基于NAND Flash的差错控制算法研究

【摘要】随着SLC(Single-LevelCell)NANDFlash页容量的扩大以及MLC(Multi-LevelCell)和TLC(Trinary-LevelCell)架构的推出,NANDFlash出现错误的概率增大,出现错误的种类也增多,传统的汉明(Hamming)码ECC(ErrorCheckingandCorrecting)只能纠正一位错误,检测出两位错误,已不能满足当前多数NANDFlash的纠错要求。对于存储产品中使用最广的MLCNANDFlash,则要采用纠错能力更强的二进制BCH(BoseChaudhuriHoequenghem)码或RS(ReedSolomn)码。BCH码是是循环码的子类,纠错能力可控制,有很强的纠正随机错误的能力。RS码是BCH码的重要子类,能够纠正突发错误。本文选取目前市场上不同的页容量大小的NANDFlash,分别设计了NANDFlash的汉明码、二进制BCH码和RS码的差错控制算法,并用C语言实现了软件仿真,验证了这些差错控制编码的纠错能力。BCH码的译码部分选用运算效率高的算法,着重介绍了BM(Berlekamp-Massey)迭代算法以及其优化形式。本文将二进制BCH码和RS码作为研究重点,在VisualC++开发平台下,实现了不同伽罗华域维度、不同数据编码长度、以及可变纠错能力大小的二进制BCH码和RS码的编译码引擎,并用MFC编写了用于NANDFlash产品擦写的自动测试工具,建立了一个高效可靠的实验平台。通常认为MLCNANDFlash的错误是以位的形式随机分部在整个NANDFlash的各页中,二进制BCH码具有的很强的随机错误纠正能力,比RS码更适合对MLCNANDFlash进行差错控制。但MLC错误的模型并非固定。通过总结,本文列出了3种NANDFlash的出错模型,即普通随机错误模型、多位元数据翻转错误模型和页错误模型。针对多位元数据翻转错误模型,本文提出了一种RS(178,172)码+RS(145,139)码的RS码优化方案,实验发现在此错误模型下该方案表现出比与其拥有相似编码冗余度的二进制BCH码具有更好的纠错性能。NANDFlash的额外空间的合理利用也是工程上一个需解决的问题,由页错误模型可知页中错误分布不均,所以整个NANDFlash使用同一种纠错方案势必造成资源浪费。本文采用一种校验区共享的二进制BCH码优化方案,在对页数较多的MLCNANDFlash进行纠错时,用不同的纠错能力的二进制BCH码搭配。实验证明此方案既保证了资源的合理利用,更重要的是在页错误模型下,利用此方案设计的ECC纠错性能得到显著提高。
【作者】吴智龙；
【导师】李伟彤；
【作者基本信息】广东工业大学，通信与信息系统，2014，硕士
【关键词】NANDFlash；差错控制；汉明码；BCH码；RS码；

【参考文献】
[1]梁卫颖,朱惠人,张丽,许都纯.尾缘流量分配对涡轮叶片内冷通道换热影响的实验研究[J].西安交通大学学报,2015,05:.
[2]王素蓉.日本血吸虫尾蚴逸出节律性及尾蚴趋向吸附的研究[D].苏州大学,微生物学,2014,硕士.
[3]朱维杰.商业模式对盈利能力的影响研究[D].浙江工商大学,会计（专业学位）,2014,硕士.
[4]岑海燕.商业化运作农村小额信贷的利率问题研究[D].南京农业大学,农业推广,2013,硕士.
[5]刘丽萍.高校思想政治理论课情境兴趣研究[D].西南交通大学,马克思主义理论,2013,硕士.
[6]张林.泸天化酒店营销战略探讨[D].西南财经大学,工商管理,2003,硕士.
[7]顾凡及.人类脑计划和神经信息学[J].世界科技研究与发展,2001,03:11-13.
[8]陈越.浅谈网络操作系统自身安全[J].冶金自动化,2003,S1:262-264.
[9]曾乾.人工冬虫夏草预防非小细胞肺癌患者放射性肺炎的临床研究[D].广州医科大学,肿瘤学,2014,硕士.
[10]冯清源（PHUNGCHINGYUAN）.养阴清热法治疗月经病的文献研究[D].北京中医药大学,中医临床基础,2014,硕士.
[11]原清青.我国小额信贷市场发展研究[D].山西财经大学,金融学,2013,硕士.
[12]周叶子.北京市商业区硬质景观调查与优化设计研究[D].北京林业大学,城市规划与设计,2013,硕士.
[13]赵殿宇.三网融合进程中的政府规制问题研究[D].北京交通大学,2014.
[14]祝荣.我国政府教育投资行为的偏差与矫正[D].广西师范大学,教育经济与管理,2003,硕士.
[15]王时俊.E-钙粘蛋白和上皮细胞黏附分子在结节型肝细胞性肝癌大体形态亚型中的表达及相关性研究[D].广西医科大学,外科学,2013,硕士.
[16]胡琪,谭学才,吴佳雯,李晓宇,余会成,李小燕,雷福厚,黄在银.基于石墨烯掺杂金纳米粒子的速灭威分子印迹电化学传感器[J].分析试验室,2015,03:249-254.
[17]肖启鹏.探讨内部服务质量、员工满意度与员工忠诚度之间的关系研究[D].东华大学,企业管理,2004,硕士.
[18]桑卫国,苏宏新,陈灵芝.东灵山暖温带落叶阔叶林生物量和能量密度研究[J].植物生态学报,2002,S1:88-92.
[19]谈逸.华石斛原地与异地播种萌发原球茎及内生真菌的比较[D].海南大学,生态学,2014,硕士.
[20]刘杰.中学英语课堂研究性学习的实施现状及困难研究[D].华中师范大学,外国语言学及应用语言学,2013,硕士.
[21]记者束洪福.全球首台商用石墨烯飞秒光纤激光器问世[N].科技日报,2013-12-13001.
[22]王崇阁.基于能量耗散及概率统计原理的梁式结构损伤识别研究[D].内蒙古科技大学,结构工程,2014,硕士.
[23]冯涛.健脾益肾化瘀降浊颗粒联合缬沙坦治疗CKD2、3期—脾肾气虚、湿浊瘀阻证的临床研究[D].南方医科大学,中西医结合临床,2012,硕士.
[24]吕慧.单克隆抗体应用于骨髓移植预处理的实验研究[D].苏州大学,儿科血液学,2003,硕士.
[25]王湛宇.业务流程在PaaS平台上的设计与实现[D].西安电子科技大学,计算机应用技术,2011,硕士.
[26]田力.我国私募股权投资基金的行业选择行为研究[D].复旦大学,世界经济,2012,硕士.
[27]刘颖.基于输入输出理论的英语口语教学模式的探索性研究[D].湖北大学,课程与教学论,2012,硕士.
[28]秦丹鹤.胶东招平断裂带北段金矿床地质特征及成矿流体研究[D].吉林大学,矿物学岩石学矿床学,2014,硕士.
[29]王勇,陈军华,于剑.基于数据监测的列车赶点与越行调度策略研究[J].物流技术,2014,09:166-169.
[30]胡笑形.重磅炸弹级农药的中间体市场与开发[J].农药市场信息,2014,01:22-24.
[31]赵琴.溶剂热法合成CuInS_2纳米晶体及工艺优化[D].江苏科技大学,材料学,2013,硕士.
[32]汪光宝.安徽省城乡医院门诊处方药物使用现况研究[D].安徽医科大学,社会医学与卫生事业管理,2004,硕士.
[33]王甲云.分布式高校农业科技资源集成系统研究[D].中国农业大学,农业机械化工程,2004,硕士.
[34]刘书江.格构式压弯构件平面内稳定分析[D].浙江大学,结构工程,2004,硕士.
[35]汪崇筼.清代徽州盐商的文化贡献之一:捐资兴教[J].盐业史研究.2004(02)
[36]杨静.L-高苯丙氨酸乙酯盐酸盐的合成研究[D].南京理工大学,应用化学,2013,硕士.
[37]马守锋.深松铲工作状态受力分析与计算机模拟[D].河南农业大学,农业机械化工程,2004,硕士.
[38]王立端.鞋底与场地表面的摩擦对乒乓球运动员下肢生物力学特征的影响[D].北京体育大学,社会体育指导,2013,硕士.
[39]张伟光.投行融券总体损益报表系统的设计与实现[D].大连理工大学,软件工程（专业学位）,2013,硕士.
[40]李春玲.二语句子理解中的跨语言词义激活研究[D].扬州大学,外国语言学及应用语言学,2012,硕士.
[41]孔伟明.电磁自集能与速度自感知磁流变阻尼器研究[D].哈尔滨工业大学,结构工程,2013,硕士.
[42]赵浚屹.物联网技术在温室大棚环境中的应用研究[D].吉林大学,软件工程,2014,硕士.
[43]师海涛.辽河油田洼60断块薄层稠油水平井优化设计[D].东北石油大学,石油与天然气工程（专业学位）,2013,硕士.
[44]李敏.研究生心理健康教育模式构建研究[D].武汉理工大学,思想政治教育,2013,硕士.
[45]贾哲.制度法论创制规则问题研究[D].重庆大学,法学理论,2014,硕士.
[46]耿嘉良.中国A股市场预期收益率研究[D].中国社会科学院研究生院,公司金融（专业学位）,2014,硕士.
[47]潘国平.TiO_2光阳极和AC/PTFE阴极光电催化技术降解罗丹明B的研究[D].黑龙江大学,环境科学,2013,硕士.
[48]谭璟.可持续发展实验区背景下苏仙区产业结构调整研究[D].湖南师范大学,人文地理学,2013,硕士.
[49]孙孟琴.球头铣刀铣削加工过程的动力学建模及仿真[D].浙江工业大学,2006.
[50]段文泽,李远树.一种自适应双反馈递阶控制系统[J].自动化学报,1993,02:145-153.