त्रुटि सुधार कोड का "जादू", जो पहले से ही 50 वर्ष से अधिक पुराना है, फ्लैश मेमोरी को तेज कर सकता है

एक त्रुटि सुधार कोड या ECC संचरित संकेत में जोड़ा जाता है और न केवल संचरण त्रुटियों की पहचान करने की अनुमति देता है, बल्कि ट्रांसमीटर से डेटा को फिर से अनुरोध किए बिना, यदि आवश्यक हो (जो कि आमतौर पर नाम से स्पष्ट है) उन्हें ठीक करने के लिए अनुमति देता है। इस तरह के एक ऑपरेशन एल्गोरिथ्म एक स्थिर गति से डेटा संचारित करने की अनुमति देता है, जो कई मामलों में महत्वपूर्ण हो सकता है। उदाहरण के लिए, जब आप डिजिटल टेलीविज़न देखते हैं, तो डेटा के लिए बार-बार अनुरोधों की प्रतीक्षा करते हुए, जमे हुए चित्र को देखना बहुत ही निर्लज्ज होगा।



1948 में, क्लॉड शैनन ने सूचना के प्रसारण पर अपना प्रसिद्ध काम प्रकाशित किया, जिसने अन्य बातों के अलावा, एक हस्तक्षेप चैनल पर सूचना के प्रसारण पर एक प्रमेय तैयार किया। प्रकाशन के बाद, प्रेषित डेटा की मात्रा में कुछ वृद्धि का उपयोग करके कई त्रुटि सुधार एल्गोरिदम विकसित किए गए थे, लेकिन सबसे आम एल्गोरिथ्म परिवारों में से एक एल्गोरिदम कम घनत्व समता-जांच कोड (LDPC-code) पर आधारित है। कम-घनत्व कोड), जिसे अब कार्यान्वयन में आसानी के कारण व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है।



क्लाउड शैनन

LDPC को रॉबर्ट ग्रे गैलर द्वारा एक उत्कृष्ट संचार विशेषज्ञ, MIT में पहली बार दुनिया के सामने लाया गया था। यह 1960 में हुआ था, और LDPC अपने समय से आगे था। उस समय आम तौर पर वैक्यूम लैंप कंप्यूटर, एलडीपीसी के साथ प्रभावी ढंग से काम करने के लिए पर्याप्त शक्ति थी। उन वर्षों में वास्तविक समय में इस तरह के डेटा को संसाधित करने में सक्षम एक कंप्यूटर ने लगभग 200 वर्ग मीटर के क्षेत्र पर कब्जा कर लिया, और इसने LDPC पर आधारित सभी एल्गोरिदम को आर्थिक रूप से नुकसानदेह बना दिया। इसलिए, लगभग 40 वर्षों के लिए, सरल कोड का उपयोग किया गया है, और एलडीपीसी एक सुरुचिपूर्ण सैद्धांतिक निर्माण के रूप में बना हुआ है।



रॉबर्ट गैल्गर

90 के दशक के मध्य में, सैटेलाइट आधारित डिजिटल टेलीविज़न ट्रांसमिशन एल्गोरिदम पर काम करने वाले इंजीनियरों ने LDPC से "धूल को हिला दिया" और इसका उपयोग करना शुरू कर दिया, क्योंकि उस समय तक कंप्यूटर अधिक शक्तिशाली और छोटे दोनों बन गए थे। 2000 के दशक की शुरुआत तक, LDPC व्यापक हो रहा था, क्योंकि यह उच्च शोर स्थितियों में उच्च गति डेटा संचरण के लिए उच्च दक्षता के साथ त्रुटियों को सही करने की अनुमति देता है (उदाहरण के लिए, मजबूत विद्युत चुम्बकीय हस्तक्षेप के साथ)। वाईफाई तकनीक, हार्ड ड्राइव, एससीएसआई कंट्रोलर, आदि में प्रयुक्त चिप्स पर विशेष प्रणालियों के उद्भव ने भी प्रसार में योगदान दिया, ऐसे SoCs कार्यों के लिए अनुकूलित हैं, और उनके लिए, LDPC से संबंधित गणना किसी समस्या का सामना नहीं करती हैं। 2003 में, LDPC कोड ने टर्बो कोड तकनीक को दबा दिया और डिजिटल टेलीविजन के लिए उपग्रह डेटा ट्रांसमिशन के लिए DVB-S2 मानक का हिस्सा बन गया। डिजिटल "टेरेस्ट्रियल" टेलीविजन के लिए DVB-T2 मानक में एक समान प्रतिस्थापन हुआ।

यह कहने योग्य है कि बहुत अलग समाधान LDPC के आधार पर बनाए गए हैं, कोई "केवल सही" संदर्भ कार्यान्वयन नहीं है। LDPC पर आधारित समाधान अक्सर एक दूसरे के साथ असंगत होते हैं और कोड विकसित होते हैं, उदाहरण के लिए, उपग्रह टेलीविजन के लिए, पोर्ट नहीं किया जा सकता है और हार्ड ड्राइव में उपयोग किया जाता है। हालांकि सबसे अधिक बार, विभिन्न क्षेत्रों के इंजीनियरों के प्रयासों को संयोजित करने से बहुत सारे फायदे मिलते हैं, और LDPC "सामान्य तौर पर" एक ऐसी तकनीक है जिसका पेटेंट नहीं है, अलग-अलग जानकारियों और स्वामित्व वाली प्रौद्योगिकियों के साथ-साथ कॉर्पोरेट हितों को रास्ते में मिलता है। ज्यादातर, इस तरह का सहयोग केवल उसी कंपनी के भीतर ही संभव है। एक उदाहरण एलएसआई एचडीडी रीडिंग चैनल समाधान है जिसे ट्रूस्टोर® कहा जाता है, जिसे कंपनी अब 3 साल से पेश कर रही है। SandForce के अधिग्रहण के बाद, LSI इंजीनियरों ने SSD नियंत्रकों (LDPC पर आधारित) के लिए SHIELD ™ त्रुटि सुधार एल्गोरिदम पर काम करना शुरू किया, SSD के साथ काम करने के लिए कोई एल्गोरिथम पोर्ट नहीं थे, लेकिन HDD समाधानों में काम करने वाले इंजीनियरिंग टीम के ज्ञान ने नए एल्गोरिदम को विकसित करने में बहुत मदद की।

यहां, निश्चित रूप से, अधिकांश पाठकों के पास एक प्रश्न होगा: एल्गोरिदम प्रत्येक एलडीपीसी एल्गोरिथ्म से अलग कैसे हैं? अधिकांश एलडीपीसी समाधान कठिन निर्णय डिकोडर के रूप में शुरू होते हैं, अर्थात, ऐसा डिकोडर एक सख्ती से सीमित डेटा सेट (सबसे अक्सर 0 और 1) के साथ काम करता है और आदर्श से सबसे छोटे विचलन के लिए एक त्रुटि सुधार कोड का उपयोग करता है। यह समाधान, निश्चित रूप से, आपको प्रेषित डेटा में त्रुटियों का प्रभावी ढंग से पता लगाने और उन्हें सही करने की अनुमति देता है, लेकिन उच्च स्तर की त्रुटियों के मामले में, जो कभी-कभी एसएसडी के साथ काम करते समय होता है, ऐसे एल्गोरिदम उनके साथ सामना करने के लिए संघर्ष करते हैं। जैसा कि आप हमारे पिछले लेखों से याद करते हैं , कोई भी फ्लैश मेमोरी ऑपरेशन के दौरान त्रुटियों की संख्या में वृद्धि के अधीन है। SSD ड्राइव के लिए त्रुटि सुधार एल्गोरिदम विकसित करते समय इस अपरिहार्य प्रक्रिया को ध्यान में रखा जाना चाहिए। त्रुटियों की संख्या में वृद्धि के मामले में क्या करना है?

यहां LDPC एक नरम समाधान के साथ आता है, जो अनिवार्य रूप से "अधिक एनालॉग" है। इस तरह के एल्गोरिदम "कठिन" लोगों की तुलना में अधिक गहरे होते हैं, और इनमें कई प्रकार की क्षमताएं होती हैं। सबसे सरल इस तरह के समाधान का एक उदाहरण एक अलग वोल्टेज का उपयोग करके डेटा को फिर से पढ़ने का एक प्रयास है, जिस तरह हम अक्सर वार्ताकार को वाक्यांश जोर से दोहराने के लिए कहते हैं। लोगों के संचार के साथ रूपकों को जारी रखते हुए, हम अधिक जटिल सुधार एल्गोरिदम का एक उदाहरण दे सकते हैं। कल्पना करें कि आप एक ऐसे व्यक्ति के साथ अंग्रेजी में बात कर रहे हैं जो एक मजबूत लहजे के साथ बोलता है। इस मामले में, एक मजबूत जोर बाधा के रूप में कार्य करता है। आपके वार्ताकार ने एक लंबा वाक्यांश कहा जो आपको समझ में नहीं आया। इस मामले में, एक नरम समाधान के साथ LDPC की भूमिका कई छोटे अग्रणी प्रश्न होंगे जो आप एक वाक्यांश के पूरे बिंदु को पूछ सकते हैं और स्पष्ट कर सकते हैं जिसे आप शुरू में नहीं समझते थे। इस तरह के नरम समाधान अक्सर झूठी सकारात्मक को खत्म करने के लिए परिष्कृत सांख्यिकीय एल्गोरिदम का उपयोग करते हैं। सामान्य तौर पर, जैसा कि आप पहले से ही समझ चुके हैं, ऐसे समाधानों को लागू करना अधिक कठिन होता है, लेकिन वे सबसे अधिक बार zhestkie की तुलना में बहुत बेहतर परिणाम दिखाते हैं।

2013 में, सांता क्लारा, कैलिफोर्निया में एक फ्लैश शिखर सम्मेलन में, LSI ने अपनी SHIELD उन्नत त्रुटि सुधार तकनीक पेश की। एक नरम और कठिन समाधान के साथ दृष्टिकोण को मिलाकर, डीएसपी शेल्ड भविष्य की फ्लैश प्रौद्योगिकियों के लिए कई अद्वितीय अनुकूलन प्रदान करता है। उदाहरण के लिए, एडेप्टिव कोड रेट तकनीक आपको ECC के लिए आवंटित वॉल्यूम को बदलने की अनुमति देती है, ताकि शुरुआत में यह यथासंभव कम जगह ले, और गतिशील रूप से बढ़ जाती है क्योंकि SSDs के लिए विशिष्ट त्रुटियों की संख्या अनिवार्य रूप से बढ़ जाती है।



जैसा कि आप देख सकते हैं, विभिन्न एलडीपीसी समाधान बहुत अलग तरीके से काम करते हैं, और विभिन्न कार्यों और क्षमताओं की पेशकश करते हैं, जिस पर अंतिम उत्पाद की गुणवत्ता कई मामलों में निर्भर करेगी।