第9章 ECC 原理

1. ECC 是什么？（是什么东西？）

ECC 是纠错码，主流 ECC 算法是 LDPC。

2. 为什么需要 ECC？（作用？用途？）

所有闪存都无法保证存储的数据会永久稳定，所以需要 ECC（纠错码）去给闪存纠错。确保信息传递的错误率趋近于0.

ECC 能力的强弱直接影响 SSD 的使用寿命和可靠性。

NAND闪存为什么会出错？

NAND 每个存储单元从只放一个 bit，叫 SLC，变成可放两个 bit，叫 MLC，现在主流的是放3个 bit，叫 TLC。在存储密度不断增加的同时，器件尺寸变小，存储单元电气耦合性变得很复杂。比如氧化层变得很薄，比如读取单个 bit 需要的读电压控制能力更精密等，总的来说，NAND flash更容易出错了，或者说 NAND 上的噪声增加了。

3. LDPC 是什么？

LDPC 全程 Low Density Parity-Check Code，即低密度奇偶校验码。也就是说校验矩阵 H 里面的1的分布比较稀疏。它分为正则 LDPC（regular LDPC）和非正则 LDPC（irregular LDPC）编码。

• 正则 LDPC：检验矩阵每行有固定 J 个1，每列有固定 K 个1
• 非正则 LDPC：没有上述限制

4. Tanner 图是什么？

由节点和连线组成，可直观的表示LDPC的H矩阵。

节点分为b节点（bit node）（用圆形表示），c节点（check node）（用方块表示）

5. LDPC 解码是什么？

LDPC解码分为硬盘决解码和软判决解码。

• 经典的硬判决算法：Bit-flipping 算法
• 软判决算法：和积信息传播算法

6. 什么是 Bit-flipping 算法

Bit-flipping是一种运用消息传递方法，通过不断迭代达到纠错效果的算法。

核心思想：如果信号中有一个 bit 参与的大量校验方程都校验失败，那么这个 bit 有错误的概率很大。

7. 什么是和积信息传播算法

和积信息传播算法（sum-product message passing，简称和积算法），它是在贝叶斯网络、马尔可夫随机场等概率图模型中用于推断的一种信息传递算法。