發(fā)布時(shí)間：2021-07-08 16:05

　　數(shù)據(jù)存儲設(shè)備是航天器的關(guān)鍵設(shè)備,為空間試驗(yàn)的數(shù)據(jù)采集和存儲提供支撐平臺。NAND Flash存儲器具有功耗小、速度快、非易失性等特點(diǎn),在宇航領(lǐng)域有廣闊的應(yīng)用前景。但是太空環(huán)境中輻射非常嚴(yán)重,為保證能正常工作,必須對NAND Flash存儲的數(shù)據(jù)進(jìn)行加固處理。本文根據(jù)NAND Flash在輻射環(huán)境中的單粒子效應(yīng)和總劑量效應(yīng),分析了NAND Flash不同錯(cuò)誤模式的特點(diǎn)。結(jié)合NAND Flash的控制方式和構(gòu)造原理,提出一種基于差錯(cuò)控制編碼的軟件加固方式,采用基于伽羅華域GF（24）的縮短RS（12,4）系統(tǒng)碼對存儲數(shù)據(jù)進(jìn)行加固。本文主要研究成果如下:⑴結(jié)合NAND Flash的讀寫方式,研究一種基于查找表的系統(tǒng)碼并行編碼方法,減小了編碼電路關(guān)鍵路徑的延時(shí),大大提高了編碼器的編碼速率。⑵比較RS碼的不同譯碼方式,設(shè)計(jì)一種改進(jìn)的余式譯碼方法。采用并行的余式計(jì)算方式和改進(jìn)的余式譯碼關(guān)鍵方程,減少錯(cuò)誤多項(xiàng)式求解的迭代次數(shù),縮短了譯碼的時(shí)間開銷。⑶根據(jù)RS（12,4）碼的特點(diǎn),結(jié)合NAND Flash流水線管理方式,將信息碼元和校驗(yàn)碼元存儲于不同芯片中,使存儲器具備抗芯片功能中斷錯(cuò)誤的能力,而且不... 

【文章來源】：國防科技大學(xué)湖南省 211工程院校 985工程院校

【文章頁數(shù)】：67 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

閃存存儲單元原理圖

圖 2.2 閃存的存儲結(jié)構(gòu)原理圖2.3 NAND Flash 輻射效應(yīng)輻射環(huán)境中高能離子和高能電磁輻射都能造成電子元器件半導(dǎo)體材料的電參數(shù)變化，可能導(dǎo)致存儲芯片的存儲數(shù)據(jù)翻轉(zhuǎn)或失效。但不同輻射造成的損傷機(jī)理不相同，造成的損傷的程度也不一樣。由文獻(xiàn)[13]知，輻射粒子入射半導(dǎo)體芯片，與半導(dǎo)體材料中的電子相互碰撞，造成原子丟失電子轉(zhuǎn)變成帶電的離子。這個(gè)過程叫做電離輻射效應(yīng)。電離輻射效應(yīng)主要包括單粒子效應(yīng)和總劑量效應(yīng)。2.3.1 單粒子效應(yīng)單粒子效應(yīng)是指單個(gè)高能粒子入射電子元器件以后，在其穿過的路徑上產(chǎn)生大量的電子，這些電子被晶體管的電極收集，造成整個(gè)元器件的邏輯狀態(tài)轉(zhuǎn)變或者元器件的損壞[14]。單粒子效應(yīng)是最主要的電離輻射效應(yīng)，也是目前研究最多的電離輻射效應(yīng)。

圖 3.9 編碼器時(shí)序波形圖3.2.3 編碼器性能分析未加固數(shù)據(jù)經(jīng)過編碼器后，數(shù)據(jù)量擴(kuò)大了三倍，增加了數(shù)據(jù)存儲負(fù)擔(dān)，必須對編碼器的進(jìn)行改進(jìn)，提升編碼器的數(shù)據(jù)吞吐率。該改進(jìn)編碼器采用了查找表的方式，雖然會增加資源開銷，但其實(shí)現(xiàn)了并行結(jié)構(gòu)，編碼延時(shí)大大減小，而且關(guān)鍵路徑延時(shí)較小，易于實(shí)現(xiàn)高速的編碼器，編碼器的數(shù)據(jù)吞吐率大大提升。該并行編碼器能實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)并行傳輸，與 NAND Flash 的總線結(jié)構(gòu)相吻合。方便編碼后的數(shù)據(jù)存儲，不需要額外的串并轉(zhuǎn)換電路。表 3.1 不同編碼算法性能比較反饋除法電路編碼算法 改進(jìn) RS 并行編碼算法資源消耗Slice Registers：42 Slice Registers：80Slice LUTs： 46 Slice LUTs： 84關(guān)鍵路徑延時(shí) 5.623 ns 1.141 ns算法類型性能比較

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]空間光學(xué)遙感器中Flash存儲器的輻射效應(yīng)與加固[J]. 李豫東,張立國,任建岳.  光學(xué)精密工程. 2008(10)
[2]太陽同步軌道空間粒子輻射劑量探測與研究[J]. 楊曉超,王世金,王月,張微.  宇航學(xué)報(bào). 2008(01)

博士論文
[1]集成電路單粒子效應(yīng)建模與加固方法研究[D]. 劉必慰.國防科學(xué)技術(shù)大學(xué) 2009
[2]基于閃存的星載高速大容量存儲技術(shù)的研究[D]. 朱巖.中國科學(xué)院研究生院（空間科學(xué)與應(yīng)用研究中心） 2006

碩士論文
[1]新型抗SEU存儲器讀寫結(jié)構(gòu)及ECC編碼方法研究[D]. 石軒.西安電子科技大學(xué) 2009
[2]面向片上存儲應(yīng)用的高性能抗輻射糾錯(cuò)碼編碼機(jī)制的研究與實(shí)現(xiàn)[D]. 董巍.上海交通大學(xué) 2009



本文編號：3271892