利用闪存通道特性的解码方法、装置及数据存储系统与流程

本发明涉及计算机技术领域，具体涉及一种利用闪存通道特性的解码方法、装置及数据存储系统。

背景技术：

目前，对于闪存芯片的错误码更正，都是采用低密度奇偶校验码(lowdensityparitycheck，ldpc)的软决策(softdecision)。具体地，现有错误码更正方法是先计算出0或1的概率值，再将概率值送入多个运算式子(如minsum式子或sumproduct式子)中进行运算。该方法中，运算量极大，且耗电量极大。

技术实现要素：

本发明实施例的目的在于提供一种利用闪存通道特性的解码方法、装置及数据存储系统，以减少运算量及降低耗电量。

为实现上述目的，第一方面，本发明实施例提供了一种利用闪存通道特性的解码方法，包括：

获取概率密度函数曲线图；

根据所述概率密度函数曲线图的当前情况确定待更正的资料值；

将所述待更正的资料值发送至低密度奇偶校验模块进行运算以更正所述待更正的资料值。

作为一种可选的实施方式，获取概率密度函数曲线之后，所述方法还包括：

根据闪存的擦除抹写次数确定所述概率密度函数曲线图的当前情况。

作为一种可选的实施方式，所述概率密度函数曲线图包括多条概率密度函数曲线，所述概率密度函数曲线图的当前情况包括任意两条相邻的所述概率密度函数曲线不交叉，根据所述概率密度函数曲线图的当前情况确定待更正的资料值具体包括：

采用预设的第一电压读取闪存的当前资料值，并将所述当前资料值确定为所述待更正的资料值。

作为一种可选的实施方式，所述概率密度函数曲线图包括多条概率密度函数曲线，所述概率密度函数曲线图的当前情况包括任意两条相邻的所述概率密度函数曲线交叉，根据所述概率密度函数曲线图的当前情况确定待更正的资料值具体包括：

采用预设的第一电压及第二电压读取闪存以找出不确定资料的位置，并读取所述不确定资料的位置的当前资料值；

根据所述不确定位置找出目标运算式，所述目标运算式与所述不确定位置相关且存储于所述低密度奇偶校验模块中；

根据所述目标运算式对所述当前资料值进行修正，并将修正后的所述当前资料值确定为所述待更正的资料值。

作为一种可选的实施方式，将所述待更正的资料值发送至低密度奇偶校验模块进行运算以更正所述待更正的资料值之后，所述方法还包括：

当所述待更正的资料的位置经过所述低密度奇偶校验模块确认及更正后，记录并存储每页中所述待更正的资料的位置及该位置对应的运算式；

采用所述第一电压及第二电压读取该页时，根据所述表格中的运算式运算待更正的资料，以获取待更正资料初始写入值。

第二方面，本发明实施例还提供了一种利用闪存通道特性的解码装置，包括：

获取模块，用于获取概率密度函数曲线图；

第一确定模块，用于根据所述概率密度函数曲线图的当前情况确定待更正的资料值；

更正模块，用于将所述待更正的资料值发送至低密度奇偶校验模块进行运算以更正所述待更正的资料值。

作为一种可选的实施方式，所述装置还包括：

第二确定模块，用于根据闪存的擦除抹写次数确定所述概率密度函数曲线图的当前情况。

作为一种可选的实施方式，所述概率密度函数曲线图包括多条概率密度函数曲线，所述概率密度函数曲线图的当前情况包括任意两条相邻的所述概率密度函数曲线不交叉，所述第一确定模块具体用于：

采用预设的第一电压读取闪存的当前资料值，并将所述当前资料值确定为所述待更正的资料值。

作为一种可选的实施方式，所述概率密度函数曲线图包括多条概率密度函数曲线，所述概率密度函数曲线图的当前情况包括任意两条相邻的所述概率密度函数曲线交叉，所述第一确定模块具体用于：

采用预设的第一电压及第二电压读取闪存以找出不确定资料的位置，并读取所述不确定资料的位置的当前资料值；

根据所述不确定资料的位置找出目标运算式，所述目标运算式与所述不确定位置相关且存储于所述低密度奇偶校验模块中；

根据所述目标运算式以对所述当前资料值进行修正，并将修正后的所述当前资料值确定为所述待更正的资料值。

第三方面，本发明实施例还提供了数据存储系统，包括进行数据交互的闪存、低密度奇偶校验模块及解码装置。其中，该解码装置如前所述。

本发明实施例所提供的利用闪存通道特性的解码方法、装置及数据存储系统，确定待更正的资料值时，考虑了概率密度曲线图的当前情况，即基于概率密度函数曲线图的当前情况选择不同的待更正的资料值的确定方案，从而减少了送入低密度奇偶校验模块运算的数据，进而减少了运算量，降低了耗电量。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。在所有附图中，类似的元件或部分一般由类似的附图标记标识。附图中，各元件或部分并不一定按照实际的比例绘制。

图1是本发明第一实施例提供的利用闪存通道特性的解码方法的流程示意图；

图2是本发明第二实施提供的利用闪存通道特性的解码方法的流程示意图；

图3是第一种概率密度函数曲线图；

图4a为slc的电池阈值电压分布图；

图4b为mlc的电池阈值电压分布图；

图5是本发明第三实施例提供的利用闪存通道特性的解码方法的流程示意图；

图6是第二种概率密度函数曲线图；

图7是概率密度函数曲线的另一示意图；

图8是第一电压及第二电压选取的原理示意图；

图9是12比特ldpc矩阵图；

图10是运算式子示意图；

图11是本发明第一实施例提供的利用闪存通道特性的解码装置的结构示意图；

图12是本发明第二实施例提供的利用闪存通道特性的解码装置的结构示意图；

图13是本发明第一实施例提供的数据存储系统的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明技术方案的实施例进行详细的描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，因此只是作为示例，而不能以此来限制本发明的保护范围。

需要注意的是，除非另有说明，本申请使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域技术人员所理解的通常意义。

请参考图1，是本发明第一实施例所提供的利用闪存通道特性的解码方法流程示意图，如图所示，该方法可以包括以下步骤：

s101，获取概率密度函数曲线图。

s102，根据概率密度函数曲线图的当前情况确定待更正的资料值。

s103，将待更正的资料值发送至低密度奇偶校验模块进行运算以更正该待更正的资料值。

实施例本发明实施例的利用闪存通道特性的解码方法，确定待更正的资料值时，考虑了概率密度曲线图的当前情况，即基于概率密度函数曲线图的当前情况选择不同的待更正的资料值的确定方案，从而减少了送入低密度奇偶校验模块运算的数据，进而减少了运算量，降低了耗电量。

请参考图2，是本发明第二实施例所提供的利用闪存通道特性的解码方法流程示意图，如图所示，该方法可以包括以下步骤：

s201，获取概率密度函数曲线图。

具体地，从闪存芯片厂商处获取概率密度函数(probabilitydensityfunction，pdf)曲线图，如图3所示。在图中，横坐标表示读取电压，纵坐标表示闪存单元(cell)的个数，且图中包括多条概率密度函数(pdf)曲线。

s202，根据闪存的擦除抹写次数确定概率密度函数曲线图的当前情况。

闪存芯片中包括多个不同类型的闪存单元，如多层单元(multi-levelcell，mlc)、单层单元(single-levelcell，slc)及(triple-levelcell，tlc)。以mlc为例，图3中的pdf曲线会随着擦除抹写次数(pecycle)而发生漂移，使得pdf曲线之间则会出现交叉情况。因此，可根据闪存的擦除抹写次数来确定概率密度函数曲线图的当前情况。若闪存的擦除抹写次数还未达到一定数量，任意两条相邻pdf曲线之间不交叉。在本实施例中，闪存的擦除抹写次数还未达到一定数量，因此可确定出概率密度函数曲线图的当前情况为任意两条相邻的pdf曲线之间不交叉，如图3所示。

s203，根据概率密度函数曲线图的当前情况，采用预设的第一电压读取闪存的当前资料值，并将当前资料值确定为待更正的资料值。

当概率密度函数曲线图的当前情况为任意两条pdf曲线之间不交叉时，可以采用预设的第一电压(即一个电压)读取闪存资料的当前值，并将当前资料值确定为待更正的资料值。

其中，第一电压个数的选定与存储单元(cell)的数目n有关，通常为n-1。例如，如图4a所示，slc有一个读取电压(即第一电压)，如图4b所示，mlc有三个读取电压，tlc有七个读取电压。

进一步地，第一电压的取值是根据概率密度函数曲线图所确定的。

s204，将待更正的资料值发送至低密度奇偶校验模块进行运算以更正该待更正的资料值。

具体地，将待更正的资料值发送至低密度奇偶校验(lowdensityparitycheckcode，ldpc)模块，进行迭代运算以更正该待更正的资料值。

需要说明的是，本实施例所描述的方案是：在擦除抹写次数未达到一定数目时，pdf曲线不交叉，采用硬决策(harddecision)(即一个电压读取闪存资料值)进行解码。充分利用了解码中硬决策可以达到运算量最低的优点。

实施本发明实施例所提供的利用闪存通道特性的解码方法，确定待更正的资料值时，考虑了概率密度曲线图的当前情况，即基于概率密度函数曲线图的当前情况选择不同的待更正的资料值的确定方案，从而减少了送入低密度奇偶校验模块运算的数据，进而减少了运算量，降低了耗电量。

请参考图5，是本发明第三实施例所提供的利用闪存通道特性的解码方法流程示意图，如图所示，该方法可以包括以下步骤：

s301，根据闪存通道特性构建概率密度函数曲线图。

具体地，从闪存芯片厂商处获取概率密度函数曲线图，如图6所示。在图中，横坐标表示读取电压，纵坐标表示闪存单元(cell)的个数，且图中包括多条概率密度函数(pdf)曲线。

s302，根据闪存的擦除抹写次数确定概率密度函数曲线图的当前情况。

结合步骤s202的描述可知，当闪存的擦除抹写次数达到一定数量时，任意两条相邻的pdf曲线之间会出现交叉情况。在本实施例中，闪存的擦除抹写次数已达到一定数量，因此可确定出概率密度函数曲线图的当前情况为任意两条相邻的pdf曲线之间交叉，如图6所示。

s303，根据概率密度函数曲线图的当前情况，采用预设的第一电压及第二电压读取闪存找出不确定资料的位置，并读取不确定资料的位置的当前资料值。

请参考图7及图8，第一电压及第二电压的选定要参考擦除抹写次数(p/ecycle)相关的概率密度函数曲线图决定，且电压值的选定由分布在两侧的95％电压值来当作读取的参考电压值，其中95％是举例，具体百分比数值要根据ldpc纠错能力、多少比特来决定。需要说明的是，在图8中，cdf是累积分布函数cumulativedensityfunction。

进一步地，当概率密度函数曲线图的当前情况为任意两条pdf曲线之间交叉时，利用两次读取，采用不同的第一电压及第二电压，将所有闪存内部中的不确定资料的位置找出来，并获取该不确定资料的位置的当前资料值。

s304，根据不确定资料的位置找出目标运算式。

其中，所述目标运算式与所述不确定资料的位置相关且存储于所述低密度奇偶校验模块中。

请参考图9及图10，若发现c3这个位置两次读取值都会改变，因此确定c3这个位置为不确定资料的位置。进一步地，将c3相关的式子找出来就是：

c3⊕c6⊕c7⊕c8＝0

c1⊕c3⊕c8⊕c11＝0

c2⊕c3⊕c9⊕c10＝0

此时，c3的值必须满足上述三个式子。

s305，根据目标运算式对当前资料值进行修正，并将修正后的当前资料值确定为待更正的资料值。

s306，将待更正的资料值发送至低密度奇偶校验模块进行运算以更正该待更正的资料值。

具体地，将待更正的资料值发送至低密度奇偶校验模块，进行迭代运算以更正该待更正的资料值。

本实施例中，在步骤s306之后，还可包括以下步骤：当错误(待更正)的资料的位置经过低密度奇偶校验(ldpc)模块最后确认及更正之后，可将每页中错误(待更正)的资料的位置及该位置对应的运算式记录、存储于一表格中。在下次采用电压读取该页时，可先将表格中记录的运算式拿出来运算错误的资料，以获取该错误的资料当初写入的值。上述过程的原理是：闪存单元中，坏掉的过程是不可逆的，也必不是随机的，一开始就记录错误的位置，直到数据超过ldpc所能更正的总数目，变宣告该页坏掉(bad)，不可再使用。

实施本发明实施例所提供的利用闪存通道特性的解码方法，具有以下优点：(1)当擦除读写次数达到一定数目时，通过重读机制找出不确定位置及其资料值，将该资料值送入低密度奇偶校验模块进行迭代运算，而不是盲目地将闪存的所有资料值送入低密度奇偶校验模块进行迭代运算，从而减少了运算量，降低了耗电量；(2)与概率无关，不同于目前主流的软决策，本实施例中不存在概率运算，也并非单纯的硬决策。

需要说明的是，在第二实施例所提到的解码方法中，pdf曲线没有交叉，不存在不确定的资料，此时低密度奇偶校验(ldpc)模块是修正资料反转(bitflip)的错误；而在第三实施例所提供的解码方法中，pdf曲线交叉，存在不确定资料，此时先找出部分运算式(即目标运算式)，根据部分运算式对不确定资料进行修正，再将修正后的不确定资料送入低密度奇偶校验(ldpc)模块，以修正资料反转(bitflip)错误。

请参考图11，是本发明第一实施例所提供的利用闪存通道特性的解码装置结构示意图，如图所示，该解码装置可以包括：

获取模块10，用于获取概率密度函数曲线图；

第一确定模块11，用于根据概率密度函数曲线图的当前情况确定待更正的资料值；

更正模块12，用于将待更正的资料值发送至低密度奇偶校验模块进行运算以更正待更正的资料值。

实施例本发明实施例的利用闪存通道特性的解码装置，确定待更正的资料值时，考虑了概率密度曲线图的当前情况，即基于概率密度函数曲线图的当前情况选择不同的待更正的资料值的确定方案，从而减少了送入低密度奇偶校验模块运算的数据，进而减少了运算量，降低了耗电量。

请参考图12，是本发明第二实施例所提供的利用闪存通道特性的解码装置结构示意图，如图所示，该解码装置可以包括：

获取模块20，用于获取概率密度函数曲线图；

第二确定模块21，用于根据闪存的擦除抹写次数确定概率密度函数曲线图的当前情况；

第一确定模块22，用于根据概率密度函数曲线图的当前情况确定待更正的资料值；

更正模块23，用于将待更正的资料值发送至低密度奇偶校验模块进行运算以更正待更正的资料值。

其中，概率密度函数曲线图包括多条概率密度函数曲线，概率密度函数曲线图的当前情况包括任意两条相邻的概率密度函数曲线不交叉及交叉。当任意两条相邻的概率密度函数曲线不交叉时，第一确定模块22具体用于：

采用预设的第一电压读取闪存的当前资料值，并将当前资料值确定为待更正的资料值。

当任意两条相邻的概率密度函数曲线交叉时，第一确定模块22具体用于：

采用预设的第一电压及第二电压读取闪存以找出不确定资料的位置，并读取不确定资料的位置的当前资料值；

根据不确定位置找出目标运算式，该目标运算式与不确定资料的位置相关且存储于低密度奇偶校验模块中；

根据目标运算式以对当前资料值进行修正，并将修正后的当前资料值确定为待更正的资料值。

实施例本发明实施例的利用闪存通道特性的解码装置，确定待更正的资料值时，考虑了概率密度曲线图的当前情况，即基于概率密度函数曲线图的当前情况选择不同的待更正的资料值的确定方案，从而减少了送入低密度奇偶校验模块运算的数据，进而减少了运算量，降低了耗电量。

需要说明的是，本发明实施例所提供的利用闪存通道特性的解码装置的具体工作原理，请参考前述方法流程部分，在此不再赘述。

再请参考图13，是本发明第一实施例提供的数据存储系统的结果示意图，如图所示，该系统可以包括进行数据交互的闪存100、低密度奇偶校验模块200以及解码装置300。其中，解码装置的具体结构及其工作流程请参考前述解码装置及解码方法部分的描述，在此不再赘述。

以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本发明的权利要求和说明书的范围当中。