【摘要】：近年來,大規(guī)模集成電路技術(shù)飛速發(fā)展,以NAND Flash為代表的半導(dǎo)體固態(tài)存儲(chǔ)器,已經(jīng)成為各類電子產(chǎn)品中外部存儲(chǔ)器的主要選擇。其具有大容量、高存儲(chǔ)密度、高訪問速度、低成本、低功耗等優(yōu)勢(shì),在嵌入式設(shè)備和移動(dòng)設(shè)備中廣泛應(yīng)用。當(dāng)前市場(chǎng)NAND Flash的需求持續(xù)增加,但隨著存儲(chǔ)容量的增加、工藝尺寸的減小,電荷泄漏、編程干擾、讀干擾、保持時(shí)間、編程擦除次數(shù)增加等導(dǎo)致存儲(chǔ)器的可靠性和使用壽命面臨嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。針對(duì)這一情況,本文完成了一種基于BCH碼的模式可配置的ECC糾錯(cuò)系統(tǒng)電路結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。該結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)了(8640,8192,32)、(8416,8192,16)、(8304,8192,8)三種模式的BCH編碼、譯碼電路,可根據(jù)存儲(chǔ)器誤碼率配置糾錯(cuò)模式,通過合理配置電路內(nèi)部資源,減小功耗。在傳統(tǒng)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上,對(duì)BCH碼的各個(gè)模塊進(jìn)行了有效優(yōu)化:1)編碼器采用模式可配置的8位并行編碼設(shè)計(jì),糾錯(cuò)能力強(qiáng)的編碼電路可以復(fù)用糾錯(cuò)能力弱的編碼電路;2)校正子計(jì)算模塊求余式,8位并行的設(shè)計(jì),將求解一個(gè)校正子的有限域乘法器和有限域加法器的資源消耗減少為原來的26/(n-1)。整個(gè)校正子求解模塊的資源消耗減少了50%左右。提高了計(jì)算速度,節(jié)約了電路功耗;3)錯(cuò)誤位置多項(xiàng)式的計(jì)算,采用SiBM迭代算法,與傳統(tǒng)的BM迭代算法相比,迭代次數(shù)減半,且避免了求逆的運(yùn)算,節(jié)約了大量電路面積;4)錯(cuò)誤模式的計(jì)算,采用有限域固定因子乘法器的并行錢氏搜索算法,極大地減少了硬件消耗。與糾錯(cuò)能力t=32的單糾錯(cuò)模式的BCH碼(8640,8192,32)相比,在只增加極少硬件資源開銷的情況下,使得低誤碼率時(shí)的功耗大幅減少。在三種模式下,設(shè)計(jì)出錯(cuò)個(gè)數(shù)均為8位,主要對(duì)譯碼器各個(gè)模塊的功耗進(jìn)行分析。其結(jié)果如下:優(yōu)化后的糾錯(cuò)能力t=8的BCH譯碼器,其校正子結(jié)構(gòu)、SiBM算法結(jié)構(gòu)、錢氏搜索結(jié)構(gòu)分別節(jié)約了49.7%、0%、64.9%的功耗;糾錯(cuò)能力t=16的BCH譯碼器,校正子結(jié)構(gòu)、SiBM算法結(jié)構(gòu)、錢氏搜索結(jié)構(gòu)的功耗分別節(jié)約了34.7%、0%、42.4%;糾錯(cuò)能力t=32的BCH譯碼器,校正子結(jié)構(gòu)、SiBM算法結(jié)構(gòu)、錢氏搜索結(jié)構(gòu)分別節(jié)約了1.1%、0%、0%功耗。糾錯(cuò)系統(tǒng)基于Xilinx公司Zynq系列xc7z020c1g484芯片,在Xilinx Vivado上完成了電路仿真與綜合。
【學(xué)位授予單位】：成都信息工程大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TN402

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2725925