淺談容量與可靠性的矛盾

我們總希望,容量越來越高,可靠性也越來越高,希望兩者同時高,但很多時候當一項東西只是按著原有的模式發展,總有到頭的時候,這個時候容量與可靠性整體上就無法再進一步提高,那麼該如何解決呢?

先看存儲器技術的發展,電腦的初期,只有nor flash技術,nor flash可靠性很高,因為上面要跑程序,使用中不允許錯一個bit,但為了保證可靠性,不能錯誤,只能提高容錯門限,降低容量。所以這麼要求100%正確率的Nor Flash,只能依靠工藝的提高來提高容量,相對於Nor Flash,Nand Flash就承認有錯誤,允許一定的錯誤率存在,這樣工藝要求大大下降,設計難度也大大下降,芯片不良率也極低,所以單位容量密度很高,但要解決這個存儲錯誤問題,必須要引入校驗和錯誤標記。Nand Flash在PC初期發展不大,只是後來文件越來越大,出現了U盤和智能手機,大容量DRAM出現的出現,才讓Nand Flash真正發展起來。

類似NandFlash,其他的很多存儲設備,比如硬盤等,都是如此,尤其是光盤,可以說是極致,整張光盤差不多有一半的校驗糾錯碼,以解決碟片劃傷等問題,尤其引入交織,分散存儲數據,不然一個劃傷,可能影響了連續的一片數據而導致無法恢復數據。

類似的,通訊領域也有容量與可靠性的矛盾,比如以前的Modem,速率很低,但它的編碼質量很高,ADSL是放寬了編碼質量,讓通訊容量密度大大提高,對於通訊來說,除了校驗之外,還有重發機制解決錯誤的續傳問題。

無線通訊網絡,比如現在的手機通訊,信號本身是極為不可靠的,你進個山洞,出入地下車庫等等,信號變化極大,所以必須承認錯誤的存在的基礎下,通過校驗和重傳來實現可靠的傳輸。而現在2G->3G->4G,本質上講就是降低通訊編碼的質量,提高通訊的容量密度來實現的。2G、3G、4G如何實現編碼密度提高,將在今後再講,但在這兒先給出一個比較合理的比喻:2G,就等於現在的高速公路,車在自己的車道上行駛,車與車側面的寬度很大,車與車前後的寬度也很大,所以車容量較低。3G不再這麼簡單的劃分車道了,在車的四側安裝上防撞的傳感器,這樣車自動根據設定的間距行駛,車輛密度大大提高,但畢竟還有間隙。4G呢,這個間隙完全沒有了,車與車只要還能開,不撞壞了,擦點皮什麼的都很正常,因為我們需要開到目的地的是車,至於車的刮傷程度不影響我判斷它是不是車的問題就沒關係了。所以本質上就是提高信道編碼的利用率。

網絡技術本身就是在承認不可靠的基礎上發展起來的,同理,我們把這個思想應用於產品,假如一個產品的一個關鍵器件質量只有一年,而整體需要10年的話,我們在改善這個關鍵器件質量無法提高的情況下,只能把他設計的很容易更替,那麼我們今後就定期維護、保養、更換即可,沒必要跟它死扣。


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