Rocket - util - ECC

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介绍ECC（Error Correcting Code/Error Checking and Correcting）的实现框架。不涉及编码的具体实现细节。

 

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1. 码：Code

 

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所有编码（如奇偶校验码、海明码）的抽象父类。

 

包含如下几个方面：

a. 能否检错：canDetect；

b. 能否纠错：canCorrect；

c. width()：输入为数据的宽度，输出为编码后码文的宽度，一般情况下为数据和监督码的宽度之和；

d. encode(x)：把数据x进行编码，并输出编码后的码文；

e. decode(y)：对码文y进行解码，输出解码结果Decoding；

f. swizzle(x)：参考注释；

 

2. 解码结果：Decoding

 

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Decoding为解码结果，包含如下几个方面：

a. uncorrected：码文中未纠错的数据，即码文中的原始数据；

b. corrected: 使用监督码纠错之后的数据，即解码的输出结果；

c. correctable：根据各种码的实现，correctable意义为：有没有进行纠错；

d. uncorrectable：根据各种码的实现，uncorrectable的意义为：解码输出的结果是否正确；

e. error：是否包含错误，无论是否可以纠正的错误，都视为错误；

 

correctable/uncorrectable的命名是有问题的，词不达意，且造成误解。

 

从字面意思上看，correctable和uncorrectable应该相反，即correctable = !uncorrectable，为什么会定义两个呢？所以不能从字面意思上理解，他们代表了两个不同的意义。

 

correctable和uncorrectable分别代表能修正的错误位和不能修正的错误位？也不是，两者的类型皆为Bool，而非UInt。

 

单从命名上无法推知他们的意义。

 

参考IdentityCode/ParityCode/SECCode的实现之后，推知两者的意义分别为：

a. correctable：有没有进行纠错；

b. uncorrectable：解码输出的结果是否正确，即corrected的值是否正确（是否存在不可挽回的错误）；

 

即两者标识从原始数据（uncorrected）到最终数据（corrected）过程中的两个情况：

a. 是否发生了纠错；

b. 是否纠正了错误；

 

为了提高可读性，个人尝试对Decoding改名如下：

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PS. 因为对码研究有限，这个修改未必正确，提请注意。

 

再回过头来看uncorrectable的注释：

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因为uncorrectable是对纠错结果的标识，如果uncorrectable为真，则存在不可挽回的错误，即不可纠正的错误，那么有没有发生过纠错（由correctable标识）就无关紧要了。

 

3. IdentityCode

 

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相同编码。

a. 没有检错能力：def canDetect = false

b. 没有纠错能力：def canCorrect = false

c. 码文宽度与数据宽度相同：def width(w0: Int): Int = w0

d. 码文与数据相同，没有监督码：

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e. swizzle：没有研究；

f. decode:

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重构之后为：

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a. 码文中的原始数据（raw）为y，即全部都是原始数据，不存在监督码；

b. 最终输出的数据（out）为y；

c. 是否发生过纠错（corrected）：没有；

这里存在两个层次：首先IdentityCode没有纠错能力，进而也没有发生纠错；

d. 是否存在不可纠正的错误（uncorrectable）：没有；

这个没有是因为IdentityCode没有检错能力，不知道是否存在错误；

 

4. ParityCode

 

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奇偶检验码。

a. 能够检错：def canDetect: Boolean = true

b. 不能纠错：def canCorrect: Boolean = false

c. 含有1位监督码：def width(w0: Int): Int = w0+1

d. 使用逐位异或计算奇偶校验码：def encode(x: UInt, poison: Bool = Bool(false)): UInt = Cat(x.xorR ^ poison, x)

e. decode:

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其中：

a. 码文中的数据（raw）为去掉最高的奇偶校验码：val raw: UInt = y(y.getWidth-2,0)

b. 最终输出的数据（out）为raw：不具备纠错能力；

c. 是否发生过纠错（corrected）：没有，同IdentityCode；

d. 是否存在不可挽回的错误：因为没有纠错能力，所以只要发生错误，即是不可挽回的错误。检错通过对码文逐位异或实现。如果结果为0，则没检测到错误（检错能力有限，不代表没有错误）；如果结果为1，则检测到错误。

 

5. SECCode

 

既能检错，又能纠错的单个错误校正码（single-error-correcting）。这里不具体研究其实现，只研究decode输出的Decoding。

 

监督码的值代表发生错误的位：

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其中：

a. 码文中的原始数据（raw）：y(k-1, 0)，除去监督码；

b. 最终输出的数据（out）为纠错后的数据，把检测到错误的位反转：val out: UInt = raw ^ sysBadBitOH

c. 是否发生过纠错（corrected）：如果监督码不为0，则发生了纠错：val corrected: Bool = syndromeUInt.orR；

d. 是否存在不可挽回的错误（uncorrectable）

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如果长度合适，则所有的码文都可以纠正，即uncorrectable恒为Bool(false)；

如果长度不合适，则是否能够纠正取决于监督码是否异常：syndromeUInt > UInt(n)

 

6. SECDEDCode

 

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Single Error Correction, Double Error Detection。

能力有限，这里不做研究了。

 

7. ErrGen

 

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错误发生器。

 

8. CanHaveErrors

 

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是否包含错误的特征。

 

9. ECCParams

 

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ECC的参数：

a. 字节数；

b. 码的类型；

c. 是否通知错误；

 

10. 伴生对象Code

 

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方便从名称生成相应的码的对象。

 

11. 附录

 

ECCRefactored.scala:

略