硬錯誤

Hard faults are also known as page faults. Despite the negative connotation of the name, this is not an error condition. Rather, it represents an instance where a block of memory needed by the operating system or an application has to be fetched from the page file on the hard disk instead of from physical memory. A consistently high number of hard faults per second indicates a large—perhaps excessive—reliance on virtual memory, with consequent adverse performance effects. ^[1] 

“硬錯誤”也名為“頁面錯誤”。儘管字面上是負面的含義，但並非表示一種故障狀態。它表示操作系統或應用程序訪問的內存地址不在當前物理內存中，而在磁盤上的頁面文件中的情況。每秒發生的“硬錯誤”數量長期處於較高説明系統過度依賴於虛擬內存，隨之引起的是性能的下降。

內存中的數據在工作過程中難免會出現錯誤，而對於穩定性要求高的用户來説，比如完成一項需要連續求解30天的分析項目，內存中的數據錯誤可能會引起致命性的問題（死機、藍屏、重啓、數據丟失）和白白浪費寶貴的時間。內存錯誤根據其原因可分為硬錯誤和軟錯誤。硬錯誤是由於硬件的損壞或缺陷造成的，因此數據總是不正確的，此類錯誤是無法糾正的；軟錯誤是隨機出現的，例如在內存附近突然出現電子干擾等因素，可能造成內存軟錯誤的出現。 ^[2] 

MS-DOS處理硬錯誤的方法是相當直接的，當MS-DOS已運行到一定程度時發現上述的硬錯誤，就會與磁盤驅動器通訊。驅動器報告這個問題，MS-DOS就在屏幕上顯示“Abort，Retry，Ignore?”信息。通常，用户糾正一下錯誤並給系統予以應答。MS-DOS然後按用户指定的動作行動，完成其任務，並返回到應用級。應用程序常常並不要系統自動地處理硬錯誤。或許，它們擔心數據的完整性並要求直到寫磁盤問題，或者它們要防止用户指明“Ignore”，或者它們並不想叫MS-DOS在不通知它們的情況下就在屏幕上顯示。為了處理這些情形，MS-DOS讓應用程序將硬錯誤處理程序的地址存放在INT24向量中。如果有這一硬錯誤處理程序，MS-DOS就調用它，而不調用自己的硬錯誤處理程序。 ^[3] 

當系統處理MS-DOS硬錯誤時，系統處於的狀態並不一般，應用程序起動通過INT21向量調用MS-DOS，MS-DOS然後在其內調用較深的幾層，在這裏有一個MS-DOS內部過程即將硬錯誤處理程序調用到應用程序。因為MS-DOS通常不是可再入的，所以這時應用程序就不能通過INT21再調用MS-DOS，否則這樣做就意味着在同一時刻已調用二次MS-DOS了。應用程序很可能在處理硬錯誤時，需要做屏幕和鍵盤I/O操作，所以MS-DOS被做成是部分可再入的。因起始調用包含磁盤I/O操作，所以MS-DOS可通過屏幕/鍵盤I/O調用再進入而不會產生問題。 ^[3] 

對於OS/2，有一些問題使我們不能按照MS-DOS的方法來做。首先，和單任務MS-DOS不同，OS/2不能在操作系統調用應用程序期間（這樣的調用或許在很長時間內部不能返回）將操作暫停下來。第二，主要技術和安全性問題都包含在從0級（有特權的核心方式）到第3級（應用方式）的調用中。第三，在MS-DOS環境下，OS/2就不那麼容易了，這是因為可能有多個進程使磁盤FAT扇區或磁盤目錄被編輯，由於OS/2所使用的緩衝技術也會在沒有進程做I/O操作時導致硬錯誤的出現。最後一點，即使我們解決了所有這些問題，引起硬錯誤的應用程序也會在後台屏幕組裏運行，它不能顯示信息或利用鍵盤。即使該應用程序在前台屏幕組內，如果它不是正控制屏幕和鍵盤的進程，它也不能使用屏幕和鍵盤。 ^[3] 

為了提高內存中數據的可靠性，引入了ECC技術。ECC是Error Correcting Code的簡寫，中文名稱是“錯誤檢查和糾正”。ECC內存就是應用了這種技術的內存，一般多應用在服務器和圖形工作站上，這將使整個電腦系統在工作時更趨於安全穩定。 ^[2] 

ECC內存技術是在數據位上額外的位存儲一個用數據加密的代碼，當數據被寫入內存時相應的ECC代碼同時也被保存下來，當重新讀回剛才存儲的數據時保存下來的ECC代碼就會和讀數據時產生的ECC代碼作比較，如果兩個代碼不相同，則他們會被以確定數據中的哪一位是不正確的，然後這個錯誤位將會被拋棄，內存控制器會釋放出正確的數據。被糾正的數據很少會被放回內存。假如相同的錯誤數據再次被讀出，則糾正過程再次被執行。重寫數據會增加處理過程的開銷，會導致系統性能的明顯降低。一般而言，同等性能等級的內存，當加入了ECC校驗技術後會導致整體性能下降10%或更多。不過，這種糾錯對大規模有限元分析等需要長期高負荷運行、時刻保持高度穩定性的應用來説是十分重要的。帶ECC校驗技術的內存價格一般會比普通內存貴一些。 ^[2] 

一談到服務器內存，大家一般都一致強調要買ECC內存，認為ECC內存速度快，其實這是一種錯誤的認識。ECC內存的成功之處並不是因為它的速度快，而是因為它有特殊的糾錯能力，使服務器保持穩定。ECC本身並不是一種內存型號，也不是一種內存專用技術，它是廣泛應用於各種計算機指令區域的一種指令糾錯技術。之所以説它並不是一種內存型號，是因為它並不是一種影響內存結構和存儲速度的技術。它可以用到不同的內存類型中，就像“奇偶校驗”內存，它也不是一種單純的硬件。 ^[2] 

帶ECC校驗的內存還要主板支持，並在BIOS中進行相應的設置，應用到大多數服務器主板上，一些廠商推出的入門級低端服務器使用的多是普通內存，無ECC功能，在選購時應該注意這個指標。由於ECC技術會增加成本，並且大多數家用計算機並不要求高度的可靠性，所以除XEON（志強）系列外，Intel公司的桌面級CPU（G、I3、I5、I7系列等）都不支持ECC內存。XEON（志強）CPU對內存的要求是向下兼容的，也就是説支持ECC內存也支持非ECC內存。 ^[2]