【正文】 情況均表示出現(xiàn)了無(wú)法糾正的錯(cuò)誤。 ECC生成模塊的設(shè)計(jì)本章第一節(jié)已經(jīng)討論了ECC校驗(yàn)碼生成原理，在控制器進(jìn)行讀頁(yè)操作和寫(xiě)頁(yè)操作時(shí)，ECC生成模塊的工作是相同的，其內(nèi)部設(shè)置有4個(gè)24bits的向量，每個(gè)向量對(duì)應(yīng)一塊數(shù)據(jù)的ECC校驗(yàn)碼，寫(xiě)頁(yè)操作時(shí)，ECC主控模塊把要寫(xiě)入的數(shù)據(jù)傳給存儲(chǔ)器的同時(shí)，也將其發(fā)往ECC生成模塊，并產(chǎn)生控制脈沖使ECC生成模塊對(duì)與該數(shù)據(jù)塊相對(duì)應(yīng)的ECC校驗(yàn)碼進(jìn)行更新，寫(xiě)完一整頁(yè)數(shù)據(jù)后，在ECC主控模塊的控制下，分別把4組ECC校驗(yàn)碼以字節(jié)方式發(fā)給ECC主控模塊并最終寫(xiě)進(jìn)存儲(chǔ)器目標(biāo)頁(yè)的備份數(shù)據(jù)區(qū)中。讀頁(yè)操作時(shí)，ECC主控模塊把從存儲(chǔ)器中讀出的數(shù)據(jù)傳給主控邏輯模塊的同時(shí)也將其發(fā)給ECC生成模塊，在ECC主控模塊發(fā)出的控制脈沖的控制下對(duì)某組ECC校驗(yàn)碼進(jìn)行更新。ECC生成模塊直接把當(dāng)前正被讀的“數(shù)據(jù)塊”的最新更新的ECC校驗(yàn)結(jié)果輸出到ECC錯(cuò)誤定位模塊，錯(cuò)誤定位模塊會(huì)在讀操作過(guò)程中進(jìn)行實(shí)時(shí)的錯(cuò)誤檢測(cè)。 24位的校驗(yàn)碼包括6個(gè)列校驗(yàn)碼和18個(gè)行校驗(yàn)碼，6個(gè)列校驗(yàn)碼的生成電路如圖43所示。圖43 ECC校驗(yàn)6個(gè)列校驗(yàn)碼的生成電路圖圖43中enable為ECC主控邏輯發(fā)出的ECC更新控制信號(hào)，DATAin為8位數(shù)據(jù)輸入， Pr為一個(gè)數(shù)據(jù)包中所有數(shù)據(jù)的第0、6位的異或值，Pl則為數(shù)據(jù)包中所有數(shù)據(jù)的第7位和異或值；P2’為一個(gè)數(shù)據(jù)包中所有數(shù)據(jù)的第0、5位的異或值，P2則為本數(shù)據(jù)包中所有數(shù)據(jù)的第7位的異或值；P為一個(gè)數(shù)據(jù)包中所有數(shù)據(jù)的第0、3位的異或值，P4則為本數(shù)據(jù)包中所有數(shù)據(jù)的第7位的異或值。ECC校驗(yàn)18個(gè)行校驗(yàn)碼的生成電路如圖44所示。 圖44 ECC校驗(yàn)18個(gè)行校驗(yàn)碼的生成電路圖圖44中COUNTill為9位的地址輸入，表示正在參與校驗(yàn)的數(shù)據(jù)在該數(shù)據(jù)包中的位置。每讀或?qū)懸粋€(gè)數(shù)據(jù)， (n_1364?．1022048)Pn’和Pn只有一個(gè)被更新，即P實(shí)際上對(duì)數(shù)據(jù)包中的所有偶數(shù)行數(shù)據(jù)的所有數(shù)據(jù)位進(jìn)行校驗(yàn)，P8則對(duì)數(shù)據(jù)包中所有奇數(shù)行數(shù)據(jù)的所有位進(jìn)行校驗(yàn)；P1則對(duì)第O、9?．．50509行數(shù)據(jù)的所有位進(jìn)行校驗(yàn)，P16則對(duì)其余的第7??5511行數(shù)據(jù)的所有位進(jìn)行校驗(yàn)；依次類(lèi)推，P2048’對(duì)第O至第255行數(shù)據(jù)的所有位進(jìn)行校驗(yàn)，P2048對(duì)第256至第511行數(shù)據(jù)的所有位進(jìn)行校驗(yàn)。 至此，ECC生成模塊的設(shè)計(jì)已經(jīng)完成。第五章 ECC模塊的驗(yàn)證ECC校驗(yàn)負(fù)責(zé)檢測(cè)錯(cuò)誤、維護(hù)ECC信息、更正由原數(shù)值改變了的單比特錯(cuò)誤。所有ECC的操作處理都可由一個(gè)ECC模塊來(lái)控制，其作為一種簡(jiǎn)單地存儲(chǔ)一映射接口，放置在Nand器件和處理器接口之間。該模塊一般包含Hamming編碼產(chǎn)生模塊和出錯(cuò)位置模塊，分別用于產(chǎn)生ECC校驗(yàn)碼和計(jì)算出錯(cuò)位置。下面，我將舉例驗(yàn)證ECC模塊。為計(jì)算ECC值，數(shù)據(jù)包中的比特?cái)?shù)據(jù)要先進(jìn)行分割，如1/2組、1/4組、1/8組等，直到其精度達(dá)到單個(gè)比特為止，以8bit即1Byte的數(shù)據(jù)包為例進(jìn)行說(shuō)明，如下表所示。76543210比特位1101比特偶校驗(yàn)位01011/4偶校驗(yàn)位00011/2偶校驗(yàn)位01010001數(shù)據(jù)包01011/2奇校驗(yàn)位01001/4奇校驗(yàn)位0000比特奇校驗(yàn)位表51 8比特?cái)?shù)據(jù)包校驗(yàn)分割 1/2 1/4 bitECCe=0^0^0^1 0^1^0^1 1^1^0^1=101ECCO=0^1^0^1 0^1^0^0 0^0^0^0=010該數(shù)據(jù)按表1所示方式進(jìn)行比特分割，分別得到上方的偶校驗(yàn)值ECCe和下方的奇校驗(yàn)值ECCo。其中，1/2校驗(yàn)值經(jīng)“異或”操作構(gòu)成ECC校驗(yàn)的最高有效位，同理1/4校驗(yàn)值構(gòu)成ECC校驗(yàn)的次高有效位，最低有效位由具體到比特的校驗(yàn)值填補(bǔ)。圖1展示了兩個(gè)ECC校驗(yàn)值的計(jì)算過(guò)程。 圖51 計(jì)算奇偶ECC數(shù)據(jù)偶校驗(yàn)值ECCe為“101”，奇校驗(yàn)值ECCo為“010”。 計(jì)算之后，原數(shù)據(jù)包和ECC數(shù)值都要寫(xiě)入Nand器件。稍后，原數(shù)據(jù)包將從Nand器件中讀取，此時(shí)ECC值將重新計(jì)算。如果新計(jì)算的ECC不同于先前編入Nand器件的ECC，那么表明數(shù)據(jù)在讀寫(xiě)過(guò)程中出錯(cuò)。 1/2 1/4 bitECCe=0^1^0^1 0^1^0^1 1^1^1^1=000ECCO=0^1^0^1 0^1^0^1 0^0^0^0=000　　例如，原始數(shù)據(jù)01010001中有1個(gè)單一的比特出現(xiàn)錯(cuò)誤，出錯(cuò)后的數(shù)據(jù)是01010101。經(jīng)前面所示方法計(jì)算，從圖2中可以清楚地看到由于數(shù)據(jù)發(fā)生了變化，2個(gè)新的ECC數(shù)值已不同與原來(lái)的ECC值。　　 圖52 發(fā)生錯(cuò)誤數(shù)據(jù)包的ECC計(jì)算此時(shí)把所有4個(gè)ECC數(shù)值進(jìn)行按位“異或”，就可以判斷是否出現(xiàn)了1個(gè)單一比特的錯(cuò)誤或者是多比特的錯(cuò)誤。如果計(jì)算結(jié)果為全“0”，說(shuō)明數(shù)據(jù)在讀寫(xiě)過(guò) 程中未發(fā)生變化。如果計(jì)算的結(jié)果為全“1”，表明發(fā)生了1bit錯(cuò)誤，如圖4所示。ECCe’^ ECCO’^ ECCe^ ECCO=101^010^000^000=111 對(duì)于1 bit錯(cuò)誤的情況，出錯(cuò)地址可通過(guò)將原有ECCo值和新ECCo值進(jìn)行按位“異或”來(lái)識(shí)別獲取。通過(guò)計(jì)算，結(jié)果為2，表明原數(shù)據(jù)第2 bit位出現(xiàn)了問(wèn)題。該計(jì)算采用奇校驗(yàn)數(shù)據(jù)ECCo，這是因?yàn)樗鼈兛梢灾苯拥胤从吵龀鲥e(cuò)比特的位置。ECCO’^ ECCO=010^000=010找到出錯(cuò)比特后，只要通過(guò)翻轉(zhuǎn)它的狀態(tài)就可修復(fù)數(shù)據(jù)包，具體操作也就是將該位與“1”進(jìn)行異或操作，我們可以通過(guò)位異或操作將出錯(cuò)數(shù)據(jù)恢復(fù)成原來(lái)的數(shù)據(jù)，下面為計(jì)算方法。01010101^00000100=01010001所有4個(gè)ECC數(shù)值進(jìn)行按位“異或”計(jì)算的結(jié)果是除了全“0”和全“1”的任何一種情況，那么就是 2bit以上出錯(cuò)的情況。漢明碼驗(yàn)證雖然克服了傳統(tǒng)奇偶校驗(yàn)只能檢出奇數(shù)位出錯(cuò)、校驗(yàn)碼冗長(zhǎng)、不能糾錯(cuò)的局限性，但漢明碼算法僅能夠保證更正單一比特的錯(cuò)誤。如果兩個(gè)或是更多的比特出錯(cuò)，那么就不能修改該出錯(cuò)的數(shù)據(jù)包，在這種情況下，漢明碼算法就可能不能夠指示出已經(jīng)出現(xiàn)的錯(cuò)誤。不過(guò)，考慮到Nand器件的比特錯(cuò)誤的情況，出現(xiàn)3 bit錯(cuò)誤的可能性非常低，如果要驗(yàn)證更多比特錯(cuò)誤的情況，則需要換諸如BCH編碼算法進(jìn)行糾錯(cuò)檢錯(cuò)。參考文獻(xiàn)【1】戴紫彬等著,《密碼芯片設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》鄭州：信息工程大學(xué)電子技術(shù)學(xué)院，2005【2】 Samir Palnitkar著，夏宇聞等譯《Verilog HDL數(shù)字設(shè)計(jì)與綜合（第二版）》北京：電子工業(yè)出版社，2009【3】金晨輝等著 ,《密碼學(xué)》 鄭州：信息工程大學(xué)電子技術(shù)學(xué)院，2009【4】云創(chuàng)工作室著 ,《Verilog HDL 程序設(shè)計(jì)與實(shí)踐》 北京：2009【5】劉衛(wèi)，《Nand Flash控制器的設(shè)計(jì)與驗(yàn)證》 長(zhǎng)沙：國(guó)防科技大學(xué)，2008【6】王冠，《Verilog HDL 與數(shù)字電路設(shè)計(jì)》 北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2006【7】 張雅綺amp。李鏘，《Verilog HDL 高級(jí)數(shù)字設(shè)計(jì)》 電子工業(yè)出版社,2005【8】 夏宇聞，《Verilog 數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計(jì)》 北京:北京航空航天大學(xué)出版社,20