论文部分内容阅读
体全息数据存储是一种基于页的光存储技术，由于它同时具有存储容量大、数据传输率快、存储时间短、能快速进行图像或图形匹配以及内容相关寻址操作的潜力，极有可能成为一种新型的网络存储系统和大容量数据存储设备。近年来，体全息存储技术的研究人员围绕相干光源、存储材料、光器件和系统结构等方面都取得了重大突破。然而，体全息存储技术要应用在特性优良的通用型信息存储设备中，达到实用化的要求，还必须解决以下两个方面的关键问题:一方面在存储技术上，由于体全息存储记录通道是一个有扰数据通道，为了能充分发挥体全息存储系统的独特优势，必须设计适合的编码方案，使体全息存储数据通道满足在高数传率的条件下，达到用户误码率低于10-12的要求;另一方面在接口技术上，为使体全息存储系统成为一种通用的网络存储设备或大容量存储设备，并满足速传率高于每秒100兆字节的要求，设计体全息存储系统通用接口标准迫在眉睫。 围绕体全息存储技术，针对体全息存储的纠错编码技术和高速通道外围接口标准两方面进行了深入研究。 由于体全息存储采用了角度复用、空间复用等记录方式，数据流在处理过程中，引入了系统噪声和电子噪声。针对有扰通道的噪声特性进行了理论研究，建立了存储记录通道噪声模型。依据记录通道噪声模型，对各种噪声的影响进行了深入系统的分析，为纠错编码的设计和定量分析奠定了理论基础。 分析了里德所罗门译码算法，针对欧几里德算法中除法电路耗费较多硬件资源的缺点，设计了改进控制逻辑区域面积优化的处理算法和奇偶分组的计算结构，避免了存储器间的物理交换，减少了迭代算法所花费的时钟周期。采用三级流水线技术，使用大规模可编程逻辑器件完成了编码器和解码器的硬件设计。实验结果表明，改进的欧几里德算法可有效的提高译码速度。 为了能充分的发挥体全息存储技术的特性，依据页面式体全息存储器的性质，设计了基于体全息存储二维比特结构和大数据页面特性的二维纠错编码算法。分析了二维纠错编码的用户误码率、码块的大小、原始误码率的逻辑关系，确定了适当的二维纠错编码的系统参数。完成了二维纠错编码的编码器和解码器的硬件逻辑设计，分析了硬件逻辑门的开销和时序延迟的特性。 为了推进体全息存储技术的实用化进程，分析了可行的通用体全息存储高速通道外围接口标准，分别设计了基于千兆以太网和光纤通道协议的体全息存储高速数据通道方案。分析了基于光纤通道方案的读写过程，进行了传输速率和误码率等方面的性能测试，获得了较为满意的效果，为体全息存储设备实用化奠定了基础。