非易失性存儲器和易失性存儲器的區(qū)別

關(guān)務(wù)小二

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非易失性存儲器和易失性存儲器的區(qū)別是什么？

非易失性存儲器（也稱為NVM）技術(shù)近年來發(fā)展迅速。非易失性存儲器的兩個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器的主要類型是自旋矩存儲器(spin-transfer torque RAM，STT-RAM)、阻變存儲器(Resistive random-access memory，RRAM)和相變存儲器(phase change memory，PCM)。稱為NVDIMM的模擬永久內(nèi)存存儲設(shè)備已實現(xiàn)商業(yè)化，并使用字節(jié)可尋址非易失性存儲技術(shù)。為了模仿持久性內(nèi)存，NVDIMM結(jié)合了閃存和DRAM（動態(tài)隨機存儲器）的混合形式，以及電容器或備用電源，以確保斷電時DRAM數(shù)據(jù)不會丟失。

在許多存儲系統(tǒng)的寫操作程序中，內(nèi)存充當控制器和硬盤之間的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，從而實現(xiàn)更快的性能。存儲系統(tǒng)中一個至關(guān)重要的問題是如何防止突然斷電時內(nèi)存中的數(shù)據(jù)丟失，這是存儲系統(tǒng)中一個共同的話題。

易失性內(nèi)存意味著如果機器突然或無意關(guān)閉，存儲在那里的數(shù)據(jù)將會丟失，就像內(nèi)存一樣。在上面的情況下中，非易失性存儲器，例如外部存儲器或硬盤驅(qū)動器，不會丟失任何數(shù)據(jù)。本文將詳細介紹易失性存儲器和非易失性存儲器之間的區(qū)別。

非易失性存儲器

非易失性存儲器(NVMe)是一種半導(dǎo)體技術(shù)，不需要持續(xù)供電來保留存儲在計算設(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芯片。例如，一種類型的NVM可能存儲諸如硬盤驅(qū)動器(HDD)和磁帶驅(qū)動器等設(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)動器(SSD)、USB驅(qū)動器和數(shù)碼相機、手機和其他設(shè)備中的存儲卡中的數(shù)據(jù)存儲。

固態(tài)存儲通常使用稱為NAND閃存的非易失性存儲器的變體。SSD沒有移動部件，與機械尋址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)讀寫到磁存儲介質(zhì)。通過PCIExpress(PCIe)總線直接連接到計算機處理器的SSD比插入外部驅(qū)動器托架的基于串行連接SCSI(SAS)或串行高級技術(shù)附件(SATA)的SSD提供更低的延遲。

圖示：非易失性存儲器

非易失性存儲器類型

(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)燒斷便無法再恢復(fù)，亦即數(shù)據(jù)無法再更改。

(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)寫只讀存儲器(Electrically Erasable Programmable Read Only Memory，EEPROM)之運作原理類似EPROM，但是抹除的方式是使用高電場來完成，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，但抹除時需將線路曝光于紫外線下一段時間，數(shù)據(jù)始可被清空，再供重復(fù)使用。因此，在封裝外殼上會預(yù)留一個石英玻璃所制的透明窗以便進行紫外線曝光。

(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器的形式，允許在操作中被多次擦或?qū)懙拇鎯ζ鳌＿@種科技主要用于一般性數(shù)據(jù)存儲，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。早期的閃存進行一次抹除，就會清除掉整顆芯片上的數(shù)據(jù)。

易失性存儲器

RAM(Random Access Memory)的全名為隨機存取記憶體，它相當于PC機上的移動存儲，用來存儲和保存數(shù)據(jù)的。

它在任何時候都可以讀寫，RAM通常是作為操作系統(tǒng)或其他正在運行程序的臨時存儲介質(zhì)(可稱作系統(tǒng)內(nèi)存)。不過，當電源關(guān)閉時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長期的存儲器中(例如硬盤)。正因為如此，有時也將RAM稱作“可變存儲器”。

RAM內(nèi)存可以進一步分為靜態(tài)RAM(SRAM)和動態(tài)內(nèi)存(DRAM)兩大類。DRAM由于具有較低的單位容量價格，所以被大量的采用作為系統(tǒng)的主記憶。

圖示：易失性存儲器

非易失性存儲器和易失性存儲器的區(qū)別

易失性存儲器是一種半導(dǎo)體技術(shù)，需要持續(xù)供電才能保留存儲的數(shù)據(jù)。易失性存儲器的突出例子是靜態(tài)隨機存取存儲器(SRAM)和動態(tài)RAM(DRAM)。制造商有時會為易失性存儲設(shè)備添加電池電源以支持持久數(shù)據(jù)存儲。

企業(yè)和客戶端計算機系統(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)點和缺點。

例如，SRAM比DRAM快，非常適合高速緩存。DRAM是SRAM的后繼者，與主動模式下的SRAM相比，其生產(chǎn)成本更低且所需的功率更低。DRAM的一個常見用例是存儲計算機處理器運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)成本遠低于DRAM和SRAM，這使得該技術(shù)更適合企業(yè)系統(tǒng)和消費設(shè)備中的持久數(shù)據(jù)存儲。非易失性存儲器和非易失性存儲器表達(NVMe)聽起來相似，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是一種主機控制器接口和存儲協(xié)議，由技術(shù)供應(yīng)商聯(lián)盟于2009年開始開發(fā)。

NVM主機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旨在通過計算機的PCIe總線加速主機系統(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器，例如NAND閃存和英特爾和美光開發(fā)的3DXPoint技術(shù)。

NVMe是分別用于SAS和SATA驅(qū)動器的小型計算機系統(tǒng)接口(SCSI)標準和高級技術(shù)附件(ATA)標準的替代方案。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器和易失性存儲器之間的區(qū)別。與易失性存儲器不同，非易失性存儲器源不需要電源來保存數(shù)據(jù)。如果易失性存儲器的電源中斷，易失性存儲器中的數(shù)據(jù)將立即被破壞。如果非易失性存儲器的電源被切斷，其中包含的數(shù)據(jù)仍然完好無損。

由于敏感信息在電源關(guān)閉時會被快速刪除，因此經(jīng)常使用易失性存儲器，因為它更快且更適合存儲信息。易失性存儲器的一種形式是隨機存取存儲器（RAM）。在電子設(shè)備上，RAM用于臨時存儲運行程序和應(yīng)用程序所需的數(shù)據(jù)，而采用非易失性存儲器是因為它更適合長期數(shù)據(jù)存儲。

（本文來源：凱利訊半導(dǎo)體）