背景技術(shù)：

存儲(chǔ)器和存儲(chǔ)常在精確度(錯(cuò)誤)、持久性、性能、能量效率與密度(容量)之間具有各種權(quán)衡。單級(jí)單元(slc)存儲(chǔ)器(例如動(dòng)態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(dram)和一些形式的閃存)在每個(gè)單元中存儲(chǔ)1位的數(shù)據(jù)。為了提供更高的密度，(例如閃存和相變存儲(chǔ)器(pcm)可用的)多級(jí)單元(mlc)存儲(chǔ)器將一個(gè)單元中的值范圍細(xì)分為許多級(jí)別以存儲(chǔ)多于1位的數(shù)據(jù)。例如，閃存代表存儲(chǔ)器單元的閾值電壓的值，pcm代表存儲(chǔ)器單元的電阻的值。由此，對(duì)于某些多級(jí)別存儲(chǔ)，單元允許的電阻范圍越大，單元中可用于存儲(chǔ)信息的級(jí)別數(shù)越高，從儲(chǔ)存觀點(diǎn)來(lái)看使得單元密度更大。也就是說(shuō)，單元可以在每單位物理容積存儲(chǔ)更多的信息。然而，關(guān)于權(quán)衡，對(duì)于在保持便宜、可靠的同時(shí)制作密度多大的單元存在限制。

另外，單元密度越大，維持相同錯(cuò)誤率需要的讀寫機(jī)制越精確。例如，對(duì)于固定的電阻范圍，使用更多的級(jí)別數(shù)要求更精確的硬件以每次正確地讀寫這些單元。更精確的硬件意味著更高的成本；對(duì)于相同的硬件，在單元中存儲(chǔ)更多的級(jí)別數(shù)會(huì)引發(fā)更高的讀寫錯(cuò)誤率。其它電阻改變過(guò)程(例如pcm中的漂移)也影響讀錯(cuò)誤率。

用于存儲(chǔ)增加的量的數(shù)據(jù)的云服務(wù)器、移動(dòng)設(shè)備以及其它計(jì)算設(shè)備受益于更密的存儲(chǔ)。例如，圖像和圖片消耗了消費(fèi)者設(shè)備和云中的存儲(chǔ)空間的很大一部分。壓縮技術(shù)可由一些應(yīng)用使用以減少需要被存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)的量。糾錯(cuò)技術(shù)常常用于通過(guò)對(duì)應(yīng)用隱藏錯(cuò)誤來(lái)減輕硬錯(cuò)誤和軟錯(cuò)誤的影響。然而，在使用壓縮的文件格式時(shí)用較少的位表示圖像或其它文件，當(dāng)數(shù)據(jù)被輸出和解壓縮時(shí)錯(cuò)誤可能會(huì)被放大。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本文描述的技術(shù)和系統(tǒng)允許應(yīng)用和操作系統(tǒng)利用放松存儲(chǔ)設(shè)備的存儲(chǔ)器中的區(qū)域的錯(cuò)誤要求，以作為對(duì)增加的容量、持久性、性能、能量效率或存儲(chǔ)設(shè)備的其它屬性的交換，同時(shí)仍可以為數(shù)據(jù)維持適當(dāng)?shù)妮敵鲑|(zhì)量。

一種對(duì)單級(jí)單元或可變的多級(jí)單元存儲(chǔ)上的數(shù)據(jù)進(jìn)行編碼的方法可包括：接收來(lái)自應(yīng)用的編碼數(shù)據(jù)的塊以及至少重要性屬性，重要性屬性與編碼數(shù)據(jù)的塊相關(guān)聯(lián)，重要性屬性指示來(lái)自解碼編碼數(shù)據(jù)的輸出質(zhì)量中的塊的位的相對(duì)錯(cuò)誤敏感性；以及至少根據(jù)重要性屬性將編碼數(shù)據(jù)的塊指派給存儲(chǔ)器的存儲(chǔ)器地址或特定區(qū)域，其中存儲(chǔ)器至少具有兩個(gè)精確度級(jí)別。這里，重要性屬性指示解碼編碼數(shù)據(jù)的輸出質(zhì)量中塊的位的相對(duì)錯(cuò)誤敏感性。在一些情況中，操作系統(tǒng)或文件系統(tǒng)可執(zhí)行此方法的各方面。

還描述了一種近似感知算法，其可以為近似感知編碼算法的輸出數(shù)據(jù)位標(biāo)識(shí)至少兩個(gè)輸出質(zhì)量重要性級(jí)別；以及根據(jù)輸出數(shù)據(jù)位的經(jīng)標(biāo)識(shí)的輸出質(zhì)量重要性級(jí)別分割輸出數(shù)據(jù)位。近似感知算法可在一些情況下在訪問(wèn)可對(duì)單級(jí)單元或可變的多級(jí)單元存儲(chǔ)上的數(shù)據(jù)編碼的操作系統(tǒng)或文件系統(tǒng)的應(yīng)用程序接口時(shí)，指示具有輸出質(zhì)量重要性級(jí)別的合適的重要性屬性。

本發(fā)明內(nèi)容被提供以用簡(jiǎn)化形式介紹在下面的特定實(shí)施方式中進(jìn)一步描述的概念的選擇。本發(fā)明內(nèi)容不旨在標(biāo)識(shí)所要求保護(hù)的主題的關(guān)鍵特征或必要特征，也不旨在用于限制所要求保護(hù)的主題的范圍。

附圖說(shuō)明

圖1a和圖1b示出了在將編碼圖像存儲(chǔ)到?jīng)]有存儲(chǔ)精確度的近似存儲(chǔ)之前(圖1a)和之后(圖1b)的編碼圖像；

圖2圖示了用于可編程的存儲(chǔ)精確度的存儲(chǔ)器系統(tǒng)；

圖3a-3c圖示了各種操作環(huán)境和對(duì)應(yīng)的存儲(chǔ)位置；

圖4a-4c圖示了在數(shù)據(jù)是編碼圖像的情況中存儲(chǔ)精確度的操作的示例實(shí)施方式；

圖5a-5c圖示了近似感知漸進(jìn)變換編解碼(ptc)圖像編解碼中的編碼步驟；

圖6圖示了使用偏置以使漂移錯(cuò)誤最小化的4級(jí)單元的模擬(電阻)范圍(對(duì)數(shù)標(biāo)度的x軸)；

圖7a示出了均勻的(u)和偏置的(b)4級(jí)單元參數(shù)的表1；

圖7b示出了均勻的(u)和偏置的(b)8級(jí)單元參數(shù)的表2；

圖8示出了比較具有和不具有偏置的2級(jí)單元、4級(jí)單元和8級(jí)單元的峰值信噪比(psnr)與每個(gè)圖像像素的存儲(chǔ)器單元數(shù)目的曲線圖；

圖9示出了針對(duì)近似位流的psnr的曲線圖，其對(duì)在變化的誤碼率的情況下的向精確基片和近似基片的控制位—行程長(zhǎng)度位—精細(xì)(refinement)位的分配進(jìn)行比較位位；

圖10示出了具有針對(duì)指定的宏塊(mb)中的控制(ctrl)位和行程長(zhǎng)度(rl)位的具有增加的錯(cuò)誤率的psnr的曲線圖；

圖11示出了隨均勻的和偏置的pcm單元的時(shí)間的組合的原始位誤碼率(rber)的曲線圖；

圖12示出了對(duì)均勻的和偏置的pcm單元進(jìn)行比較的具有增大的清理間隔的密度的曲線圖；

圖13示出了比較512數(shù)據(jù)位塊的糾錯(cuò)碼(ecc)的容量與開(kāi)銷的曲線圖；

圖14示出了圖示ecc存儲(chǔ)開(kāi)銷與清理間隔之間的權(quán)衡的圖；以及

圖15示出了比較用于閃存的512數(shù)據(jù)字節(jié)塊上的ecc的容量與開(kāi)銷的曲線圖。

特定實(shí)施方式

本文描述了技術(shù)和系統(tǒng)，其允許應(yīng)用和操作系統(tǒng)利用放松對(duì)存儲(chǔ)設(shè)備的存儲(chǔ)器中的區(qū)域的錯(cuò)誤要求，以作為增加的容量、持久性、性能、能量效率或存儲(chǔ)設(shè)備的其它屬性同時(shí)仍可以為數(shù)據(jù)維持適當(dāng)?shù)妮敵鲑|(zhì)量的交換。

所描述的技術(shù)適于任意編碼數(shù)據(jù)，其中某些位與其它位相比對(duì)編碼器輸出質(zhì)量更重要。這些應(yīng)用包括圖像、音頻、視頻和文本編碼，例如用于圖像的jpeg、jpegxr、jpeg2000和webp，用于視頻的高效視頻編碼(hevc)、以及用于音頻的wma和mpeg-2層iii(mp3)。

對(duì)于這些應(yīng)用中的任一個(gè)，編碼算法被修改以將位指派不同的類別。也就是說(shuō)，作為編碼過(guò)程的一部分，算法可被設(shè)計(jì)為基于它們對(duì)輸出質(zhì)量的相對(duì)作用來(lái)辨識(shí)不同類別的位(位是否包含錯(cuò)誤)。這可被稱為“近似感知”?！敖聘兄逼鹪从凇敖拼鎯?chǔ)”，指可以可能指示某些對(duì)象可以被存儲(chǔ)在具有較高錯(cuò)誤可能性的存儲(chǔ)器中的存儲(chǔ)器優(yōu)化技術(shù)。存儲(chǔ)器的具有較高錯(cuò)誤可能性的這些區(qū)域不一定是具有高錯(cuò)誤率的區(qū)域，僅是對(duì)特定錯(cuò)誤率的容忍性或要求被放松并且可能發(fā)生偶然的錯(cuò)誤的區(qū)域。有利地，對(duì)存儲(chǔ)器區(qū)域的放松的錯(cuò)誤約束還可貢獻(xiàn)用于存儲(chǔ)數(shù)據(jù)(尤其針對(duì)對(duì)于是至少一些數(shù)據(jù)不要求常規(guī)存儲(chǔ)器提供的精確度的應(yīng)用)的附加的容量。

術(shù)語(yǔ)“存儲(chǔ)器”和“存儲(chǔ)”在本文中可互換使用，并且可通過(guò)其上下文理解被應(yīng)用于該術(shù)語(yǔ)的任何特定含義。

圖1a所示的圖片(例如鸚鵡圖像)使用移動(dòng)設(shè)備中的大部分的存儲(chǔ)，并常被上傳至云，從而消耗了更多的空間。為了節(jié)省存儲(chǔ)，這些圖像通常被壓縮至例如jpeg、jpegxr或jpeg2000的格式。盡管這些格式經(jīng)由量化已經(jīng)具有確定的質(zhì)量與存儲(chǔ)空間的權(quán)衡，但是可以通過(guò)以偶然的非確定的錯(cuò)誤換取更高密度來(lái)實(shí)現(xiàn)附加的容量。挑戰(zhàn)在于：對(duì)于圖像輸出質(zhì)量而言一些編碼位比其它編碼位更重要。

圖1b圖示了此權(quán)衡，其示出了在圖1a所示的40db鸚鵡圖像被存儲(chǔ)在未優(yōu)化的8級(jí)近似單元存儲(chǔ)中28秒之后讀取和解碼重構(gòu)圖1a所示的圖像的結(jié)果。盡管因使用8級(jí)近似單元帶來(lái)(3倍)密度的改善，但是圖像下降大約22db。在沒(méi)有任何單元優(yōu)化或糾錯(cuò)的前提下，在解碼時(shí)維持圖像質(zhì)量(40db)要求使用更高的目標(biāo)質(zhì)量級(jí)別(50db)，從而在編碼時(shí)使用更小的量化因子，這導(dǎo)致幾乎雙倍的編碼圖像尺寸。備選地，糾錯(cuò)可以用于保護(hù)圖像以防止錯(cuò)誤，其代價(jià)是附加的存儲(chǔ)開(kāi)銷(例如，關(guān)于bch-16的第三附加存儲(chǔ)的存儲(chǔ)開(kāi)銷)。

如圖1a和圖1b所示，將編碼圖像的位任意存儲(chǔ)在未優(yōu)化和未調(diào)諧的近似單元可以帶來(lái)高圖像質(zhì)量，其代價(jià)是糾錯(cuò)資源浪費(fèi)的過(guò)度提供(并導(dǎo)致的密度損失)，或可以帶來(lái)較低存儲(chǔ)要求，其代價(jià)是影響具有無(wú)法容忍錯(cuò)誤率的(影響圖像質(zhì)量的)敏感位。通過(guò)分析包括圖1a和圖1b所示的研究確定：某些類型的編碼位中的錯(cuò)誤對(duì)所產(chǎn)生的解碼圖像具有不同的影響。例如，低頻系數(shù)的錯(cuò)誤影響對(duì)應(yīng)的整個(gè)塊，并且在最終圖像中可見(jiàn)，這在許多情況中造成不可接受的質(zhì)量下降。因此，通過(guò)使用近似感知編碼算法(在一些情況中進(jìn)一步使用優(yōu)化和/或調(diào)諧的近似單元)，可以維持足夠的圖像質(zhì)量并最大化資源。

近似感知編碼算法在與包含具有不同錯(cuò)誤約束的不同區(qū)域的存儲(chǔ)合作時(shí)被優(yōu)化。存儲(chǔ)器區(qū)域的錯(cuò)誤概率在本文中被稱為“精確度”，其中較低的錯(cuò)誤概率表示較高的精確度。也就是說(shuō)，較高的精確度具有較低的錯(cuò)誤率。單元錯(cuò)誤屬性經(jīng)由編碼算法與存儲(chǔ)基片的協(xié)同設(shè)計(jì)與編碼位的仔細(xì)匹配可以顯著提高圖像質(zhì)量，同時(shí)獲得近似存儲(chǔ)提供的大部分的密度益處。

圖2圖示了用于可編程存儲(chǔ)精確度的存儲(chǔ)器系統(tǒng)。存儲(chǔ)器200可通過(guò)包括例如用于動(dòng)態(tài)改變多級(jí)單元存儲(chǔ)(例如，閃存和pcm)的閾值的電路201來(lái)實(shí)施動(dòng)態(tài)近似存儲(chǔ)存儲(chǔ)器。代替被調(diào)諧用于通用行為的硬編碼閾值，用于動(dòng)態(tài)改變閾值的電路201可以實(shí)施可變的閾值。也就是說(shuō)，指示用于存儲(chǔ)器單元的級(jí)別的閾值可以針對(duì)特定應(yīng)用(或數(shù)據(jù)類型)而被優(yōu)化。例如，可為單元中的不同值創(chuàng)建非對(duì)稱范圍。pcm使用電阻值，然而，其它存儲(chǔ)器可使用包括電壓值的其它物理特性。

另外，在一些情況中，區(qū)域可被分配有特定錯(cuò)誤代碼。在該情況的一些中，電路201可用于實(shí)施可變糾錯(cuò)。也就是說(shuō)，單元的錯(cuò)誤率可以根據(jù)單元所屬區(qū)域的錯(cuò)誤約束而使用不同的糾錯(cuò)級(jí)別來(lái)修改。電路201可在芯片上或是存儲(chǔ)器控制器的一部分，并包括寄存器、解碼邏輯和可選地用于寄存器中數(shù)據(jù)的外部控制的邏輯。

在具有合適的存儲(chǔ)器200的情況下，訪問(wèn)存儲(chǔ)器200的操作系統(tǒng)210包括利用存儲(chǔ)器200的手段。也就是說(shuō)，包括數(shù)據(jù)的精確度級(jí)別的重要性屬性，使得操作系統(tǒng)210可以向存儲(chǔ)器200指示與數(shù)據(jù)的特定位和/或字節(jié)相關(guān)聯(lián)的精確度級(jí)別。該指示可以包括標(biāo)記。在一些情況中，操作系統(tǒng)210可接收多個(gè)圖像(或其它數(shù)據(jù))，并通過(guò)例如與存儲(chǔ)器200的存儲(chǔ)器控制器通信以指示針對(duì)位或字節(jié)集的精確度級(jí)別，來(lái)將標(biāo)識(shí)有相同重要級(jí)別的數(shù)據(jù)發(fā)送給相同類型的存儲(chǔ)器單元。精確度級(jí)別的粒度可以基于存儲(chǔ)器200的可用粒度。

操作系統(tǒng)210可包括標(biāo)識(shí)正被存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)的類型(和相應(yīng)的適當(dāng)存儲(chǔ)精確度級(jí)別)的功能。在一些情況中，操作系統(tǒng)210可以接收請(qǐng)求數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的應(yīng)用的類型(“應(yīng)用類型”)的指示(在一些情況下可與數(shù)據(jù)類型的指示相同)。附加地或備選地，操作系統(tǒng)可以經(jīng)由應(yīng)用可編程接口(api)220暴露不同的存儲(chǔ)精確度級(jí)別，從而應(yīng)用230可以更容易地為操作系統(tǒng)210標(biāo)識(shí)特定數(shù)據(jù)是否可以被存儲(chǔ)在具有放松要求的存儲(chǔ)器單元中。

應(yīng)用230被建立或修改以可以將圖像(或一些其它編碼數(shù)據(jù))的編碼位的相對(duì)優(yōu)先級(jí)指派為不同錯(cuò)誤敏感性(和所導(dǎo)致的質(zhì)量損耗)種類。在與操作系統(tǒng)210通信以將數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器200中時(shí)，應(yīng)用230為其數(shù)據(jù)請(qǐng)求(或指示)不同的精確度級(jí)別。不論由操作系統(tǒng)210理解還是經(jīng)由api220理解，操作系統(tǒng)210和/或(存儲(chǔ)器200的)存儲(chǔ)器控制器然后根據(jù)單元的期望錯(cuò)誤率，將不同錯(cuò)誤敏感性種類的位映射到不同的單元種類。

由此，如圖2所示的操作環(huán)境可以包括一個(gè)或多個(gè)存儲(chǔ)器芯片(存儲(chǔ)器200)，存儲(chǔ)器芯片由存儲(chǔ)器控制器(或讀取/寫控制器)編程以具有為特定應(yīng)用230優(yōu)化的閾值(和/或錯(cuò)誤代碼)。指派特定的精確度級(jí)別可以由系統(tǒng)執(zhí)行，但是取決于應(yīng)用和/或情形。例如，存儲(chǔ)某類(例如jpegxr)圖像的應(yīng)用230可以使用具有被優(yōu)化用于存儲(chǔ)jpegxr的閾值的存儲(chǔ)器200。在一些情況中，操作系統(tǒng)210和/或存儲(chǔ)器控制器可以基于存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的應(yīng)用的類型訪問(wèn)(存儲(chǔ)在精確存儲(chǔ)器和/或寄存器中的)簡(jiǎn)檔以獲得系統(tǒng)參數(shù)。用戶還可以指定他們的圖像的最終質(zhì)量。

被編程的閾值還可以取決于存儲(chǔ)的位置。圖3a-3c圖示了各種操作環(huán)境和對(duì)應(yīng)的存儲(chǔ)位置。例如，如圖3a所示，云存儲(chǔ)301可以從在計(jì)算設(shè)備303上執(zhí)行的應(yīng)用230接收?qǐng)D像302。計(jì)算設(shè)備303可以是或包括服務(wù)器、個(gè)人計(jì)算機(jī)、移動(dòng)設(shè)備、可穿戴式計(jì)算機(jī)、游戲系統(tǒng)和電器中的一個(gè)或多個(gè)。圖3a所示的操作環(huán)境的一種情形是向microsoftone賬戶發(fā)送圖像302的蜂窩電話。被編程的閾值的數(shù)目和實(shí)施云存儲(chǔ)的特定的存儲(chǔ)器類型(例如，閃存、pcm等)可被選擇以適于處理對(duì)云存儲(chǔ)常見(jiàn)的大量數(shù)據(jù)。在利用此情形的一種實(shí)施方式中，計(jì)算設(shè)備303可以是對(duì)位于設(shè)備上的圖像302越長(zhǎng)時(shí)間未被訪問(wèn)的副本越強(qiáng)制降低其質(zhì)量的電話。圖像302可作為較高質(zhì)量副本被存儲(chǔ)在云存儲(chǔ)301中，計(jì)算設(shè)備303可從該副本恢復(fù)高質(zhì)量圖像。

在圖3b所示的示例中，從應(yīng)用230接收?qǐng)D像305的存儲(chǔ)304是執(zhí)行應(yīng)用230的設(shè)備306上的(或與其相關(guān)聯(lián)的)本地存儲(chǔ)。繼續(xù)蜂窩電話示例，在此操作環(huán)境中，圖像305例如通過(guò)(例如在圖像由蜂窩電話的攝像頭捕獲時(shí))將來(lái)自暫時(shí)存儲(chǔ)307的圖像寫入至計(jì)算設(shè)備306的存儲(chǔ)304的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)308，而被存儲(chǔ)在蜂窩電話的存儲(chǔ)器中。應(yīng)用230還可被存儲(chǔ)在存儲(chǔ)系統(tǒng)304的應(yīng)用存儲(chǔ)309中。在一些情況中，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)308和應(yīng)用存儲(chǔ)309可以是相同的存儲(chǔ)器芯片的一部分，而暫時(shí)存儲(chǔ)304是可與計(jì)算設(shè)備306的處理器分離或集成(例如，在芯片上)的高速緩存的一部分。在一些情況中，暫時(shí)存儲(chǔ)307是與數(shù)據(jù)存儲(chǔ)308同一芯片上的區(qū)域。當(dāng)然，特定的配置取決于設(shè)備和技術(shù)。

如之前所指出的，被編程的閾值的特定數(shù)量可以基于設(shè)備306的容量和存儲(chǔ)需求，設(shè)備306可以是或包括服務(wù)器、個(gè)人計(jì)算機(jī)、移動(dòng)設(shè)備、可穿戴式計(jì)算機(jī)、游戲系統(tǒng)和電器中的一個(gè)或多個(gè)。在蜂窩電話示例中，存儲(chǔ)304的20％可被分配用于存儲(chǔ)器的最精確區(qū)域從而存在足夠的空間以用于應(yīng)用存儲(chǔ)304和重要的數(shù)據(jù)，而剩余的存儲(chǔ)304可具有較高的允許錯(cuò)誤率(例如，更密或具有較少位用于糾錯(cuò)的位)。

在圖3c所示的示例中，存儲(chǔ)310可以與通過(guò)因特網(wǎng)314(經(jīng)由web瀏覽器413)從計(jì)算設(shè)備312接收上傳的圖像311(并將圖像存儲(chǔ)在與存儲(chǔ)310相關(guān)聯(lián)的服務(wù)器315)的網(wǎng)站相關(guān)聯(lián)。圖3c所示的示例可在圖3a所示的環(huán)境中實(shí)現(xiàn)。例如，網(wǎng)站可以由云服務(wù)托管和/或相關(guān)聯(lián)的存儲(chǔ)可以是云存儲(chǔ)。在其它情況中，指定的服務(wù)器用于托管網(wǎng)站并存儲(chǔ)相關(guān)聯(lián)的數(shù)據(jù)。這些設(shè)備的需求和容量可以影響閾值的數(shù)目和在每個(gè)閾值可用的存儲(chǔ)量的分配。

圖像編碼算法使用多個(gè)步驟以減小原始圖像的大小。這些算法可以是有損或無(wú)損的，最常見(jiàn)的是有損的(例如，jpeg)。圖像編碼算法可以被特別地剪裁用于近似存儲(chǔ)基片，使其成為近似感知編碼算法。而且，近似存儲(chǔ)基片可以針對(duì)正被存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)而被優(yōu)化(動(dòng)態(tài)近似存儲(chǔ)基片)。例如，編碼位的相對(duì)重要性可以被確定并且編碼位可以被存儲(chǔ)在近似存儲(chǔ)基片中，其中近似存儲(chǔ)基片被調(diào)諧以匹配針對(duì)特定編碼位的容錯(cuò)。

圖4a-4c圖示了數(shù)據(jù)是編碼圖像的情況中存儲(chǔ)精確度的操作的示例實(shí)施方式。應(yīng)該理解，所示的操作適用于其它編碼數(shù)據(jù)。參考圖4a，編碼圖像400可以包括例如高重要性位401、中等重要性位402和較低重要性位403。

近似感知編碼應(yīng)用可以標(biāo)識(shí)至少兩種類型的位(或所有三種類型或如果期望更高粒度則甚至更多類型)并可以(或可以使得可能)將這些不同類型的位劃分成如圖4b所示的不同的流。近似存儲(chǔ)基片包括具有不同允許精確度級(jí)別(或錯(cuò)誤率)的多個(gè)區(qū)域。具有類似容錯(cuò)的位被映射到合適類型的存儲(chǔ)。例如，一個(gè)區(qū)域可以是最精確的，具有最低的錯(cuò)誤可能性(例如，10^-12錯(cuò)誤)；至少一個(gè)較不精確的、具有放松的錯(cuò)誤率的其它區(qū)域被提供。這些區(qū)域可以是硬連線的或動(dòng)態(tài)的(編程的)。錯(cuò)誤率的差別可以由所應(yīng)用的糾錯(cuò)類型和/或允許的密度引起。向?qū)?shù)據(jù)存儲(chǔ)至存儲(chǔ)的程序標(biāo)識(shí)包括放松的錯(cuò)誤約束的區(qū)域。

在圖4c中，三種類型的存儲(chǔ)被示出作為近似存儲(chǔ)基片410一部分的存儲(chǔ)。具有最低錯(cuò)誤率的第一類型區(qū)域411可以被優(yōu)化用于高重要性位401，以包括存儲(chǔ)器單元412和提供大糾錯(cuò)開(kāi)銷的糾錯(cuò)單元413。第二類型區(qū)域421可以被優(yōu)化用于中等重要性位402，以包括比存儲(chǔ)器區(qū)域412密且具有中等錯(cuò)誤率的單元422和提供一些糾錯(cuò)開(kāi)銷的糾錯(cuò)單元423。第三區(qū)域431則包括具有最高的允許錯(cuò)誤率的(可選地被優(yōu)化用于低重要性位403的)單元432，單元432為最密的存儲(chǔ)器且具有最少的(如果有的話)的糾錯(cuò)。

盡管示出了三種類型的區(qū)域，但是在一些情況中可以使用兩種類型的區(qū)域，在其它情況中可使用多于三種類型。區(qū)域的類型數(shù)目可以取決于使用存儲(chǔ)器的特定應(yīng)用。在一些情況中，類型的數(shù)量是可編程的，并且可以在制造之后被調(diào)節(jié)，甚至可以被重新編程。

動(dòng)態(tài)近似存儲(chǔ)基片410可以是任何適當(dāng)?shù)拇鎯?chǔ)器存儲(chǔ)設(shè)備，包括slc存儲(chǔ)器和mlc存儲(chǔ)器。對(duì)于mlc存儲(chǔ)器(或包含slc單元和mlc單元的混合存儲(chǔ)器)，第一類型區(qū)域411可以被配置為用于存儲(chǔ)單個(gè)位的單級(jí)單元區(qū)域(即使在mlc存儲(chǔ)器的情況中可能是多級(jí)別)，第二類型區(qū)域412可以被配置為例如具有三級(jí)單元或四級(jí)單元的更密區(qū)域，第三類型區(qū)域413可以被配置為比第二類型區(qū)域412密，例如具有級(jí)別(例如，用于3位)或更密的單元。對(duì)于各種slc和mlc實(shí)施方式，區(qū)域可被指派不同類型的糾錯(cuò)(例如，不同的錯(cuò)誤代碼和/或糾錯(cuò)位的數(shù)量)。

每個(gè)區(qū)域的存儲(chǔ)器單元可以是相同類型的單元，在該情況中，不同的區(qū)域通過(guò)如何解釋單元的值來(lái)被獲得。也就是說(shuō)，針對(duì)多級(jí)單元的讀寫過(guò)程可以控制單元屬于哪類存儲(chǔ)器區(qū)域。例如，通過(guò)調(diào)節(jié)閾值(甚至指派特定的電阻范圍)，四級(jí)的多級(jí)單元可以用于存儲(chǔ)1位或2位(或甚至3位)。

執(zhí)行案例研究以說(shuō)明所描述的技術(shù)。案例研究涉及漸進(jìn)變換編解碼(ptc)、jpegxr的先驅(qū)和pcm存儲(chǔ)基片。ptc已在若干實(shí)際應(yīng)用(例如microsoft游戲的圖像文本存儲(chǔ))中使用。ptc通過(guò)包括時(shí)頻變換、量化、從2d陣列至1d的系數(shù)映射和熵編碼的經(jīng)典步驟來(lái)處理正被編碼的圖像中的像素。ptc使用代替離散正弦變換(dct)或小波的多分辨重疊雙正交變換(hlbt)、用于宏塊的ping-pong式掃描模式、以及自適應(yīng)行程長(zhǎng)度/golomb-rice熵編碼。

對(duì)于ptc圖像編碼算法，ptc圖像編碼格式被分析并且具有類似錯(cuò)誤率要求的位分組被標(biāo)識(shí)以形成容錯(cuò)類別。ptc編碼圖像包括可以由它們的頻率系數(shù)標(biāo)識(shí)的位。已觀察到，較低頻率系數(shù)(通常值中最大的系數(shù))，也是圖像質(zhì)量的最重要系數(shù)。這里，類似于圖4a和圖4b所示的方法，可以根據(jù)它們的頻率系數(shù)對(duì)數(shù)據(jù)塊分組是可能的。因此，參考圖4a和圖4b，標(biāo)識(shí)為401的塊對(duì)應(yīng)于針對(duì)最低頻率系數(shù)的控制和行程長(zhǎng)度位，標(biāo)識(shí)為402的塊對(duì)應(yīng)于針對(duì)其它系數(shù)的控制和行程長(zhǎng)度位，標(biāo)識(shí)為403的塊對(duì)應(yīng)于針對(duì)所有系數(shù)的表示精細(xì)位。

原始ptc算法將數(shù)據(jù)劃分為宏塊，其直截了當(dāng)?shù)貙⒉煌暮陦K引導(dǎo)至不同的存儲(chǔ)區(qū)域。然而，對(duì)于每個(gè)宏塊，ptc將控制、行程長(zhǎng)度和精細(xì)位存儲(chǔ)在相同的位流中。在編碼期間，精細(xì)位已與控制和行程長(zhǎng)度位隔離并被附于宏塊的尾部。然而，如果控制和行程長(zhǎng)度位要被存入具有不同錯(cuò)誤特性的存儲(chǔ)器區(qū)域，則它們需要被剝離到不同的位流。因此，修改ptc使其近似感知涉及標(biāo)識(shí)每個(gè)宏塊的控制和行程長(zhǎng)度位并將它們隔離。

ptc可以基于系數(shù)所涉及的頻率組織系數(shù)，通常從低頻到高頻。結(jié)果，較低頻系數(shù)一般存在于第一新宏塊中，并可以輕易地映射至提供低錯(cuò)誤率的存儲(chǔ)器。控制位比行程長(zhǎng)度位更能影響輸出質(zhì)量，行程長(zhǎng)度位明顯比精細(xì)位更能影響輸出質(zhì)量。因此，這些類別的編碼位可以被分別存儲(chǔ)在具有增加的密度和錯(cuò)誤率的存儲(chǔ)器區(qū)域中。例如，不同容錯(cuò)類別中的位可以由修改的ptc算法存儲(chǔ)到具有如圖4c所示的區(qū)域的單個(gè)優(yōu)化的存儲(chǔ)基片的區(qū)域中，其中該存儲(chǔ)包括由合適的糾錯(cuò)碼保護(hù)且具有所導(dǎo)致的不同錯(cuò)誤率和存儲(chǔ)開(kāi)銷的區(qū)域。最終結(jié)果是高存儲(chǔ)密度和少許圖像質(zhì)量下降。

圖5a-5c圖示了近似感知ptc圖像編解碼中的編碼步驟。如圖5a所示，ptc首先將圖像像素劃分成像素域500中的矩形塊，每個(gè)塊使用hlbt被變換(505)為頻域。接下來(lái)，量化(515)hblt頻域510系數(shù)以提供量化的系數(shù)520(即，定標(biāo)和四舍五入至最近整數(shù)的系數(shù))。量化分辨率因而用于表示系數(shù)的位的數(shù)目由目標(biāo)質(zhì)量確定，其通常由峰值信噪比(psnr)測(cè)量。然后，經(jīng)由‘收集’步驟(525)空間上收集和分組具有類似頻率的量化系數(shù)520以提供經(jīng)收集的系數(shù)530。

接下來(lái)，另一重排序步驟(535)以分層ping-pong方式訪問(wèn)系數(shù)陣列。圖表540示出了訪問(wèn)系數(shù)530的順序，這得到向量550(如圖5b所示)，其中低頻系數(shù)聚集在開(kāi)頭，高頻系數(shù)朝末尾聚集。由于低頻系數(shù)傾向于具有較高絕對(duì)值并且對(duì)圖像質(zhì)量而言更重要，所以頻域計(jì)算可以用于標(biāo)識(shí)不同的位。如圖5b所示，向量550被劃分成固定大小的宏塊551，隨后使用自適應(yīng)行程長(zhǎng)度/golomb-rice算法對(duì)每個(gè)宏塊進(jìn)行編碼。在熵編碼步驟(ptc的golomb-rice算法)，執(zhí)行位重要性標(biāo)識(shí)(并且ptc可以變?yōu)榻聘兄?。

行程長(zhǎng)度編碼算法使用三種類型朝位：控制位、行程長(zhǎng)度位和精細(xì)位。如圖5b所示，朝向頂部的值傾向于比朝向底部的值大。每個(gè)系數(shù)的最重要信息片段是信號(hào)560(如果非零)和其最高有效位562(被圈的)的位置。由透印圖案指示的其余的位較不顯著位不那么重要：它們用于精細(xì)對(duì)應(yīng)的系數(shù)值，因而命名為“精細(xì)位”564。它們還具有近最大加密，所以行程長(zhǎng)度編碼不能有效地壓縮它們。因此，精細(xì)位564僅被添加至分離的位流，其被附于編碼宏塊551的末尾。另外，一組系數(shù)的前導(dǎo)零不被編碼，因?yàn)樗鼈冸[含地通過(guò)最高有效位(msb)562的編碼被定義。前導(dǎo)零在附圖5b中被指示為“隱含零”566。其余的位是零(“零行程”568)和最高有效(1)位562，其通過(guò)編碼連續(xù)零的垂直行程而被壓縮，因?yàn)?比1常見(jiàn)。

參考圖5c，最終編碼可以包括宏塊551的控制和行程長(zhǎng)度位570以及所附的精細(xì)位564。msb(由圖5c中的“m”指示)包括在編碼宏塊中，隨后的第二位指示當(dāng)其最高有效位中斷行程時(shí)系數(shù)的信號(hào)(+或-)。

還如圖5c所示，算法使用控制位區(qū)分完全行程與部分行程，并在無(wú)行程模式區(qū)分單獨(dú)的1與單獨(dú)的0。特定地，如果的連續(xù)0的數(shù)目達(dá)到最大行程大小，則0行程568可組成完全行程(圖5c中的“f”)，或者如果算法在完成完全行程之前遭遇最高有效位，則0行程568可組成部分行程(圖5c中的“p”)。對(duì)于部分行程，行程長(zhǎng)度自身在它們相應(yīng)的控制位之后立即被編碼并精確地地使用log2(最大行程大小)的位。當(dāng)最大行程大小是1(無(wú)行程模式)時(shí)1和0可以被偶然地單獨(dú)存儲(chǔ)。示例近似感知ptc算法可使用存儲(chǔ)在最不易出錯(cuò)存儲(chǔ)器(即，“精確的”存儲(chǔ)器)中的頭部以記錄宏塊的位流與存儲(chǔ)器的存儲(chǔ)它們的區(qū)域之間的映射。注意，控制和行程長(zhǎng)度位570中的錯(cuò)誤可以在解碼期間影響宏塊551中所有后續(xù)位的含義。因此，此時(shí)單個(gè)位錯(cuò)誤可以影響宏塊551內(nèi)的多個(gè)系數(shù)。

示例性案例研究—漸進(jìn)變換編解碼

ptc圖像編碼算法參考圖5a-5c所述被修改以感知到存儲(chǔ)單元的不同可靠性級(jí)別(即，變?yōu)榻聘兄幋a算法)。ptc在結(jié)構(gòu)上類似于其它圖像編碼算法，所以此方法適用于其它圖像編碼算法(例如jpetxr和jpeg2000)。作為協(xié)同設(shè)計(jì)的一部分，存儲(chǔ)器單元設(shè)計(jì)被優(yōu)化。在示例案例研究中，除了修改ptc以變成近似感知以外，pcm存儲(chǔ)基片經(jīng)由偏置被優(yōu)化以使錯(cuò)誤最小化，并且經(jīng)由選擇性糾錯(cuò)被調(diào)諧至不同的錯(cuò)誤率級(jí)別。

也就是說(shuō)，單元電阻級(jí)別至它們的數(shù)字值的映射可以被調(diào)節(jié)，以便執(zhí)行偏置用以優(yōu)化pcm單元從而平衡寫入錯(cuò)誤與漂移錯(cuò)誤，然后優(yōu)化的單元可以利用選擇性糾錯(cuò)被調(diào)諧以匹配這些單元希望存儲(chǔ)的ptc編碼的位。

有利地，ptc的組合的近似感知編碼算法和優(yōu)化的pcm實(shí)現(xiàn)有損壓縮性能的顯著增益。與存儲(chǔ)在精確的pcm單元中的清晰的ptc編碼的圖像相比，示例性系統(tǒng)可將存儲(chǔ)基片密度增大2.7×且具有少許解碼圖像降質(zhì)。

存儲(chǔ)基片優(yōu)化

pcm存儲(chǔ)基片可以被優(yōu)化，以提供高密度，經(jīng)由偏置提供合理的錯(cuò)誤率，并且提供極低頻率的清理。所描述的優(yōu)化實(shí)現(xiàn)4級(jí)配置(2位/單元)中的低錯(cuò)誤率位和8級(jí)配置(3位/單元)中的相當(dāng)?shù)湾e(cuò)誤率位。

相變存儲(chǔ)器單元將信息存儲(chǔ)在硫?qū)倩衔锊牧系碾娮柚校@提供了足夠?qū)挼碾娮璺秶栽试S多級(jí)單元。電阻基于單元中的非晶態(tài)和晶態(tài)材料的量而改變，該量可以通過(guò)對(duì)材料應(yīng)用不同振幅的電流脈沖而被控制。對(duì)于slc，單個(gè)位的信息以完全非晶態(tài)(高電阻)或幾乎晶態(tài)(低電阻)被存儲(chǔ)。對(duì)于mlc，每個(gè)模擬值范圍(級(jí)別)被映射至某一二進(jìn)制值。在寫入操作時(shí)，寫入電路迭代地應(yīng)用脈沖并驗(yàn)證是否達(dá)到目標(biāo)級(jí)別。

典型地，對(duì)每個(gè)電阻范圍的劃分是均勻的并且每個(gè)級(jí)別位于2t的目標(biāo)級(jí)別邊界內(nèi)，其中距級(jí)別分布的波峰的大于b的距離(b>t)可導(dǎo)致指示單元的下一級(jí)別的值。gray碼可用于使相鄰級(jí)別之間的漢明距離最小化。

pcm的均勻劃分的示例是最小電阻帶l0:10³-10⁴ω、第二最小電阻帶l1:10⁴-10⁵ω、第二最高電阻帶l2:10⁵-10⁶ω、以及最高電阻帶l3:10⁶-10⁷ω。寫過(guò)程通常以這些均勻劃分的帶的中點(diǎn)(例如，分別10^3.5ω、10^4.5ω、10^5.5ω、10^6.5ω)為目標(biāo)。

在pcm中，材料松弛導(dǎo)致單元電阻漂移至較高電阻級(jí)別，這導(dǎo)致漂移錯(cuò)誤。電阻漂移由材料的結(jié)構(gòu)松弛導(dǎo)致，這隨時(shí)間使電阻增大。電阻越高，漂移越強(qiáng)。單向漂移增加了單元電阻并且高電阻級(jí)別的漂移效應(yīng)比低電阻級(jí)別的漂移效應(yīng)更明顯。

其中的含義是即使單元最初被正確地(在電阻范圍2t內(nèi))寫入，它可隨時(shí)間漂移至不同的值，這導(dǎo)致軟錯(cuò)誤(例如，如果l0值漂移到l0+b外)。

由于單元電阻范圍中的帶的大小和位置確定由寫過(guò)程和漂移引起的錯(cuò)誤數(shù)目，所以可以通過(guò)改變單元的電阻范圍以及位如何被映射至單元而使某些類型的錯(cuò)誤最小是可能的。

圖6圖示了使用偏置使漂移錯(cuò)誤最小化的4級(jí)單元的模擬(電阻)范圍(對(duì)數(shù)標(biāo)度的x軸)。代替均勻的級(jí)別分布(即，所有級(jí)別(在對(duì)數(shù)空間)具有相同的大小)，可實(shí)施偏置級(jí)別，在偏置級(jí)別中模擬值范圍被調(diào)諧以使組合的(寫和漂移)錯(cuò)誤率最小化。

例如，在上述的映射中，因?yàn)閘2是4級(jí)單元中可能經(jīng)受最多漂移錯(cuò)誤的級(jí)別，所以使第二最高電阻帶較寬(例如，10⁵-10^6.5ω)，同時(shí)在寫操作期間仍以10^5.5ω為目標(biāo)將導(dǎo)致pcm中的較少漂移錯(cuò)誤。

偏置重定位每個(gè)電阻級(jí)別和重新調(diào)節(jié)每個(gè)電阻級(jí)別的大小。組合的漂移錯(cuò)誤率可以通過(guò)均衡每個(gè)單獨(dú)級(jí)別的漂移錯(cuò)誤率(假設(shè)所存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)映射均勻地映射至每個(gè)級(jí)別)而被最小化。如圖3c所示，漂移更容易作用的級(jí)別具有較寬的值范圍，即較高電阻級(jí)別。級(jí)別偏置可以基于自最后一次寫起的固定消逝時(shí)間(“清理間隔”)被優(yōu)化。這假設(shè)系統(tǒng)在此清理間隔清理存儲(chǔ)內(nèi)容并將電阻水平重置為目標(biāo)電阻。值得注意的是，單元將以不同的清理間隔工作，但是與它們被優(yōu)化的間隔相比它們將經(jīng)受更高的錯(cuò)誤率，因?yàn)榧?jí)別的錯(cuò)誤率未被完全均衡。

偏置從每級(jí)別(具有相等的帶bb)的中點(diǎn)改變目標(biāo)電阻以在左側(cè)形成窄帶(d)和在右側(cè)形成較寬帶(bi)以留出更多的空間用于漂移。然而，隨著目標(biāo)電阻移至較低值且d減小，因?yàn)閷戨娮璺植嫉奈膊扛咏?jí)別的下端，所以寫錯(cuò)誤率開(kāi)始增大。因此，d和bi的大小是寫錯(cuò)誤率與漂移錯(cuò)誤率之間的權(quán)衡。對(duì)于其它技術(shù)的漂移，這種關(guān)系和解決方案可以是不同的。例如，一些技術(shù)可以經(jīng)受到范圍中的較低值的漂移。其它技術(shù)可以經(jīng)受到整個(gè)值范圍中的中心值或特定值范圍的漂移。對(duì)于這些類型的技術(shù)中的任一個(gè)，可進(jìn)行偏置以在可能發(fā)生漂移的方向形成較寬的帶。

為了優(yōu)化，pcm單元的電阻范圍被劃分為偏置級(jí)別。一旦電阻范圍被劃分到偏置級(jí)別，下一步驟是將數(shù)字值映射至個(gè)體的偏置級(jí)別。在一般圖像和ptc編碼的圖像中，0是最常見(jiàn)的(‘00’用于4級(jí)單元并且“0000”用于8級(jí)單元)，所以值0被映射至不受漂移影響的最高級(jí)別。不存在圖像的其它值看起來(lái)比余下的值更常見(jiàn)，所以使用簡(jiǎn)單的gray碼為剩余的級(jí)別指派值。

在案例研究實(shí)施例的優(yōu)選實(shí)施方式中，使用三個(gè)單元配置：精確配置、4級(jí)配置和8級(jí)配置。4級(jí)配置和8級(jí)配置以其原始形式都未實(shí)現(xiàn)固態(tài)存儲(chǔ)產(chǎn)品的已公布的不可糾錯(cuò)的誤位率(10^-16)，但是可以實(shí)現(xiàn)可以被糾錯(cuò)至商用可靠性級(jí)別的相當(dāng)?shù)偷腻e(cuò)誤率。即使對(duì)于具有較高錯(cuò)誤率的8級(jí)單元，糾錯(cuò)的存儲(chǔ)開(kāi)銷也低于100％，所以甚至利用此開(kāi)銷，偏置的8級(jí)單元與未糾錯(cuò)的偏置的4級(jí)單元相比，提供更密的存儲(chǔ)。

不幸的是，即使在偏置之后，將建模電路用于16級(jí)單元也導(dǎo)致了太高的錯(cuò)誤率(寫入錯(cuò)誤率大約為10^-4是合理的，但是在1秒的寫入操作之后漂移錯(cuò)誤率卻是無(wú)法忍受地高—10^-1)，并且該錯(cuò)誤率不能利用足夠低的存儲(chǔ)開(kāi)銷通過(guò)糾錯(cuò)而被降至用以證明級(jí)數(shù)增加正確的合理的錯(cuò)誤率。2級(jí)單元和3級(jí)單元被用作精確基線，因?yàn)樗鼈冿@示了極低的錯(cuò)誤率。在一個(gè)方面，2級(jí)單元更簡(jiǎn)單且更快。在另一方面，3級(jí)單元以被認(rèn)為精確的仍然足夠低的錯(cuò)誤率提供更高的密度。4級(jí)單元和8級(jí)單元然后用作近似存儲(chǔ)器單元。

甚至在偏置之后，漂移可能仍然是個(gè)長(zhǎng)期的問(wèn)題。為了減輕過(guò)度的漂移，可以使用清理來(lái)重寫單元并使電阻級(jí)別降回來(lái)?；?在下面更詳細(xì)描述的)pcm單元模型，希望清理周期為3個(gè)月(10⁷秒)量級(jí)。每千兆位存儲(chǔ)100位/秒量級(jí)的平均存取帶寬是可忽略的數(shù)字。而且，如果無(wú)論如何數(shù)據(jù)將要被清理，則這可能還是一個(gè)執(zhí)行損耗平衡的好機(jī)會(huì)。

一旦單元被優(yōu)化，單元可以被調(diào)諧以提供不同的錯(cuò)誤率級(jí)別。存儲(chǔ)控制器負(fù)責(zé)提供各種糾錯(cuò)碼，每個(gè)糾錯(cuò)碼位于由元數(shù)據(jù)存儲(chǔ)所需的存儲(chǔ)開(kāi)銷和所提供的錯(cuò)誤率降低限定的空間中的不同點(diǎn)。原理上，這導(dǎo)致更高的控制器復(fù)雜性，但是實(shí)踐中在相同族(例如，bch-4和bch-16)中使用多個(gè)代碼可以保持復(fù)雜性得到控制。

控制器還負(fù)責(zé)將存儲(chǔ)組織成區(qū)域，每個(gè)區(qū)域具有不同的糾錯(cuò)強(qiáng)度?？刂破鲗^(qū)域至配置映射存儲(chǔ)在表中，該表駐留在控制器中且由預(yù)配置的精確的存儲(chǔ)區(qū)域支持，其在電力循環(huán)期間存留該映射。系統(tǒng)軟件將特殊的配置命令發(fā)送給控制器以分配和配置區(qū)域。一旦被配置，控制器使用所請(qǐng)求的地址和區(qū)域至配置映射中的信息確定該請(qǐng)求針對(duì)哪個(gè)區(qū)域和在為所述請(qǐng)求服務(wù)時(shí)使用的合適的糾錯(cuò)強(qiáng)度。不同區(qū)域的數(shù)目小(例如，在此示例中為8)，所以區(qū)域至配置映射可以支持可變大小區(qū)域并完全關(guān)聯(lián)。

實(shí)施修改的算法的代碼分配不同配置的存儲(chǔ)。假設(shè)存儲(chǔ)系統(tǒng)通過(guò)處理器地址空間可直接被訪問(wèn)，則每個(gè)位流可以簡(jiǎn)單地經(jīng)由持續(xù)對(duì)象接口被分配，并由頭部指向分配的空間。如果文件系統(tǒng)被使用，則塊中的所有存儲(chǔ)需要是相同的配置。文件系統(tǒng)提供在開(kāi)放流時(shí)指定存儲(chǔ)器配置的調(diào)用以及拼接多個(gè)流形成單個(gè)文件的調(diào)用。如果文件系統(tǒng)可能無(wú)變化或希望文件系統(tǒng)無(wú)變化，則多精確度存儲(chǔ)器(例如，動(dòng)態(tài)近似存儲(chǔ)基片)可被暴露為獨(dú)立的容積，提供使用近似存儲(chǔ)維持和服務(wù)圖像收集的“圖像存儲(chǔ)”，其中每個(gè)圖像可以被鏈接自主文件系統(tǒng)。操作系統(tǒng)或存儲(chǔ)控制器可以負(fù)責(zé)任何必需的維護(hù)任務(wù)，例如平均讀寫、刷新存儲(chǔ)器以限制隨時(shí)間的降質(zhì)、在電源故障之后重新配置存儲(chǔ)。

具有不同糾錯(cuò)的區(qū)域具有不同的元數(shù)據(jù)開(kāi)銷。如此，不同的區(qū)域需要不同數(shù)量的單元來(lái)存儲(chǔ)相同數(shù)目的數(shù)據(jù)位。整個(gè)存儲(chǔ)空間可以兩種方式之一被管理。靜態(tài)管理在制造時(shí)將存儲(chǔ)簡(jiǎn)單地劃分成多個(gè)區(qū)域。這種方法不靈活，它不允許不同比例的存儲(chǔ)專用于一個(gè)區(qū)域。第二種方法是允許區(qū)域的動(dòng)態(tài)重配置以匹配應(yīng)用需求。在此情況中，區(qū)域大小重調(diào)節(jié)導(dǎo)致附加的復(fù)雜性。假設(shè)存儲(chǔ)設(shè)備在制造時(shí)使所有區(qū)域默認(rèn)地被初始化為最強(qiáng)可用糾錯(cuò)，當(dāng)區(qū)域第一次被配置時(shí)，其密度增長(zhǎng)因此可用的大小也增大。應(yīng)對(duì)它的簡(jiǎn)單方式是將此區(qū)域暴露為兩個(gè)區(qū)域，一個(gè)具有重新配置之前的原始大小的區(qū)域和具有剩余存儲(chǔ)的虛擬區(qū)域。這使得尋址更簡(jiǎn)單。如果系統(tǒng)可以在別處容納剩余區(qū)域的內(nèi)容，則區(qū)域可以僅被重配置為更小的大小。

評(píng)估設(shè)置

定制仿真基礎(chǔ)設(shè)施用于多級(jí)單元仿真。質(zhì)量測(cè)量基于kodakpcd圖像集中768×512像素分辨率的24灰度級(jí)原始圖像。圖7a和圖7b分別概括了用于4級(jí)單元和8級(jí)單元的配置和參數(shù)設(shè)置。圖7a示出了均勻的(u)和偏置的(b)4級(jí)單元參數(shù)的表1。rt表示級(jí)別的平均電阻，rb表示級(jí)別的上邊界處的電阻。圖7b示出了均勻的(u)和偏置的(b)8級(jí)單元參數(shù)的表2。注意，與均勻的單元相比，偏置單元使目標(biāo)水平(logrt)和級(jí)別邊界(logrb)朝向低電阻移動(dòng)適當(dāng)?shù)牧?，這導(dǎo)致以增大的寫錯(cuò)誤為代價(jià)的較低的漂移所引致的錯(cuò)誤。偏置單元的寫錯(cuò)誤率根據(jù)應(yīng)用的特性被設(shè)置為10^-6。整體漂移錯(cuò)誤率可以通過(guò)均衡所有級(jí)別的漂移錯(cuò)誤率(除了第一級(jí)別和最后一個(gè)級(jí)別)而被最小化。單元在被寫入之后以清理間隔t＝10⁷(約3個(gè)月)被優(yōu)化。在清理期間，它們的原始目標(biāo)電阻被恢復(fù)。

所建議的系統(tǒng)由兩個(gè)度量評(píng)估：峰值信噪比(psnr)和存儲(chǔ)器密度。psnr逐個(gè)像素比較原始圖像與解碼圖像，其中解碼圖像包含來(lái)自有損壓縮算法(例如，量化)和存儲(chǔ)器子系統(tǒng)的錯(cuò)誤(在此情況中，未糾正的寫錯(cuò)誤和漂移錯(cuò)誤)。psnr值越高，原始圖像與重構(gòu)圖像之間的差別越小。

近似存儲(chǔ)器系統(tǒng)使用來(lái)自若干目標(biāo)psnr級(jí)別(即35db、38db、40db和42db)的圖像進(jìn)行評(píng)估。對(duì)于大多數(shù)圖像，40-42db范圍表示高圖像質(zhì)量且失真在視覺(jué)上幾乎無(wú)法察覺(jué)；然而38db和35db分別表示普通質(zhì)量和低質(zhì)量。由于近似存儲(chǔ)器系統(tǒng)中的非確定性錯(cuò)誤模式，每個(gè)圖像的100個(gè)樣本在該標(biāo)準(zhǔn)檢查程序(benchmark)中運(yùn)行并且使用最小psnr，這給出了重構(gòu)圖像的質(zhì)量的下界。存儲(chǔ)器密度被定義為由單元存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)位的數(shù)目。易出錯(cuò)存儲(chǔ)器(例如，pcm)通常使用糾錯(cuò)碼(ecc)以從某一數(shù)目的錯(cuò)誤恢復(fù)。糾錯(cuò)位的存儲(chǔ)開(kāi)銷可以使存儲(chǔ)器密度降低。

仿真結(jié)果

為pcm近似存儲(chǔ)基片剪裁ptc圖像編碼算法的優(yōu)點(diǎn)可以從下面的結(jié)果看出。

圖8示出了比較具有和不具有偏置的2級(jí)單元、4級(jí)單元和8級(jí)元的峰值信噪比(psnr)與每個(gè)圖像像素的存儲(chǔ)器單元數(shù)目的曲線圖。此曲線圖以質(zhì)量相對(duì)存儲(chǔ)器區(qū)域示出了完全優(yōu)化設(shè)計(jì)和中間備選與slcpcm上的ptc的比較。存儲(chǔ)器區(qū)域(x軸)由正被使用的存儲(chǔ)器單元的數(shù)目測(cè)量，規(guī)范化為像素中的圖像大小。y軸示出了已經(jīng)被編碼和存儲(chǔ)在近似存儲(chǔ)器持續(xù)清理間隔(10⁷s)之后的重構(gòu)圖像質(zhì)量。由于高密度存儲(chǔ)器單元常常經(jīng)受較高錯(cuò)誤率，所以圖像質(zhì)量和存儲(chǔ)器區(qū)域不想稱。如此，曲線越往左，其表示的質(zhì)量相對(duì)存儲(chǔ)器區(qū)域均衡越好。

從右到左，最差的性能來(lái)自slcpcm(“2lc”)上的ptc算法，質(zhì)量與區(qū)域權(quán)衡僅由量化因素控制，之前建議的三級(jí)的pcm(“3lc”)得到密度的1.58×(log23)增加而沒(méi)有編碼圖像的任何質(zhì)量損耗。然而，處理基變換的電路向存儲(chǔ)器系統(tǒng)接口添加了復(fù)雜性。相比之下，不要求復(fù)雜的基變換電路的偏置的4級(jí)單元(“bias4lc”)帶來(lái)較高的密度(2lc的1.85×)，同時(shí)仍然維持相同級(jí)別的圖像質(zhì)量。偏置的僅有代價(jià)是設(shè)計(jì)時(shí)單元級(jí)別和邊界的優(yōu)化。

最后，可以在左側(cè)看到三個(gè)偏置的8級(jí)單元配置：具有徹底糾錯(cuò)的偏置的8級(jí)單元(“bias8lctc”)、具有選擇性糾錯(cuò)的偏置的8級(jí)單元(“bias8lcsc”)和具有理想的糾錯(cuò)的8級(jí)單元(“理想的8lc”)。注意，8級(jí)單元配置使用糾錯(cuò)，因?yàn)樵诖嗣芏热绻皇褂眉m錯(cuò)質(zhì)量將急劇下降(10db范圍，其是不可接受的)。特定地，所示的配置包括徹底且等同地應(yīng)用于整個(gè)存儲(chǔ)的糾錯(cuò)(bias8lctc)、基于算法的需要應(yīng)用的選擇性糾錯(cuò)(近似感知)(bias8lcsc)以及不具有存儲(chǔ)開(kāi)銷且糾正所有錯(cuò)誤的理想的糾錯(cuò)機(jī)制(理想的8lc)。

盡管獲得相對(duì)2lc2.28×的密度，但是bias8lctc使用比維持高質(zhì)量必要的糾錯(cuò)強(qiáng)度更大的糾錯(cuò)強(qiáng)度。相反，通過(guò)為每個(gè)編碼位類別仔細(xì)選擇合適的ecc方案，bias8lcsc實(shí)現(xiàn)相對(duì)2lc2.73×的密度(比理想的8級(jí)單元密度增益(即3×)低10％以下)，同時(shí)將質(zhì)量損耗維持在可接受的級(jí)別(<1db損耗)。

不同編碼位對(duì)重構(gòu)圖像的質(zhì)量的影響被評(píng)估。可能希望將編碼圖像的質(zhì)量損耗保持在1db內(nèi)。例如，40db的目標(biāo)質(zhì)量?jī)H允許下降至39db。為了評(píng)估錯(cuò)誤對(duì)編碼位類型的作用，跨所有宏塊評(píng)估控制位、行程長(zhǎng)度位和精細(xì)位。

圖9示出了針對(duì)近似位流的psnr的曲線圖，其對(duì)在變化的誤碼率的情況下的向精確基片和近似基片的控制位—行程長(zhǎng)度位—精細(xì)位的分配進(jìn)行比較位位位位位。當(dāng)不同的近似位流用于三個(gè)位流時(shí)，圖像質(zhì)量被顯示下降。在圖例中，p表示精確基片，a表示具有沿x軸變化的位誤碼率(ber)的近似基片。第一個(gè)字母表示控制位，第二個(gè)字母表示行程長(zhǎng)度位，第三個(gè)字母表示精細(xì)位。

直觀地，控制位比行程長(zhǎng)度位對(duì)精確度更為關(guān)鍵，然后是精細(xì)位。圖9通過(guò)基于位的類型對(duì)位子集應(yīng)用可變的錯(cuò)誤率以及通過(guò)測(cè)量所導(dǎo)致的質(zhì)量下降證實(shí)了這個(gè)觀點(diǎn)。所有圖像都以40db的目標(biāo)質(zhì)量被編碼。每個(gè)曲線標(biāo)有三個(gè)字母，表示錯(cuò)誤率(x軸)分別被應(yīng)用(a)或未被應(yīng)用(p)于控制位、行程長(zhǎng)度位和精細(xì)位中的每一個(gè)。

如圖9中的曲線圖所示，p-p-p沒(méi)有任何失效并將質(zhì)量維持在40db。精細(xì)位對(duì)圖像質(zhì)量的影響最少，如此，p-p-a可容忍相當(dāng)高的錯(cuò)誤率(此曲線僅在ber到達(dá)10^-4時(shí)開(kāi)始掉落)。接下來(lái)，p-a-p和p-a-a(引入了行程長(zhǎng)度錯(cuò)誤)可容忍高達(dá)10^-7的錯(cuò)誤率且不具有圖像質(zhì)量下降或具有非常少的圖像質(zhì)量下降。控制位是錯(cuò)誤最敏感的(a-p-p和a-a-a)，而且當(dāng)錯(cuò)誤率超過(guò)質(zhì)量10^-7時(shí)質(zhì)量迅速下降。此分析支持選擇性地調(diào)節(jié)糾錯(cuò)，從而維持控制位和行程長(zhǎng)度位的較低錯(cuò)誤率(10^-7)和精細(xì)位的較高錯(cuò)誤率的理念。由于精細(xì)位與其它類型的位的錯(cuò)誤率要求的大差距，精細(xì)錯(cuò)誤率被固定在10^-3，帶來(lái)1db質(zhì)量下降預(yù)算的0.2db。

接下來(lái)，研究了不同宏塊對(duì)質(zhì)量的作用。圖10示出了具有針對(duì)指定的宏塊(mb)中的控制(ctrl)位和行程長(zhǎng)度(rl)位的具有增加的錯(cuò)誤率的psnr的曲線圖位位。在每個(gè)仿真中，指示的mb之外的ctrl位和rl位使用10^-16的ber，精細(xì)位使用10^-3的ber。

如上所述，保持有最低頻系數(shù)的第一宏塊對(duì)編碼圖像質(zhì)量起到了最重要的作用。圖10通過(guò)將強(qiáng)糾錯(cuò)(10^-16的錯(cuò)誤率)應(yīng)用于總共128宏塊的編碼圖像的第一n個(gè)宏塊、將可變的錯(cuò)誤率應(yīng)用于其余塊的控制位和行程長(zhǎng)度位、以及將固定的糾錯(cuò)(錯(cuò)誤率10^-3)應(yīng)用于所有塊的精細(xì)位來(lái)證明此陳述。

如所預(yù)測(cè)的，保護(hù)第一宏塊的控制位和行程長(zhǎng)度位的ctrl&rl(mb2-128)與使第一宏塊留在與其它宏塊相同的錯(cuò)誤率的ctrl&rl(mb1-128)相比實(shí)質(zhì)地提高了質(zhì)量。另一方面，保護(hù)附加的宏塊具有遞減的收益。這些結(jié)果建議使用商用錯(cuò)誤率(10^-16)的強(qiáng)糾錯(cuò)保護(hù)第一宏塊的控制位和行程長(zhǎng)度位、然后用中等強(qiáng)度碼(10^-6)保護(hù)其余的控制位和行程長(zhǎng)度位將質(zhì)量完好地保持在1db下降限制內(nèi)。

在具有針對(duì)容錯(cuò)類別的目標(biāo)錯(cuò)誤率的情況下，焦點(diǎn)轉(zhuǎn)向使pcm基片達(dá)到這些標(biāo)準(zhǔn)。首先，基片通過(guò)經(jīng)由偏置優(yōu)化單元被優(yōu)化用于任意清理率(10⁷s或近似3個(gè)月)。圖11示出了隨均勻的和偏置的pcm單元的時(shí)間的組合的原始誤碼率(rber)的曲線圖位。這里，示出了對(duì)于4級(jí)單元和8級(jí)單元而言偏置對(duì)錯(cuò)誤率的作用，報(bào)告了所有級(jí)別的組合的錯(cuò)誤率。由于漂移作用，錯(cuò)誤率隨時(shí)間增長(zhǎng)。

最初，4級(jí)和均勻的8級(jí)單元(均勻的4lc和均勻的8lc)被使用。如所期望的，4級(jí)單元的錯(cuò)誤率總是低于8級(jí)單元的錯(cuò)誤率，因?yàn)檩^少的級(jí)別允許更多的空間用于每級(jí)別的漂移。然而，即使僅在寫入之后的1個(gè)小時(shí)，兩種類型的單元開(kāi)始呈現(xiàn)過(guò)度高的錯(cuò)誤率。相反，偏置的4lc在該時(shí)間范圍保持極低的漂移錯(cuò)誤率(10¹⁰s處的10^-20)。偏置的4lc的原始位誤碼率(rber)由寫入錯(cuò)誤占據(jù)主導(dǎo)。將最高密度與相當(dāng)?shù)湾e(cuò)誤率結(jié)合的偏置的8lc在10⁷s處提供大約10^-3的錯(cuò)誤率的良好權(quán)衡，比均勻的8lc低2個(gè)數(shù)量級(jí)。幸運(yùn)地，其還滿足最多容錯(cuò)位(即，精細(xì)位)的需求。這允許不對(duì)所有這些位使用糾錯(cuò)，從而消除了不必要的元數(shù)據(jù)開(kāi)銷。

圖12示出了對(duì)均勻的和偏置的pcm單元進(jìn)行比較的具有增大的清理間隔的密度的曲線圖。圖12提供了哪個(gè)單元配置在示例性實(shí)施方式的整體密度與清理開(kāi)銷之間提供最佳權(quán)衡的觀點(diǎn)，該示例性實(shí)施方式包括糾錯(cuò)以將不可糾錯(cuò)的誤碼率(uber)維持在商用錯(cuò)誤率(10^-16)位。2lc和3lc單元具有如精確存儲(chǔ)器一樣低的rber，因而不需要糾錯(cuò)。3lc提供了2lc的1.58×的更高密度。均勻的單元(即，4lc、8lc和16lc)的密度盡管對(duì)于短清理間隔(太短以致于不引人注意)高，但是在較長(zhǎng)的間隔因?yàn)槠埔洛e(cuò)誤快速產(chǎn)生而急劇下降。相反，偏置抑制了漂移錯(cuò)誤率的顯著增長(zhǎng)：bias4lc具有穩(wěn)定的1.86×密度增益(由寫錯(cuò)誤引起的)，bias8lc經(jīng)歷更加平滑的密度下降從而在大約3個(gè)月(10⁷s)之后實(shí)現(xiàn)了2.28×的密度提高。

一旦算法錯(cuò)誤率要求被確定，并且基片被優(yōu)化用于最低可能錯(cuò)誤率，算法和基片可以經(jīng)由糾錯(cuò)進(jìn)行匹配。這依賴于理解糾錯(cuò)機(jī)制的存儲(chǔ)開(kāi)銷與其糾正力量之間的權(quán)衡。圖13示出了比較512數(shù)據(jù)位塊的糾錯(cuò)碼(ecc)的容量與開(kāi)銷的曲線圖。在圖13中，提供了各種糾錯(cuò)機(jī)制(具有存儲(chǔ)開(kāi)銷)、以及原始位誤碼率(rber)與不可糾錯(cuò)的位誤碼率(uber)之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系。

單糾錯(cuò)和雙檢錯(cuò)(secded)ecc在72位中糾正一個(gè)錯(cuò)誤并檢測(cè)多達(dá)兩個(gè)錯(cuò)誤，每個(gè)bch碼糾正512數(shù)據(jù)位加開(kāi)銷中多達(dá)指示數(shù)目的錯(cuò)誤。bias8lc單元已經(jīng)滿足精細(xì)位的需求，所以它們不需要任何糾正。對(duì)于第一宏塊中的控制位和行程長(zhǎng)度位，期望一種糾正機(jī)制接受10^-3的rber并產(chǎn)生10^-16的uber。bch-16是以最低存儲(chǔ)開(kāi)銷(31.25％)提供此容量的代碼。幸運(yùn)地，需要這種強(qiáng)糾錯(cuò)的位僅占所有位的一小部分(2.13％)。最后，對(duì)于其余的81.67％位，bch-6以11.7％的開(kāi)銷提供10^-6uber。

還值得注意的是，隨著rber增大，維持相同uber所需的代碼強(qiáng)度迅速增長(zhǎng)。這突出了偏置的價(jià)值：要不是其使錯(cuò)誤率降低2個(gè)量級(jí)，8級(jí)單元設(shè)計(jì)將提供如此高的rber，以致于糾正所有錯(cuò)誤的開(kāi)銷將過(guò)高。

為偏置優(yōu)化所選擇的清理周期選擇在某種程度上是任意的。為了說(shuō)明使用具有其它清理間隔的相同的描述的單元設(shè)計(jì)的效果(所以單元被“超出規(guī)定地”用于不同的清理間隔)，在不同的清理間隔上執(zhí)行仿真。如果間隔短于規(guī)定，則寫入錯(cuò)誤占據(jù)主導(dǎo)；如果間隔較長(zhǎng)，則代替地漂移錯(cuò)誤占據(jù)主導(dǎo)。

圖14示出了圖示ecc存儲(chǔ)開(kāi)銷與清理間隔之間的權(quán)衡的圖表。對(duì)于每列，第一行中的代碼被應(yīng)用于徹底糾錯(cuò)(tc)中的所有位；選擇性糾錯(cuò)(sc)將第一行ecc用于mb1中的控制和行程長(zhǎng)度位，將第二行ecc用于其它mb中的控制和行程長(zhǎng)度位，并留下所有的精細(xì)位不被保護(hù)。第三行示出了用于sc的總開(kāi)銷。在圖14中，可以看出糾錯(cuò)選擇針對(duì)不同的清理間隔如何變化(假設(shè)<1db質(zhì)量下降)。

圖14中的圖表在每個(gè)間隔將徹底糾錯(cuò)(bias8lctc)與選擇性糾錯(cuò)(bias8lcsc)并列比較。隨著清理間隔增大(朝向x軸右側(cè))，必須采用更強(qiáng)的ecc機(jī)制抑制漂移錯(cuò)誤率的增長(zhǎng)，這導(dǎo)致更高的存儲(chǔ)開(kāi)銷。在另一方面，較大的間隔減少了系統(tǒng)功耗、由數(shù)據(jù)移動(dòng)引起的帶寬開(kāi)銷和由清理產(chǎn)生的校驗(yàn)位計(jì)算。

盡管10⁷秒被選擇作為密的近似圖像存儲(chǔ)系統(tǒng)的目標(biāo)清理間隔，但是如果更高的密度是最優(yōu)先的，則對(duì)其它系統(tǒng)而言更短的間隔也是可接受的。然而這些結(jié)果的中心思想是：僅在需要時(shí)選擇性地應(yīng)用糾錯(cuò)可以顯著地減少密度損失同時(shí)使存儲(chǔ)器具有算法要求的錯(cuò)誤率，如每對(duì)線條中的巨大差別所證明的。通過(guò)包括偏置(以10⁷的清理間隔被優(yōu)化)，僅需要10.22％(從幾乎32％下降到)的存儲(chǔ)開(kāi)銷，這導(dǎo)致可以達(dá)到2級(jí)基線的2.7×的存儲(chǔ)密度。

盡管所建議的圖像編碼算法和近似存儲(chǔ)器的協(xié)同設(shè)計(jì)基于多級(jí)別pcm進(jìn)行研究，但是框架容易地適用于其它技術(shù)，例如閃存，尤其多級(jí)別閃存(例如，tlcnand閃存)。在這些設(shè)備中，ecc(bch和ldpc是常見(jiàn)的)被應(yīng)用于512字節(jié)(或更大，例如1024字節(jié))的扇區(qū)。圖15示出了比較512字節(jié)塊數(shù)據(jù)(典型地閃存)的ecc的容量與存儲(chǔ)開(kāi)銷的曲線圖。每個(gè)代碼可以糾正512字節(jié)閃存扇區(qū)中的指示數(shù)目的錯(cuò)誤和增擴(kuò)的ecc校驗(yàn)位。

現(xiàn)有研究報(bào)告tlcnand閃存設(shè)備具有初始的10^-4的rber，其隨程序/擦除循環(huán)的數(shù)目逐漸增加。由此，tlc閃存可為存儲(chǔ)mb1中的控制和行程長(zhǎng)度位的單元使用bch-16，為其余的控制和行程長(zhǎng)度的位使用bch-6，并且留下精細(xì)位不被糾錯(cuò)。這共同導(dǎo)致比slc高的2.96×的密度同時(shí)維持<1db質(zhì)量損耗。然而，這些數(shù)字僅適用于全新的設(shè)備。rber隨同程序/擦除循環(huán)增大，所以逐漸要求更強(qiáng)的ecc。例如，rber在大致3000個(gè)程序/擦除循環(huán)之后達(dá)到10^-3。此時(shí)，選擇性糾錯(cuò)和徹底糾錯(cuò)的密度改進(jìn)分別降低至2.88×和2.49×，使選擇性糾錯(cuò)更具吸引力。

由此，協(xié)同設(shè)計(jì)的圖像編碼和存儲(chǔ)機(jī)制提供更密的近似存儲(chǔ)。通過(guò)標(biāo)識(shí)編碼位對(duì)輸出圖像質(zhì)量的相對(duì)重要性和根據(jù)所標(biāo)識(shí)的相對(duì)重要性執(zhí)行糾錯(cuò)，可以增大存儲(chǔ)容量。級(jí)別偏置可被進(jìn)一步并入存儲(chǔ)中以降低經(jīng)受漂移的基片中的錯(cuò)誤率。示例性案例研究的結(jié)果是2.7×的存儲(chǔ)密度增加和少許質(zhì)量下降(小于1db)。盡管在本文中特定討論了ptc圖像編碼和pcm，但是所描述的系統(tǒng)和技術(shù)適用于其它存儲(chǔ)基片和對(duì)頻域信號(hào)進(jìn)行編碼隨后進(jìn)行熵編碼的其它算法，例如音頻和視頻編解碼。

為了修改示例性圖像編碼算法，開(kāi)發(fā)了一種方法以確定由特定編碼算法建立的編碼位的相對(duì)重要性。這些位然后可被單獨(dú)存儲(chǔ)在近似存儲(chǔ)基片的特別被優(yōu)化用于編碼位的相對(duì)重要性的區(qū)域中。這些區(qū)域中的每個(gè)通過(guò)應(yīng)用特定的糾錯(cuò)碼(選擇性糾錯(cuò))匹配至它們所存儲(chǔ)的位的容錯(cuò)，但是其它方法是可能的。位的容錯(cuò)越高，空間節(jié)省越高。算法修改可由被給予由存儲(chǔ)硬件提供的各種糾錯(cuò)選項(xiàng)以及它們的相應(yīng)錯(cuò)誤率的圖像編碼的程序員專家實(shí)現(xiàn)。最終的算法被封裝到庫(kù)中。

此協(xié)同操作設(shè)計(jì)工作可由運(yùn)送它們的硬件以及支持的庫(kù)的存儲(chǔ)器制造商、或由設(shè)計(jì)包括數(shù)字成像的產(chǎn)品的系統(tǒng)集成商承擔(dān)，其中庫(kù)從不被暴露。這些產(chǎn)品的最終用戶可以與用戶如何與有損編碼算法例如當(dāng)今的jpeg交互的類似方式設(shè)置圖像的期望質(zhì)量。因?yàn)閺挠脩舻慕嵌葋?lái)看由近似存儲(chǔ)導(dǎo)致的錯(cuò)誤僅是圖像質(zhì)量損耗的一個(gè)或多個(gè)源，所以這是可能的。

所描述的近似感知編碼算法的某些實(shí)施方式可被實(shí)現(xiàn)為計(jì)算機(jī)過(guò)程、計(jì)算機(jī)系統(tǒng)、或制品例如計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品或計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)。本文描述的某些方法和過(guò)程可被實(shí)施為代碼和/或數(shù)據(jù)，它們可被存儲(chǔ)在一個(gè)或多個(gè)計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)中。本發(fā)明的某些實(shí)施方式設(shè)想到使用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)形式的機(jī)器，在該計(jì)算機(jī)中指令集在被執(zhí)行時(shí)使系統(tǒng)執(zhí)行上面討論的方法中的任一個(gè)或多個(gè)。某些計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品可以是由計(jì)算機(jī)系統(tǒng)可讀且對(duì)用于執(zhí)行計(jì)算機(jī)過(guò)程的指令的計(jì)算機(jī)程序進(jìn)行編碼的一個(gè)或多個(gè)計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)。計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)可以是任意可用的計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)或可由計(jì)算機(jī)系統(tǒng)接入的通信媒介。

通信媒介包括包含例如計(jì)算機(jī)可讀指令、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、程序模塊、或其它數(shù)據(jù)的通信信號(hào)從一個(gè)系統(tǒng)傳輸至另一系統(tǒng)所借助的媒介。通信媒介可包括導(dǎo)波型傳輸媒介例如電纜和電線(例如，光纖、同軸電纜等)和無(wú)線(非導(dǎo)波型傳輸)媒介例如可傳播能量波的聲波、電磁波、rf、微波和紅外線。載波和可包含可由計(jì)算機(jī)系統(tǒng)使用的數(shù)據(jù)的其它傳播信號(hào)自身不是“計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)”。真正地，計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)明確地不由載波或傳播信號(hào)構(gòu)成。

本發(fā)明的某些方面提供了下面的非限制性實(shí)施方式：

示例1.一種對(duì)單級(jí)單元或可變的多級(jí)單元存儲(chǔ)上的數(shù)據(jù)編碼的方法，包括：接收來(lái)自應(yīng)用的編碼數(shù)據(jù)的塊以及至少重要性屬性，重要性屬性與編碼數(shù)據(jù)的塊相關(guān)聯(lián)，重要性屬性指示來(lái)自解碼編碼數(shù)據(jù)的輸出質(zhì)量中的塊的位的相對(duì)錯(cuò)誤敏感性；以及至少根據(jù)重要性屬性將編碼數(shù)據(jù)的塊指派給存儲(chǔ)器的存儲(chǔ)器地址或特定區(qū)域，其中存儲(chǔ)器至少具有兩個(gè)精確度級(jí)別。

示例2.根據(jù)示例1的方法，其中至少根據(jù)重要性屬性將編碼數(shù)據(jù)的塊指派給存儲(chǔ)器的存儲(chǔ)器地址或特定區(qū)域包括：響應(yīng)于重要性屬性指示相對(duì)低的錯(cuò)誤敏感性，將塊指派給存儲(chǔ)器的低精確度級(jí)別區(qū)域；響應(yīng)于重要性屬性指示相對(duì)中等的錯(cuò)誤敏感性，將塊指派給存儲(chǔ)器的中等精確度級(jí)別區(qū)域；以及響應(yīng)于重要性屬性指示對(duì)錯(cuò)誤相對(duì)高的敏感性，將塊指派給存儲(chǔ)器的高精確度級(jí)別區(qū)域。

示例3.根據(jù)示例1或2的方法，其中至少兩個(gè)精確度級(jí)別包括低精確度級(jí)別、中等精確度級(jí)別和高精確度級(jí)別，低精確度級(jí)別比中等精確度級(jí)別和高精確度級(jí)別在每個(gè)單元存儲(chǔ)更多的位，高精確度級(jí)別具有比中等精確度級(jí)別更多的糾錯(cuò)開(kāi)銷。

示例4.根據(jù)示例1-3的任一個(gè)的方法，進(jìn)一步包括：接收應(yīng)用的應(yīng)用類型的指示；以及根據(jù)應(yīng)用類型指派閾值級(jí)別，以執(zhí)行用于至少兩個(gè)精確度級(jí)別中的至少一個(gè)精確度級(jí)別的單元中的值的范圍的偏置。

示例5.根據(jù)示例1-4的任一個(gè)的方法，進(jìn)一步包括：基于用于應(yīng)用的位模式的出現(xiàn)頻率，將二進(jìn)制值指派給用于至少兩個(gè)精確度級(jí)別中的至少一個(gè)精確度級(jí)別的單元中的范圍，其中指派編碼數(shù)據(jù)的塊進(jìn)一步根據(jù)用于來(lái)自應(yīng)用的編碼數(shù)據(jù)的位模式。

示例6.根據(jù)示例1-5的任一個(gè)的方法，其中存儲(chǔ)器包括具有至少兩種類型的可用糾錯(cuò)開(kāi)銷的單級(jí)單元存儲(chǔ)器。

示例7.根據(jù)示例1-6的任一個(gè)的方法，其中存儲(chǔ)器包括具有至少兩個(gè)不同密度的區(qū)域的多級(jí)單元存儲(chǔ)器。

示例8.根據(jù)示例1-7的任一個(gè)的方法，其中存儲(chǔ)器包括具有至少兩種類型的可用糾錯(cuò)開(kāi)銷的多級(jí)單元存儲(chǔ)器。

示例9.根據(jù)示例1-8的任一個(gè)的方法，其中應(yīng)用包括近似感知圖像編碼算法。

示例10.一個(gè)或多個(gè)計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)，計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)具有存儲(chǔ)于其上的用于近似感知圖像編碼算法的指令，指令在由處理器執(zhí)行時(shí)引導(dǎo)處理器：為近似感知編碼算法的輸出數(shù)據(jù)位標(biāo)識(shí)至少兩個(gè)輸出質(zhì)量重要性級(jí)別；以及根據(jù)輸出數(shù)據(jù)位的經(jīng)標(biāo)識(shí)的輸出質(zhì)量重要性級(jí)別分割輸出數(shù)據(jù)位。

示例11.根據(jù)示例10的介質(zhì)，其中引導(dǎo)處理器標(biāo)識(shí)至少兩個(gè)輸出質(zhì)量重要性級(jí)別的指令引導(dǎo)處理器：將圖像的像素從空間域轉(zhuǎn)換成頻率域；以及將編碼低頻分量的系數(shù)指派給指示高錯(cuò)誤敏感性的重要性屬性，以及將編碼高頻分量的系數(shù)指派給指示較低錯(cuò)誤敏感性的重要性屬性。

示例12.根據(jù)示例11的介質(zhì)，其中引導(dǎo)處理器將編碼低頻分量的系數(shù)指派給指示高錯(cuò)誤敏感性的重要性屬性以及將編碼高頻分量的系數(shù)指派給指示較低錯(cuò)誤敏感性的重要性屬性的指令包括引導(dǎo)處理器執(zhí)行以下動(dòng)作的指令：將類似頻率的頻率系數(shù)匯聚到向量中，使得落入相對(duì)低頻率系數(shù)范圍內(nèi)的頻率系數(shù)被聚集在向量的開(kāi)頭并且落入相對(duì)高頻率系數(shù)范圍內(nèi)的頻率系數(shù)朝向向量的尾部被聚集，而落入相對(duì)中間頻率系數(shù)范圍內(nèi)的頻率系數(shù)被聚集在其間；將向量劃分成宏塊；以及執(zhí)行宏塊的熵編碼以生成編碼宏塊，編碼宏塊包括控制位、行程長(zhǎng)度位和附加的精細(xì)位。

示例13.根據(jù)示例12的介質(zhì)，其中頭部和第一宏塊的控制位和行程長(zhǎng)度位被指派給指示較高錯(cuò)誤敏感性的重要性屬性；除了第一宏塊以外的宏塊的控制位和行程長(zhǎng)度位被指派給指示中等錯(cuò)誤敏感性的重要性屬性；并且其中附加的精細(xì)位被指派給指示較低錯(cuò)誤敏感性的重要性屬性。

示例14.根據(jù)示例11的介質(zhì)，進(jìn)一步包括存儲(chǔ)于其上的指令，該指令在由處理器執(zhí)行時(shí)引導(dǎo)處理器為近似感知算法指示特定位模式的頻率。

示例15.一種系統(tǒng)，包括：處理系統(tǒng)；一個(gè)或多個(gè)計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)，一個(gè)或多個(gè)計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)包括至少一個(gè)近似存儲(chǔ)；被存儲(chǔ)在一個(gè)或多個(gè)計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)中的至少一個(gè)計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)上的操作或文件系統(tǒng)，操作或文件系統(tǒng)在由處理系統(tǒng)執(zhí)行時(shí)引導(dǎo)處理系統(tǒng)：至少根據(jù)指示編碼數(shù)據(jù)的塊的容錯(cuò)率的重要性屬性，將編碼數(shù)據(jù)的塊指派給至少一個(gè)近似存儲(chǔ)的存儲(chǔ)器地址或特定區(qū)域。

示例16.根據(jù)示例15的系統(tǒng)，其中操作或文件系統(tǒng)進(jìn)一步引導(dǎo)處理器系統(tǒng)：指定用于近似存儲(chǔ)的存儲(chǔ)器配置。

示例17.根據(jù)示例16的系統(tǒng)，其中用以指定用于近似存儲(chǔ)的存儲(chǔ)器配置的指令引導(dǎo)處理系統(tǒng)：根據(jù)應(yīng)用的應(yīng)用類型提供閾值級(jí)別，以執(zhí)行用于特定區(qū)域中的單元的值的范圍的偏置，編碼數(shù)據(jù)的塊從應(yīng)用被接收。

示例18.根據(jù)示例16或17的系統(tǒng)，其中用以指定用于近似存儲(chǔ)的存儲(chǔ)器配置的指令指引處理系統(tǒng)：基于重要性屬性為特定區(qū)域中的單元提供糾錯(cuò)級(jí)別的指示。

示例19.根據(jù)示例16-18的任一個(gè)的系統(tǒng)，基于用于應(yīng)用的位模式的出現(xiàn)頻率，將二進(jìn)制值指派給用于至少兩個(gè)精確度級(jí)別中的至少一個(gè)精確度級(jí)別的單元中的范圍，其中指派編碼數(shù)據(jù)的塊進(jìn)一步根據(jù)用于來(lái)自應(yīng)用的編碼數(shù)據(jù)的位模式。

示例20.根據(jù)示例15-19的任一個(gè)的系統(tǒng)，其中將編碼數(shù)據(jù)的塊指派給至少一個(gè)近似存儲(chǔ)的存儲(chǔ)器地址或特定區(qū)域的指令引導(dǎo)處理系統(tǒng)寫入指示與編碼數(shù)據(jù)的塊相關(guān)聯(lián)的精確度級(jí)別的標(biāo)記。

示例21.根據(jù)示例15-20的任一個(gè)的系統(tǒng)，其中操作或文件系統(tǒng)進(jìn)一步引導(dǎo)處理系統(tǒng)：為近似感知應(yīng)用提供應(yīng)用編程接口以指示待被存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)的重要性屬性。

示例22.一種用于執(zhí)行示例1-9的任一個(gè)的方法的系統(tǒng)或產(chǎn)品。

示例23.一種系統(tǒng)，包括：用于接收來(lái)自應(yīng)用的編碼數(shù)據(jù)的塊以及至少重要性屬性的裝置，重要性屬性與編碼數(shù)據(jù)的塊相關(guān)聯(lián)，重要性屬性指示來(lái)自解碼編碼數(shù)據(jù)的輸出質(zhì)量中的塊的位的相對(duì)錯(cuò)誤敏感性；以及用于至少根據(jù)重要性屬性將編碼數(shù)據(jù)的塊指派給存儲(chǔ)器的存儲(chǔ)器地址或特定區(qū)域的裝置，其中存儲(chǔ)器至少具有兩個(gè)精確度級(jí)別。

應(yīng)該理解，本文描述的示例和實(shí)施方式僅用于說(shuō)明目的，對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員教導(dǎo)其各種修改或改變并且修改或改變包括在本申請(qǐng)的精神和范圍內(nèi)。

盡管主題用結(jié)構(gòu)特征和/或動(dòng)作專用的語(yǔ)言描述，但是將理解，所附權(quán)利要求中定義的主題不一定限于上述的特定的特征或動(dòng)作。然而，上述的特定的特征和動(dòng)作作為實(shí)現(xiàn)權(quán)利要求的示例被公開(kāi)，其它等同的特征和動(dòng)作旨在權(quán)利要求的范圍內(nèi)。