在这两者中 - 哪个是更好的存档媒体 - 标准 HDD 或闪存

电器工程 闪光 硬盘
2022-01-05 00:42:03

这两种技术中存在两种完全不同的“位腐烂”机制,那么预计哪一种会持续更长时间?对于存档目的而言,这本质上是优越的。“标准 HDD”中的磁畴 (GMMR) 是否会比 CMOS 工艺中闪存单元的浮动栅极持续时间更长。即哪个物理学决定了较慢的衰变过程。假设气候是可控的,并且还假设成本、接口和物理尺寸不是限制因素。这应该仅根据位衰减机制/物理的相对优点来判断/争论。

更新 - 赏金到期前 1 天:

由于这个网站是关于设计的,所以我非常刻意地限制了这个问题。如果您正在设计需要长时间闲置的产品(带有 uController 等),那么 bit rot 确实会发挥作用 - 您知道系统会在需要时再次亮起吗?即您可能需要归档类型存储。你在 Flash 中设计吗?或者你然后把一个硬盘接口?这是决策树的自然第一个分支。一旦您为硬盘安装了 IDE/SATA 或类似接口,那么所有其他技术可能发挥作用。但我故意限制它,以防止偏离轨道,进入可以说是衰落的技术,或者至少是限制适用范围的技术。

我还编辑了问题以限制对接口的讨论,因为我不想讨论相对接口速度、密度等。当然欢迎提及这些问题,但作为主要问题答案的补充(s)。

到目前为止,已经有非常高度的轶事个人反思。一点也不想要!我不会根据回忆来奖励赏金。我会呼吁@Danny-kmack 至少研究一些第 3 方可验证来源,即特温特大学 *.ppt(超级用户链接属于轶事类别),但随后他未能将重要信息带到帖子中。

更多的数学,更有信誉的采购,没有轶事。提升激活能量的奖励以及它与阿累尼乌斯方程的关系将获得额外奖励!关于磁畴如何失效以及驱动它们的详细信息,以及 Fowler-Nordheim (FN) 隧道到浮栅上的泄漏如何回退 - 它仍然是 FN 吗?

另一个呼吁:这次是@kitt-scuzz 的聪明想法,即构建一个刷新闪存驱动器的系统,以确保位腐烂不会吃掉数据,你是在用磨损换取寿命。不幸的是,手头的徘徊/想知道有损于好主意。

模组注意事项: - 是的,我会回来清理这些多余的东西 - 一旦我看到更好的答案,或者很明显不会出现这种情况。

请记住,EE 的关键部分是分析和做数学,理解所涉及的物理的能力。

这当然可以帮助人们在未来设计可以驻留在该领域甚至长期产品的嵌入式系统。-无论如何,这就是希望。

4个回答

编辑 问题的编辑内容很好,我仍然有点困惑你希望从答案中得到什么。对您的问题的简短回答是“视情况而定”。没有“理想的档案媒介”这样的东西。

您说“刷新闪存驱动器”是个好主意这一事实使问题更加混乱。您要我们说仅基于浮栅闪存技术和 GMR 存储技术的物理特性“哪个更优越”。好吧,每次接近保留限制时刷新闪存驱动器都不会讨论这些主题中的任何一个,但听起来仍然像您想听到的那样。

闪存可以在某些条件下长时间保存数据,并且在制造过程中考虑了某些因素,该过程设置了浮动栅极如何有效地保留给定电荷的参数。老实说,我不在半导体制造领域,所以我无法向您描述这些参数是什么。但问题是,即使我可以告诉你“如果你用材料 Y 掺杂区域 X 并使这部分栅极更大,那么闪存具有更长的保留期”,这似乎并不能帮助任何人生产一个保留信息的系统更长时间。

我回答的重点之一是向您展示 PIC EEPROM 中使用的闪存技术和标准 SSD 中使用的闪存以及紧凑型闪存中使用的闪存都具有截然不同的特性。尽管英特尔 520 SSD 是一项比 PIC 更现代的技术,但它只能保证保留1 年这取决于制造过程,如果没有很多关于制造世界中可能发生的事情的信息,我无法开始做数学和数字来尝试向您展示可以生产一种天生“更好”的档案媒体而不是标准硬盘。

当您优化数据保留时,GMR可能是也可能不是在驱动器上存储磁信息的最佳方式。使用该技术的第一个商业驱动器仅在 1997 年发布,谁知道这些驱动器的实际保留时间是多少?现代存储背后的想法通常旨在优化经常对保留时间产生负面影响的密度。关于我无法找到有关数据保留期限的 WD 规范的整个评论也是另一点:数据世界目前不关心数据可以安全存储多长时间。

归根结底,当你看到你正在查看超过 10 年的时间线这一事实时,费心去想一个聪明的方法来做这件事变得有点奇怪。今天,您可以在一个 3.5 英寸的驱动器上以相对便宜的价格保存 3TB 的数据。2002 年生产了第一个可容纳 137GB 的硬盘。1983 年,第一个 3½ 英寸驱动器发布,容量为 10MB。1956 年,第一个能够存储 5MB 数据的驱动器只有两台冰箱那么大。

我在这里得到的是每个问题都可以优化你为什么要优化它,你愿意做什么来达到那个目标,你想要完成什么设置优化的参数。我无法生产与现在市售的浮栅不同的浮栅,所以我尽力根据现在市售的产品提供一些不同的答案。我无法制作自己的硬盘驱动器,所以我尽我所能通过搜索现在可用的东西来回答。这两件事都取决于其他人为优化所做的事情,如前所述,这不是数据保留时间,而是数据密度。

对不起,那是多么冗长,但我希望你能得到我需要回答的问题?


哦,伙计,这是我一直在思考的问题。我痴迷的是媒体的持续时间。出于某种奇怪的原因,当我年轻的时候,我对事物的非永久性感到沮丧,我试图找到一些东西,让我从互联网上收集的愚蠢垃圾可以永远持续下去。您希望存档多长时间?这完全改变了球赛,但我认为问题是“只要你能坚持下去”。

请注意,我还必须忽略问题的前提,因为您开始陷入极其愚蠢的情况:如果您有一组钐钴磁铁,每个磁铁的大小与口红管一样大,正好存储 1 位(极化为零,因此北通过围绕它的线圈面向一个方向,一个方向相反的方向极化),那么它将非常适合永久存储数据,我认为比使用闪存可以做的任何事情都更有效,但不是非常密集且非常昂贵.

因此,为了完全回避您的实际直接问题,最好的存储介质可能是纸上的墨水。密度不是很大,但是有许多解决方案,如果你有一台合理的打印机(每英寸大约 600 个点)和一些漂亮的纸,你可以在一张 8.5"x11" 的纸上放置大约 500KB 的未压缩。查看此站点以获取开源实现。请注意,您需要一台功能强大的扫描仪(大约 1000dpi 非隔行扫描)才能取回数据。我会假设你会想要让它变得更不密集,以使信息在几十年后仍然可读。

回到你问的到底是什么:

由于地球磁场的持续拉动,磁性介质在编码信息丢失之前的保质期约为 10 年。这可能会更短或更长,具体取决于信息的密集程度,但磁数据的 10 年经验法则通常适用,但我并没有真正尝试过将其与任何太现代的东西进行对比……真的,任何东西在过去的 15 年内,留存率可能比这更糟。我知道它绝对适用于 5.25" 和 3.5" 软盘,但现代 HDD 可能更糟。过去,信息在硬盘驱动器的盘片表面上被编码为每个磁活性颗粒一位。如今,除了驱动器上的颗粒更细(因此更容易受到外部磁场影响)之外,它们还为每个颗粒存储多个位(因此朝北为 00,朝北为 11,朝左为 01,朝右为 10,等等)。这意味着,即使它们对地球磁场的拉力有更大的弹性,在定义信息的状态之间也有更细的界限。话虽如此,我无法从西部数据中找到任何可以直接为其商业产品数据提供保质期的东西。

闪存单元越小,闪存存储保留就越差。目前,英特尔 520 系列(我拥有的 SSD)表示它“满足或超过 JESD218 规范中规定的 SSD 耐用性和数据保留要求”查找这个标准很痛苦,所以我给你一个简短的版本:在 30°C 下至少 1 年。

长话短说:HDD 在密度与时间等式中获胜。把手放下。不利的一面是,如果您要获得极长的保质期,则必须定期刷新数据(我可能会尝试每年进行一次),而大约十年后,您将不得不担心关于标准硬盘驱动器内部机制的完整性。肯定有不同的闪存存储技术,本质上,您愿意的密度越低,您的数据可以在不迁移的情况下保留的时间越长。最终的(虽然仍然是合理的)档案媒介可能是工业闪存技术,但它不会很密集。有关我所说的更多示例,请参见下面的块!

其他一些随意的想法:

  • 如果您听说过 CD 有 70 年的保质期,那是基于您拥有存档质量的 CD 并且您对它非常温和的想法。CD 有一个金属层,如果与塑料粘合的金属层有最微小的裂口,它就会氧化,这就是为什么大多数 CD 的保质期接近 10 年的原因。即使是商业生产的 CD 也会遇到许多 不同的问题。可刻录媒体,与在工厂制作的媒体不同,它可以压制特定的 CD,还使用了可以更快褪色的有机染料层(尤其是在紫外线下,如阳光直射)。如果大多数可刻录 CD 没有保存在非常有利的条件下,我不会相信它在 2 年左右没有错误
  • 如果你真的,真的需要永远存储这些信息,请查看中档和低端图片。它们具有板载 EEPROM,其上市保留期超过 40 年!这就是让我认为野外一定有一些非常强大的闪存存储介质的原因
  • 在四处寻找有关驱动器的链接时,我发现了来自 Western Digital 的一个有趣的链接。如果您每天写入 135.2GB,他们的 8GB 紧凑型闪存驱动器的预期使用寿命为 324.3 年。这似乎是与某种工业微控制器相结合的理想解决方案,这种微控制器每天都会刷新信息或其他东西。不过,您可能会更难弄清楚如何在接下来的 324 年内保持供电(核能电池/β 伏打?)...使用,可能不是很好。
  • 一切最终都会消失!如果您要获得极长的保质期(即您在火星殖民地的曾曾曾孙),则基本上没有任何机制可以传输最终不会褪色的数据。举个例子:你还有 5.25 英寸的软盘驱动器吗?如果你有一个疯狂的设置来让你的软盘从 25 年前开始更新,现在可能感觉很傻!你现在努力设置的任何真正荒谬的东西都可能感觉一样傻。USB最终会消失,SATA,FireWire,eSata,PCI,所有这些。确保你的信息存活的最好方法是把它变成某种格式,不需要机器的帮助就可以理解。大家如果他们可以拿着它并看到你用钢笔写的注释,谁看到相册就会明白它。
  • 如果你想看一些疯狂的工程来拥有一个永远持续的时钟,请查看10,000 年时钟

好问题!

假设条件理想,HDD 的使用寿命应该比闪存(约 10 年)长得多(50 年以上)。但是,考虑到不可能达到这些理想条件。如果您认为非常好,但可能达到的条件,闪存将比磁存储器(约 2 年)持续更长时间(约 6 年)。更重要的是,抗辐射闪存可以可靠使用长达 20 年。如果您是一家企业,您使用以 RAID 配置连接的 HDD,并且只要您根据需要更换驱动器,您的数据将永远存在!

资料来源:

HDD 将信号磁印到只有几百粒钴的深度。SSD 为 Silcon 充电。两者都有衰变或半衰期。

我个人认为刻录 CD/DVD 的时间要长得多,因为它会机械地改变媒体,而没有任何这样的半衰期。

涉及各种因素,您在问题中未指定任何因素:

  1. 数据量 - 您的数据有多大?GB、TB、EB 等?
  2. Embeddednes - 你想在嵌入式系统中存储数据吗?微型或 RAID 存储系统?
  3. 可访问性 - 您想快速访问您的数据吗?ns, ms, s, m...天?
  4. 成本 - 您愿意在存档上花费多少?\$$$$$, $$$$, $$$, $$?
  5. 可靠性 - 您希望存档的可靠性如何?关键任务?
  6. 长寿 - 您想保护您的档案多久?1 ,5, 10, 15, 20, 100 年?
  7. 可行性 - 您的存储对您的应用程序的可行性如何?您想将湿度数据记录器的数据存储 100 年吗?
  8. 技术弹性 - 您的归档方法需要具备多大的弹性?档案技术变化很快。如果您今天使用磁带驱动器进行归档,那么该磁带驱动器将在 10 年后无法使用!如果您将数据存储在某种类型的硬盘驱动器上,那么该硬盘驱动器接口(SAS、FC、SCSI、PATA、SATA、ST-506、ST-412、ESDI 等)将在未来几年内过时!

我的简短回答:您提到的这两个都不适用于存档目的,因为我的存档定义可能与您的不同。

闪存和 HDD 有两个不同的用途,但在当今世界,它们在近线存储点上是一致的。我设计了涉及它们两者的近线存储单元。

Flash 媒体提供更快的读取时间,但从未用于存档目的。如果未在 Si 上使用适当的氧化物保护,浮动多晶硅可能会失去其状态。我与一个 Flash 团队密切合作,他们努力满足 HTOL 的保留时间。

在嵌入式世界(微控制器、离散闪存芯片等)中,闪存的可重新编程能力特性比其他嵌入式存储(如 OTP、MTP)更有利。

在消费类设备中,闪存的便携性(小尺寸)是关键特性。比较 SD 卡与迷你 DVD 或数码相机中的软盘。

闪存存储容量受限于 Si 几何形状和可用的 Si 技术。

硬盘驱动器用于大容量存储,其存储容量超过闪存设备。硬盘驱动器可能会遭受静摩擦 ( http://en.wikipedia.org/wiki/Stiction#Hard_disk_drives )。因此,如果您打算将数据放在硬盘上,请将其关闭并存储;存档可能不是一个好主意。

您可以将硬盘驱动器用作长期存档存储;如果它位于带有 ZFS 的始终旋转的阵列中,例如文件系统。硬盘驱动器不考虑您的问题中的静默数据损坏或位腐烂,因此您必须使用自动更正文件系统进行存档。

尽管这不是您要求的,但我想将其包含在我的回答中。在我看来,各种磁带技术(包括 DLT、LTO 等)是归档数据的最佳方式。随着您的数据量增加,它们的价格会下降。与硬盘驱动器相比,它们具有更好的抗震性。它们的保质期比硬盘驱动器长。在数据保留和可恢复性方面,它们尚未与闪存介质进行比较由于这些原因,即使在随机存取媒体可用且足够便宜的情况下,这种技术仍然会被买卖。

我还想指出,基于染料的 DVD/CD 媒体可能不用于存档目的,但压制媒体可能会。

进一步阅读: