背景の問題とは? わかりやすく解説

背景の問題

出典: フリー百科事典『ウィキペディア(Wikipedia)』 (2022/07/27 07:40 UTC 版)

ECCメモリ」の記事における「背景の問題」の解説

コンピュータシステム内部電磁気的干渉により、ダイナミックRAMDRAM)の1ビット自発的に反転することがある。はじめはチップパッケージ含まれる不純物から放射されるアルファ粒子主な原因だと考えられていたが、DRAM チップ単発的ソフトエラー英語版)の多く環境放射線、主に二次宇宙線含まれる中性子によって1つそれ以上メモリセル英語版)の内容変化するか、読み出しまたは書き込み回路妨害されるためであることが研究示された。したがって誤り率標高とともに急速に上昇する。たとえば、標高1,500mでは海面よりも中性子束3.5倍に増え10〜12kmの高度(旅客機巡航高度)では300倍にもなる。 その結果、高度の高い場所運用される装置には特別な信頼性対策が必要となる。 一例として、1997年打ち上げられ土星探査機カッシーニは、それぞれ2.5ギガビット市販DRAMチップを持つ同型フライトレコーダー2つ搭載していた。組み込み誤り検出訂正機能(EDAC)のおかげで探査機のエンジニアリングテレメトリは(訂正可能なワードあたり1ビットエラーと(訂正不可能なワードあたり2ビットエラーの数を報告してきた。はじめの2年半の飛行で、探査機1日に約280回でほぼ一定の1ビットエラー知らせてきた。しかし1997年11月6日1日エラーの数は4倍以上だった。これは GOES 9 衛星検知した太陽フレア影響だった。 DRAMがどんどん高密度になり、チップ上の部品微小化する同時に動作電圧低下し続けるため、DRAMチップそのような放射線の影響をより頻繁に受けるようになることが懸念された。低エネルギー粒子メモリセルの状態を変化させられるうになるからである。一方メモリセル小さくなれば標的小さくなるわけであり、またSOIのような技術への移行により、個々メモリセル感受性従来変わりないか、むしろ低下するかもしれない最近の研究は、プロセス形状により、またメモリセルエラー発生率上昇するという予測根拠なかったことにより、宇宙線によるシングル・イベント・アップセット英語版)(SEU一時的なソフトエラー)が劇的に減少したことを示している。 20072009年研究で、エラー発生率1010 エラー/ビット・時(およそ1ギガバイトメモリ1時間1ビットエラー)から 1017 エラー/ビット・時(およそ1ギガバイトメモリ千年1ビットエラー)まで7わたってさまざまであることが発表された。グーグルの非常に多くサーバー対象にした大規模な研究がSIGMETRICS/Performance’09 conference発表された。実際に観測されエラー発生率小規模な研究よりも数高く、1メガビットあたり10億時間ごとに 25,00070,000回だった (およそ 2.5〜7 × 1011 エラー/ビット・時、つまり8ギガバイトRAM1時間に5ビットエラー)。毎年8%以上の DIMMエラー影響受けていた。 メモリエラーの結果システムによって異なる。ECCのないシステムでは、エラークラッシュデータ損失を招く。大規模な工場では、メモリエラーはマシンクラッシュ起こすもっとも一般的なハードウェア原因1つである。メモリエラーはまた、セキュリティの脆弱性原因にもなる。観測可能な誤動作原因になったり、計算または保存使われるデータ影響したりしなければ、メモリエラーの影響受けないことがある2010年シミュレーション研究から、ウェブブラウザに対して、メモリエラーのわずかな一部分のみがデータ損失引き起こすが、しかし多くのメモリエラーは断続的相関的なので、メモリエラーの影響独立ソフトエラーから予期されるよりも大きいことが示された。 隣接したメモリセルへの特別に細工したアクセスによる意図しない副作用により、DRAMメモリセルどうしの分離迂回されうるといくつかの実験結論づけている。したがって近年メモリセル密度の上に伴いDRAM格納されデータへのアクセスメモリセル電荷漏れ電気的な相互作用引き起こし、元のメモリアクセスで指定されていない近傍の行の内容書き換わる。この効果ロウハンマーとして知られており、コンピュータセキュリティいくつかの特権昇格英語版攻撃使われている。 例として、1ビットエラーは、エラーチェックのないシステムでは無視されるだろう。パリティチェックのあるマシン停止するだろうし、またECCによって自動的に訂正されるかもしれないASCII形式数字保持している表計算ソフト読み込まれているとしよう。"8"の文字(2進数で 0011 1000)が格納されたバイト最下位ビットが、チップ故障で1に固定されてしまうか、環境放射線宇宙線によって1に変化してしまうと、表計算ソフトとその保存データ変化する結果として"8"はこっそりと"9"(2進数で 0011 1001)になってしまう。

※この「背景の問題」の解説は、「ECCメモリ」の解説の一部です。
「背景の問題」を含む「ECCメモリ」の記事については、「ECCメモリ」の概要を参照ください。

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