增強(qiáng)固態(tài)硬盤(pán)容錯(cuò)能力的技術(shù)研究.pdf

1、固態(tài)存儲(chǔ)技術(shù)是通過(guò)閃存（Flash）陣列來(lái)高速存取數(shù)據(jù)的一種存儲(chǔ)技術(shù)。固態(tài)硬盤(pán)容量越來(lái)越大是建立在單顆芯片容量不斷增大的基礎(chǔ)上的，然而Flash芯片在容量增加的同時(shí)可靠性卻不斷下降。因此當(dāng)前固態(tài)硬盤(pán)面臨的可靠性問(wèn)題成為制約固態(tài)硬盤(pán)商業(yè)化的重要障礙，針對(duì)固態(tài)硬盤(pán)可靠性問(wèn)題的研究對(duì)于促進(jìn)固態(tài)存儲(chǔ)技術(shù)的發(fā)展具有重要意義。本文從固態(tài)存儲(chǔ)介質(zhì)的比特可靠性和固態(tài)硬盤(pán)整體可靠性兩個(gè)方面展開(kāi)了研究。
　　當(dāng)前主流的固態(tài)硬盤(pán)都是以NAND Flas

2、h作為存儲(chǔ)介質(zhì)，NAND Flash具有容量大、讀寫(xiě)速度快的特點(diǎn)。隨著單芯片集成度的提高，NAND Flash的誤碼率越來(lái)越高，這就需要糾錯(cuò)能力越來(lái)越強(qiáng)的糾錯(cuò)編碼來(lái)保證存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的可靠性。而低密度奇偶校驗(yàn)碼(Low Density Parity Check, LDPC)是一種糾錯(cuò)能力較強(qiáng)的糾錯(cuò)編碼方式，本文根據(jù)MLC Flash的誤碼率特性，提出了一種適用于MLC的LDPC碼校驗(yàn)節(jié)點(diǎn)的構(gòu)造方式。針對(duì)MLC存儲(chǔ)單元中高有效位（Most Si

3、gnificant Bit, MSB）和低有效位（Least Significant Bit, LSB）誤碼率不同的特點(diǎn)，從降低LDPC碼的譯碼錯(cuò)誤概率出發(fā)，提出了一種LDPC碼校驗(yàn)節(jié)點(diǎn)中MSB和LSB的合理搭配方式。仿真實(shí)驗(yàn)表明LDPC碼校驗(yàn)節(jié)點(diǎn)中MSB和LSB的比例越不均衡，LDPC碼的譯碼錯(cuò)誤概率越小。在構(gòu)造 LDPC碼時(shí)使用這種方法構(gòu)造的校驗(yàn)節(jié)點(diǎn)，能夠有效降低LDPC碼的譯碼錯(cuò)誤概率。
　　固態(tài)硬盤(pán)中不僅會(huì)出現(xiàn)比特翻轉(zhuǎn)現(xiàn)象

4、，還會(huì)可能出現(xiàn)Flash頁(yè)、塊、芯片甚至控制器失效的情況。為了應(yīng)對(duì)頁(yè)、塊可能失效的情況，固態(tài)硬盤(pán)引入了糾刪碼的概念，通過(guò)一定程度的數(shù)據(jù)冗余，提高數(shù)據(jù)的可靠性。本文提出了基于RAID-5技術(shù)的改進(jìn)型的固態(tài)硬盤(pán)數(shù)據(jù)冗余機(jī)制，通過(guò)在固態(tài)硬盤(pán)通道之間建立數(shù)據(jù)的冗余關(guān)系確保固態(tài)硬盤(pán)在出現(xiàn)通道級(jí)以下錯(cuò)誤時(shí)仍然能夠正常讀取數(shù)據(jù)。通過(guò)把冗余關(guān)系建立在物理地址上和采取局部延時(shí)更新機(jī)制將冗余關(guān)系映射表和地址映射進(jìn)行了合并，減少了RAM資源的占用。通過(guò)對(duì)讀數(shù)