多级闪存的数据表示方案及差错控制技术研究

发布时间：2017-09-19 00:00

  本文关键词：多级闪存的数据表示方案及差错控制技术研究

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【摘要】：闪存是一种新型半导体存储器,它凭借高密度、高存储速度、低成本和防震等优点,成为了当前主流的固态存储器。然而随着人们对存储密度需求的不断加大,早期的单级闪存逐渐被多级闪存所取代,多级闪存的单元密度更高,同时它的单元间干扰也更大,相邻点位差的减少也使得错误较单级闪存更容易发生了。这种改变使闪存的寿命与数据可靠性面临着严峻的挑战,而差错编码方案正是提高闪存数据可靠性的有效途径。传统的差错控制技术大多是基于磁盘的物理特性进行设计的,如果将它们直接应用于闪存的差错控制编码,不但效率低,而且还有可能出现意料之外的错误。其原因在于磁盘与闪存在物理结构、存取方式、错误类型等方面都有较大差异。而且由传统纠错码直接演变出的纠错码在应用于多级闪存时效果并不理想,而且它无法贴合物理特性解决多级闪存特有的错误,所以对闪存的差错控制技术不光需要从编码上研究,还需要对数据表示方案加以改进。本文对多级闪存的差错控制技术与数据表示方案进行了研究,基于新型的等级调制方案(Rank Modulation Scheme),提出了一种自由前缀码的递归构造方法。本文的主要工作概括如下:1.概括了闪存的物理存储结构,介绍了NAND型闪存的主要纠错技术,详细分析了NAND型闪存的操作模型与噪声类型,并且对NAND型多级闪存下的BCH编译码方案进行研究。2.针对有限大小错误(Limited-Magnitude Errors)信道模型,通过计算分析,得到了NAND型多级闪存的阈值电压分布与干扰噪声的关系。在此基础上,给出了一种基于奇偶校验码的多级闪存双向有限大小错误纠错算法,仿真结果表明这种算法的纠错性能优于传统的BCH算法。3.针对多级闪存中的电荷泄漏与过度编程会引起存储信息发生错误的问题,分析了用置换存储数据的新型数据表示方案,并给出了用自由前缀树来构造等级调制码的递归算法。实验数据表明等级调制方案的错误处理能力优于传统数据表示方案,且用自由前缀树构造的等级调制码可以有效减少平均擦除次数,从而延长了闪存的使用寿命。
【关键词】：NAND型多级闪存 有限大小 等级调制 自由前缀树
【学位授予单位】：西安电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TP333
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 缩略语对照表10-13
• 第一章 绪论13-19
• 1.1 课题背景及面临的问题13-14
• 1.2 国内外研究现状14-17
• 1.2.1 闪存单元的研究现状14-15
• 1.2.2 差错控制技术的相关研究15-16
• 1.2.3 数据表示的相关研究16-17
• 1.3 研究意义与应用前景17-18
• 1.4 本文主要研究工作和内容安排18-19
• 第二章 多级闪存特性与纠错技术19-29
• 2.1 闪存基础19-22
• 2.1.1 闪存的基本结构19
• 2.1.2 单级与多级闪存19-21
• 2.1.3 NOR型与NAND型闪存21-22
• 2.2 NAND型多级闪存的操作模型22-23
• 2.3 NAND型多级闪存的错误类型23-25
• 2.4 NAND型闪存的主要纠错技术25-26
• 2.4.1 纠错技术分类25-26
• 2.4.2 BCH纠错码26
• 2.5 本章小结26-29
• 第三章 基于多级闪存的双向有限大小错误纠错算法29-37
• 3.1 NAND型多级闪存纠错基础29-30
• 3.2 双向有限大小错误信道30-31
• 3.3 双向有限大小纠错码31-35
• 3.3.1 编码31-32
• 3.3.2 译码32-35
• 3.4 仿真结果及分析35-36
• 3.5 本章小结36-37
• 第四章 基于多级闪存的数据表示方案37-57
• 4.1 多级闪存的传统数据表示方案37-40
• 4.1.1 闪存的重写37-38
• 4.1.2 传统表示方案38-40
• 4.2 等级调制方案40-43
• 4.2.1 方案的提出40-41
• 4.2.2 方案的内容41-43
• 4.3 等级调制码的构造43-53
• 4.3.1 通过格雷码构造43-46
• 4.3.2 通过自由前缀树构造46-53
• 4.4 仿真结果及分析53-56
• 4.4.1 传统表示方案与等级调制方案的性能对比53-55
• 4.4.2 自由前缀树构造等级调制码的性能分析55-56
• 4.5 本章小结56-57
• 第五章 结论与展望57-59
• 参考文献59-63
• 致谢63-65
• 作者简介65-66

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