应用于存储器加固的ECC算法研究与实现

发布时间：2017-03-27 20:14

  本文关键词：应用于存储器加固的ECC算法研究与实现，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：集成电路产业发展迅速,在单个芯片上集成的系统也越来越复杂,在片上系统中需要的存储器诸如SRAM、FLASH的容量也越来越大；同时集成电路的工作环境也越来越复杂,环境中存在着各种辐射源,加之集成电路工艺的不断发展,使得半导体芯片极易受到外部的干扰而导致功能失效。工作在太空中的集成电路芯片极易受到各种高能粒子的干扰出现单粒子翻转效应即SEU (Signal Event Upset);由于低功耗的需求,使得集成系统的工作电压越来越低,使得电路在同样辐射环境下对外界的抗干扰能力更弱,存储器中出现多比特反转MBU(Multiple Bit Upset)的概率就更大。针对单粒子反转的加固方法将不再适用,此时,用于纠正多位错误的ECC (Error Control Code)码发挥了至关重要的作用。在工业民用领域也是如此,集成电路也容易受到电磁辐射的干扰而出现功能失效。事实表明,无论是在航天领域还是在民用领域,对系统中的存储器采用差错控制编码(ECC)是提高芯片可靠性的行之有效的措施。文章首先介绍了各种固态存储器,分析了SRAM和FLASH的结构以及出错机理,从而引出加入ECC纠错码的必要性。其次,介绍了ECC的研究背景与发展前景,对应用于存储器加固的ECC算法进行了研究,介绍了二元域的基础理论以及运算,包括应用于纠正单比特错误的Hamming码,应用于纠正多位错误的BCH码以及符号纠错码RS码。分析了BCH码、RS码的构造方式以及编译码算法。最后,对各种编码方法进行了软件matlab的仿真以及硬件的Verilog实现,并搭建了针对存储器加固的FPGA模块,在模块中加入BCH码进行了仿真测试。
【关键词】：ECC 存储器加固 BCH码 RS码
【学位授予单位】：山东大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TP333
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-10
• 第1章 绪论10-14
• 1.1 研究背景10
• 1.2 研究目的和意义10-11
• 1.3 国内外研究现状11-14
• 第2章 半导体存储器的分类和物理机制14-24
• 2.1 SRAM结构与错误机理15-18
• 2.1.1 SRAM结构15-17
• 2.1.2 SRAM错误机理17-18
• 2.2 FLASH结构与错误机理18-20
• 2.3 国内外存储器加固技术研究进展20-22
• 2.3.1 器件级别和版图级别加固技术20-21
• 2.3.2 电路级别加固技术21-22
• 2.3.3 系统级别加固技术22
• 2.4 本章小结22-24
• 第3章 ECC纠错码的理论基础与硬件实现24-34
• 3.1 伽罗华域理论基础24-28
• 3.1.1 伽罗华域及其运算简介24-25
• 3.1.2 二元域上的向量空间与矩阵25-27
• 3.1.3 GF(2~m)的构造与其元素的最小多项式27-28
• 3.2 伽罗华域中的运算28-34
• 3.2.1 多项式相加电路29
• 3.2.2 多项式相乘电路29-31
• 3.2.3 多项式相除电路31-34
• 第4章 常用的线性分组码和硬件实现34-62
• 4.1 线性分组码34-39
• 4.1.1 线性分组码简介34-35
• 4.1.2 线性分组码的检错与纠错35-37
• 4.1.3 循环码简介37-39
• 4.2 汉明码39-43
• 4.3 BCH码43-57
• 4.3.1 二进制本原BCH码43-45
• 4.3.2 BCH码的编码45-48
• 4.3.3 并行BCH码的编码48-50
• 4.3.4 BCH码的译码50-57
• 4.4 RS码57-60
• 4.4.1 RS码的编码57-59
• 4.4.2 RS码的译码59-60
• 4.5 本章小结60-62
• 第5章 BCH码应用于存储器加固的FPGA实现62-74
• 5.1 BCH(31,16)码译码器的实现62-64
• 5.2 BCH(255,231)码译码器的实现64-65
• 5.3 RS(255,233)码译码器的实现65-67
• 5.4 FPGA平台及工具介绍67-68
• 5.5 FPGA测试平台的搭建与测试68-72
• 5.6 本章小结72-74
• 第6章 总结与展望74-76
• 致谢76-78
• 参考文献78-81
• 攻读学位期间发表论文81-82
• 附件82

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前3条

1 刘新宁,王超,胡晨,蔡洪亮;一种快速CRC算法的硬件实现方法[J];电子器件;2003年01期

2 贺兴华;薛挺;肖山竹;卢焕章;;深亚微米CMOS SRAM SEE特性及加固技术研究[J];计算机工程与设计;2009年12期

3 张昆峰;;静态存储器的抗单粒子翻转效应研究[J];现代电子技术;2011年18期

中国硕士学位论文全文数据库 前1条

1 孙正;基于RS码的抗多位翻转SRAM设计[D];哈尔滨工业大学;2011年

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本文编号：271006