر المنزلية، حيث يُنظر إلى سلامة البيانات غالبًا على أنها ذات أهمية ضئيلة - وهذا صحيح بالتأكيد بالنسبة للألعاب وتصفح الإنترنت، وأقل أهمية بالنسبة للخدمات المصرفية عبر الإنترنت والمعاملات المالية المنزلية - تُعد ذاكرة غير التكافؤ خيارًا ميسور التكلفة. مع ذلك، إذا كانت سلامة البيانات مطلوبة، فإن ذاكرة التكافؤ ستوقف الكمبيوتر وتمنع البيانات التالفة من التأثير على النتائج أو البيانات المخزنة، على الرغم من فقدان البيانات الوسيطة غير المخزنة ومنع الاستخدام حتى يتم استبدال أي ذاكرة وصول عشوائي (RAM) تالفة. مقابل تكلفة إضافية حسابية بسيطة، ذات تأثير ضئيل مع أجهزة الكمبيوتر الحديثة السريعة، يمكن تصحيح الأخطاء المكتشفة - وهذا أمر بالغ الأهمية بشكل متزايد على الأجهزة المتصلة بالشبكة والتي تخدم العديد من المستخدمين.

في عام 1991، ربح وانغ دعوى قضائية ضد توشيبا و NEC بشأن براءات اختراعهما لوحدات SIMM، استنادًا جزئيًا إلى ادعائهما باستخدام شريحة ذاكرة وصول عشوائي تاسعة للتكافؤ. ^{[ 3 ] [ 4 ]} ردًا على ذلك، شاعت وحدات SIMM بثلاث شرائح بدلًا من تسع شرائح منفصلة لكل بت، انطلاقًا من نظرية أنها لا تنتهك براءات الاختراع. مع ذلك، تسبب التحول من وحدات SIMM ذات التسع شرائح إلى وحدات SIMM ذات الثلاث شرائح في بعض مشكلات التوافق. ^{[ 5 ]} بعد عام، في عام 1992، رفع وانغ دعوى قضائية ضد ميتسوبيشي أيضًا ، لكنه لم يربحها في نهاية المطاف، لأن المحاكم قررت في عام 1997 وجود اتفاقية ترخيص سارية. ^{[ 6 ]} في نهاية المطاف، وبحلول نهاية التسعينيات، حلت وحدات DIMM محل وحدات SIMM في السوق، ولم تعد وحدات DIMM خاضعة لدعاوى وانغ القضائية.

• اكتشاف وتصحيح أخطاء ذاكرة الوصول العشوائي الديناميكية (DRAM)
• مفاجأة في حدث واحد

• دليل استخدام مجموعة SCL للذاكرة (آخر تحديث في عام 1998)