非易失性存儲(chǔ)器（也稱為NVM）技術(shù)近年來(lái)發(fā)展迅速。非易失性存儲(chǔ)器的兩個(gè)主要類別是塊尋址和字節(jié)尋址。閃存是一種塊尋址非易失性存儲(chǔ)器，已廣泛應(yīng)用于嵌入式系統(tǒng)、桌面系統(tǒng)和數(shù)據(jù)中心等系統(tǒng)中。
字節(jié)可尋址非易失性存儲(chǔ)器的主要類型是自旋矩存儲(chǔ)器(spin-transfer torque RAM，STT-RAM)、阻變存儲(chǔ)器(Resistive random-access memory，RRAM)和相變存儲(chǔ)器(phase change memory，PCM)。稱為NVDIMM的模擬永久內(nèi)存存儲(chǔ)設(shè)備已實(shí)現(xiàn)商業(yè)化，并使用字節(jié)可尋址非易失性存儲(chǔ)技術(shù)。為了模仿持久性內(nèi)存，NVDIMM結(jié)合了閃存和DRAM（動(dòng)態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器）的混合形式，以及電容器或備用電源，以確保斷電時(shí)DRAM數(shù)據(jù)不會(huì)丟失。
在許多存儲(chǔ)系統(tǒng)的寫操作程序中，內(nèi)存充當(dāng)控制器和硬盤之間的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，從而實(shí)現(xiàn)更快的性能。存儲(chǔ)系統(tǒng)中一個(gè)至關(guān)重要的問(wèn)題是如何防止突然斷電時(shí)內(nèi)存中的數(shù)據(jù)丟失，這是存儲(chǔ)系統(tǒng)中一個(gè)共同的話題。
易失性內(nèi)存意味著如果機(jī)器突然或無(wú)意關(guān)閉，存儲(chǔ)在那里的數(shù)據(jù)將會(huì)丟失，就像內(nèi)存一樣。在上面的情況下中，非易失性存儲(chǔ)器，例如外部存儲(chǔ)器或硬盤驅(qū)動(dòng)器，不會(huì)丟失任何數(shù)據(jù)。本文將詳細(xì)介紹易失性存儲(chǔ)器和非易失性存儲(chǔ)器之間的區(qū)別。
非易失性存儲(chǔ)器(NVMe)是一種半導(dǎo)體技術(shù)，不需要持續(xù)供電來(lái)保留存儲(chǔ)在計(jì)算設(shè)備中的數(shù)據(jù)或程序代碼。系統(tǒng)制造商出于各種目的使用不同類型的非易失性存儲(chǔ)芯片。例如，一種類型的NVM可能存儲(chǔ)諸如硬盤驅(qū)動(dòng)器(HDD)和磁帶驅(qū)動(dòng)器等設(shè)備的控制器程序代碼。另一種類型的NVM通常用于固態(tài)驅(qū)動(dòng)器(SSD)、USB驅(qū)動(dòng)器和數(shù)碼相機(jī)、手機(jī)和其他設(shè)備中的存儲(chǔ)卡中的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)。
固態(tài)存儲(chǔ)通常使用稱為NAND閃存的非易失性存儲(chǔ)器的變體。SSD沒(méi)有移動(dòng)部件，與機(jī)械尋址HDD和磁帶相比，它們具有更高的性能，后者使用磁頭將數(shù)據(jù)讀寫到磁存儲(chǔ)介質(zhì)。通過(guò)PCIExpress(PCIe)總線直接連接到計(jì)算機(jī)處理器的SSD比插入外部驅(qū)動(dòng)器托架的基于串行連接SCSI(SAS)或串行高級(jí)技術(shù)附件(SATA)的SSD提供更低的延遲。
(1)可編程只讀內(nèi)存:可編程只讀內(nèi)存PROM(Programmable read-only memory)其內(nèi)部有行列式的镕絲，可依用戶(廠商)的需要，利用電流將其燒斷，以寫入所需的數(shù)據(jù)及程序，镕絲一經(jīng)燒斷便無(wú)法再恢復(fù)，亦即數(shù)據(jù)無(wú)法再更改。
(2)電可擦可編程只讀內(nèi)存:電可擦可編程只讀內(nèi)存EEPROM(Electrically erasable programmable read only memory)電子抹除式可復(fù)寫只讀存儲(chǔ)器(Electrically Erasable Programmable Read Only Memory，EEPROM)之運(yùn)作原理類似EPROM，但是抹除的方式是使用高電場(chǎng)來(lái)完成，因此不需要透明窗。
(3)可擦可編程只讀內(nèi)存:可擦可編程只讀內(nèi)存EPROM(Erasable programmable read only memory)可利用高電壓將數(shù)據(jù)編程寫入，但抹除時(shí)需將線路曝光于紫外線下一段時(shí)間，數(shù)據(jù)始可被清空，再供重復(fù)使用。因此，在封裝外殼上會(huì)預(yù)留一個(gè)石英玻璃所制的透明窗以便進(jìn)行紫外線曝光。
(4)電可改寫只讀內(nèi)存:電可改寫只讀內(nèi)存EAROM(Electrically alterable read only memory)內(nèi)部所用的芯片與寫入原理同EPROM，但是為了節(jié)省成本，封裝上不設(shè)置透明窗，因此編程寫入之后就不能再抹除改寫。
(5)閃存:閃存(Flash memory)是一種電子式可清除程序化只讀存儲(chǔ)器的形式，允許在操作中被多次擦或?qū)懙拇鎯?chǔ)器。這種科技主要用于一般性數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，以及在電腦與其他數(shù)字產(chǎn)品間交換傳輸數(shù)據(jù)，如儲(chǔ)存卡與U盤。閃存是一種特殊的、以宏塊抹寫的EEPROM。早期的閃存進(jìn)行一次抹除，就會(huì)清除掉整顆芯片上的數(shù)據(jù)。
RAM(Random Access Memory)的全名為隨機(jī)存取記憶體，它相當(dāng)于PC機(jī)上的移動(dòng)存儲(chǔ)，用來(lái)存儲(chǔ)和保存數(shù)據(jù)的。
它在任何時(shí)候都可以讀寫，RAM通常是作為操作系統(tǒng)或其他正在運(yùn)行程序的臨時(shí)存儲(chǔ)介質(zhì)(可稱作系統(tǒng)內(nèi)存)。不過(guò)，當(dāng)電源關(guān)閉時(shí)RAM不能保留數(shù)據(jù)，如果需要保存數(shù)據(jù)，就必須把它們寫入到一個(gè)長(zhǎng)期的存儲(chǔ)器中(例如硬盤)。正因?yàn)槿绱?，有時(shí)也將RAM稱作“可變存儲(chǔ)器”。
RAM內(nèi)存可以進(jìn)一步分為靜態(tài)RAM(SRAM)和動(dòng)態(tài)內(nèi)存(DRAM)兩大類。DRAM由于具有較低的單位容量?jī)r(jià)格，所以被大量的采用作為系統(tǒng)的主記憶。
易失性存儲(chǔ)器是一種半導(dǎo)體技術(shù)，需要持續(xù)供電才能保留存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)。易失性存儲(chǔ)器的突出例子是靜態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(SRAM)和動(dòng)態(tài)RAM(DRAM)。制造商有時(shí)會(huì)為易失性存儲(chǔ)設(shè)備添加電池電源以支持持久數(shù)據(jù)存儲(chǔ)。
企業(yè)和客戶端計(jì)算機(jī)系統(tǒng)通常結(jié)合使用易失性和非易失性內(nèi)存技術(shù)，每種內(nèi)存類型都有其優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)。
例如，SRAM比DRAM快，非常適合高速緩存。DRAM是SRAM的后繼者，與主動(dòng)模式下的SRAM相比，其生產(chǎn)成本更低且所需的功率更低。DRAM的一個(gè)常見(jiàn)用例是存儲(chǔ)計(jì)算機(jī)處理器運(yùn)行所需的主要程序代碼。
非易失性NAND閃存在寫入和讀取數(shù)據(jù)方面比DRAM和SRAM慢。然而，NAND閃存的生產(chǎn)成本遠(yuǎn)低于DRAM和SRAM，這使得該技術(shù)更適合企業(yè)系統(tǒng)和消費(fèi)設(shè)備中的持久數(shù)據(jù)存儲(chǔ)。非易失性存儲(chǔ)器和非易失性存儲(chǔ)器表達(dá)(NVMe)聽(tīng)起來(lái)相似，但它們的含義不同且不同。NVM是一種出現(xiàn)于1940年代后期的半導(dǎo)體技術(shù)，而NVMe是一種主機(jī)控制器接口和存儲(chǔ)協(xié)議，由技術(shù)供應(yīng)商聯(lián)盟于2009年開(kāi)始開(kāi)發(fā)。
NVM主機(jī)控制器接口工作組于2011年3月1日發(fā)布了1.0NVMe規(guī)范。NVMe旨在通過(guò)計(jì)算機(jī)的PCIe總線加速主機(jī)系統(tǒng)和SSD之間的數(shù)據(jù)傳輸。NVMe支持使用不同類型的非易失性存儲(chǔ)器，例如NAND閃存和英特爾和美光開(kāi)發(fā)的3DXPoint技術(shù)。
NVMe是分別用于SAS和SATA驅(qū)動(dòng)器的小型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)接口(SCSI)標(biāo)準(zhǔn)和高級(jí)技術(shù)附件(ATA)標(biāo)準(zhǔn)的替代方案。NVMe使用的CPU指令數(shù)量少于SCSI和ATA命令集的一半。與基于SAS和SATA的SSD相比，基于NVMe的PCIeSSD具有更低的延遲、更高的IOPS和更低的功耗。
上面描述了非易失性存儲(chǔ)器和易失性存儲(chǔ)器之間的區(qū)別。與易失性存儲(chǔ)器不同，非易失性存儲(chǔ)器源不需要電源來(lái)保存數(shù)據(jù)。如果易失性存儲(chǔ)器的電源中斷，易失性存儲(chǔ)器中的數(shù)據(jù)將立即被破壞。如果非易失性存儲(chǔ)器的電源被切斷，其中包含的數(shù)據(jù)仍然完好無(wú)損。
由于敏感信息在電源關(guān)閉時(shí)會(huì)被快速刪除，因此經(jīng)常使用易失性存儲(chǔ)器，因?yàn)樗烨腋m合存儲(chǔ)信息。易失性存儲(chǔ)器的一種形式是隨機(jī)存取存儲(chǔ)器（RAM）。在電子設(shè)備上，RAM用于臨時(shí)存儲(chǔ)運(yùn)行程序和應(yīng)用程序所需的數(shù)據(jù)，而采用非易失性存儲(chǔ)器是因?yàn)樗m合長(zhǎng)期數(shù)據(jù)存儲(chǔ)。
（本文來(lái)源：凱利訊半導(dǎo)體）
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