Αποκωδικοποίηση διεμπλοκή και κατανομή δεδομένων σε συστήματα αποθήκευσης πληροφοριών με χρήση πολλαπλών πεδίων

Abstract

Ένα νέο πεδίο έρευνας στις τεχνολογίες αποθήκευσης δεδομένων ασχολείται με τη χρήση των τεχνικών Μικροσκοπίας Ατομικής Δύναμης (AFM), οπού μικροσκοπικές ακίδες (probes) με πολύ αιχμηρές άκρες παρατηρούν και τροποποιούν επιφάνειες σε ατομικό επίπεδο, για τη δημιουργία συσκευών ικανών να αποθηκεύουν δεδομένα με πολύ μεγαλύτερη πυκνότητα σε σχέση με τις συμβατικές. Για την επίτευξη υψηλού ρυθμού δεδομένων, χρησιμοποιούνται ηλεκτρομηχανικά συστήματα πολύ μικρής κλίμακας (MEMS) αποτελούμενα από probes που λειτουργούν ταυτόχρονα, καθένα εκτελώντας λειτουργίες εγγραφής/ανάγνωσης σε μια αφιερωμένη περιοχή του μέσου αποθήκευσης, που ονομάζεται πεδίο αποθήκευσης. Τα δεδομένα του χρήστη (sector) μοιράζονται σε ισόποσα μέρη ίσα με το πλήθος των πεδίων. Για την αντιμετώπιση λαθών χρησιμοποιείται ένας συνδυασμός κωδίκων διόρθωσης λαθών RS και κυκλωμάτων διεμπλοκής. Στις περιπτώσεις που δεν είναι εφικτή η τοποθέτηση του ίδιου αριθμού δεδομένων σε όλα τα πεδία, στα πεδία όπου υπάρχει κενό χρησιμοποιούνται μηδενικά σύμβολα (padding), μειώνοντας σημαντικά την αποδοτικότητα αποθήκευσης της συσκευής, ειδικά για μεγάλο αριθμό πεδίων. Η διατριβή προτείνει έναν βέλτιστο τρόπο κατανομής δεδομένων που εξαλείφει τα συμπληρωματικά σύμβολα, μεγιστοποιώντας τη δυνατότητα αποθήκευσης της συσκευής. Τα συστήματα αυτά είναι επιρρεπή σε λάθη ριπής τόσο σε ένα πεδίο όσο και σε πολλά πεδία ταυτόχρονα. Η διατριβή δίνει το σύνολο των μαθηματικών μοντέλων και σχέσεων για τον υπολογισμό της πιθανότητας σωστής ανάκτησης sector για όλες τις περιπτώσεις λαθών που μπορεί να εμφανιστούν και διερευνά την επίδραση των διαφόρων παραμέτρων του συστήματος στην αξιοπιστία του. Η κύρια αίτια που μπορεί να οδηγήσει σε αποτυχία το σύστημα είναι τα λάθη ριπής που εμφανίζονται ταυτόχρονα σε όλα τα πεδία αποθήκευσης, εξαιτίας της εφαρμογής εξωτερικών επιταχύνσεων στο ηλεκτρομηχανικό σύστημα κίνησης. Η διατριβή παρουσιάζει ένα πλήρες μοντέλο καναλιού λαθών ριπής που συσχετίζει την απόκλιση θέσης με την πιθανότητα εμφάνισης λαθών στα δεδομένα των πολλαπλών πεδίων. Η επίδραση της διαταραχής στο κανάλι ανάγνωσης περιγράφεται με βάση πειραματικές μετρήσεις. Για αυτή την περίπτωση λαθών ριπής, προτείνεται μια μέθοδος ενίσχυσης των διαδικασιών αποκωδικοποίησης που εκμεταλλεύεται την παράλληλη λειτουργία των πεδίων και την επέκταση της διορθωτικής ικανότητας των κωδίκων RS, όταν είναι γνωστή η θέση κάποιων λαθών (erasures). Τα αποτελέσματα για την απόδοση της μεθόδου δείχνουν ότι υπάρχει μεγάλη βελτίωση στην αξιοπιστία.