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固態(tài)硬盤ECC的優(yōu)點(diǎn)——“糾錯(cuò)碼”

返回列表 來源: 發(fā)布日期: 2022.01.27

固態(tài)硬盤控制器上有ECC糾錯(cuò)模塊 ,部分閃存還集成了ECC糾錯(cuò)模塊。常用的閃存ECC 糾錯(cuò)算法有BCH (Bose、Ray -Chaudhuri和Hocquenghem三位大神名的首字母 )和LDPC(Low Density Parity Check Code)等。目前市場(chǎng)上很多固態(tài)硬盤控制器都采用 BCH ,但LDPC正成為一種趨勢(shì) 。

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用戶數(shù)據(jù)最終寫在閃存頁(yè)面上。除用戶空間 外,閃存頁(yè)面空間還有額外的預(yù)留空間,可用于編寫 ECC 驗(yàn)證數(shù)據(jù) 。用戶數(shù)據(jù)的大小是固定的,需要更強(qiáng)的糾錯(cuò)能力 ,這需要更多的ECC空間 。因此,糾錯(cuò)強(qiáng)度僅限于閃存頁(yè)面的預(yù)留空間。 預(yù)留空間越多,ECC 糾錯(cuò)能力越強(qiáng)。

目前,絕大多數(shù)固態(tài)硬盤都采用 靜態(tài)ECC糾錯(cuò)方案 。ECC糾錯(cuò)單元(用戶數(shù)據(jù) )和ECC校準(zhǔn)數(shù)據(jù)的大小在整個(gè)固態(tài)硬盤生命周期中是固定的,即糾錯(cuò)能力 始終保持不變 。由于閃存在使用初期比特 翻轉(zhuǎn)的概率較小,隨著閃存的使用,錯(cuò)誤的概率逐漸增加 。 

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因此 ,一些固態(tài)硬盤開始使用動(dòng)態(tài)ECC糾錯(cuò)方案 :開始使用更少的糾錯(cuò)碼 ,以便在閃存頁(yè)面中存儲(chǔ)更多的用戶數(shù)據(jù) ;隨著固態(tài)硬盤的使用,糾錯(cuò)能力需要加強(qiáng),用戶數(shù)據(jù)在閃存頁(yè)面中的比例越小,糾錯(cuò)碼的比例越大。動(dòng)態(tài) ECC 糾錯(cuò) 方案 是隨著 固態(tài)硬盤的使用 ,動(dòng)態(tài)調(diào)整 其ECC糾錯(cuò)能力 。 

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如果您開始使用 更少的ECC校準(zhǔn)數(shù)據(jù),那么每個(gè)頁(yè)面都可以寫更多的用戶數(shù)據(jù) ,這相當(dāng)于固態(tài)硬盤有更多的OP (Over Provisioning,預(yù)留空間),減少了寫放大 ;同時(shí),從控制器中寫入或讀取閃存通道 ,用戶數(shù)據(jù) 越多,帶寬使用率越高。

事實(shí)上,動(dòng)態(tài)ECC的優(yōu)勢(shì)不僅體現(xiàn) 在ECC 糾錯(cuò)能力隨著時(shí)間的推移而變化 ,而且體現(xiàn)在固態(tài)硬盤的閃存位置上。每個(gè)Die甚至每個(gè)閃存頁(yè)面都有不同的糾錯(cuò)能力。在固態(tài)硬盤閃存陣列中,有些Die可能質(zhì)量更好,有些 Die可能質(zhì)量更差。好的Die可以使用更少的ECC糾錯(cuò)代碼;相反,差的Die需要更強(qiáng)的ECC糾錯(cuò) 。對(duì)于MLC來說,Lower Page比Upper Page更穩(wěn)定 ,因此可以使用較弱的ECC保護(hù) ;相反,Upper Page需要更強(qiáng)的ECC 保護(hù) 。

因此,ECC糾錯(cuò)碼成了因態(tài)硬盤中不可缺少的重要部分,發(fā)揮它強(qiáng)大的糾錯(cuò)功能。
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