計(jì)算機(jī)、游戲機(jī)、電信、汽車、工業(yè)系統(tǒng)以及無(wú)數(shù)電子設(shè)備和系統(tǒng)都依賴于各種形式的固態(tài)存儲(chǔ)器進(jìn)行操作。設(shè)計(jì)人員需要了解易失性和非易失性存儲(chǔ)器件的各種選項(xiàng)，以優(yōu)化系統(tǒng)性能。

一種稱為持久存儲(chǔ)器 (PMEM) 的新型固態(tài)存儲(chǔ)器，為設(shè)計(jì)人員提供了優(yōu)化系統(tǒng)性能的第三種選擇。PMEM 預(yù)計(jì)不會(huì)取代其他形式的固態(tài)內(nèi)存或存儲(chǔ)設(shè)備。盡管如此，在某些應(yīng)用中，PMEM 可以提供更快的啟動(dòng)時(shí)間、更快地訪問內(nèi)存中的大型數(shù)據(jù)集以及更低的擁有成本。

動(dòng)態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器

動(dòng)態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器 (DRAM) 最常用作 CPU、GPU、MCU 和其他類型處理器的主存儲(chǔ)器。DRAM 是一種易失性存儲(chǔ)器，僅在通電時(shí)才保留數(shù)據(jù)。DRAM 的基本構(gòu)建塊是存儲(chǔ)各個(gè)信息位的位單元。

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有多種針對(duì)特定應(yīng)用開發(fā)的 DRAM 類型，例如：

• DDR（雙倍數(shù)據(jù)速率）：最初，與單數(shù)據(jù)速率 DRAM 相比，DDR 內(nèi)存使用預(yù)取來(lái)將數(shù)據(jù)速率加倍。預(yù)取是一種有效的技術(shù)，可以將一代又一代的數(shù)據(jù)速率加倍，直至 DDR3。此時(shí)，還添加了存儲(chǔ)體分組 (DDR4) 和通道分割 (DDR5) 等其他技術(shù)，以支持一代又一代將數(shù)據(jù)傳輸速率加倍的持續(xù)需求。
• LPDDR（低功耗雙倍數(shù)據(jù)速率）：有時(shí)稱為 mDDR（移動(dòng) DDR），LPDDR 的開發(fā)是為了支持平板電腦、手機(jī)、SSD 卡、汽車系統(tǒng)等低功耗應(yīng)用的需求。LPDDR 具有低功耗特性，例如較低的工作電壓和“深度睡眠模式”，與傳統(tǒng) DDR 存儲(chǔ)器相比可顯著節(jié)省功耗。
• GDDR（圖形雙倍數(shù)據(jù)速率）：GDDR 芯片是為支持顯卡而開發(fā)的，具有更大的總線并支持更高的 I/O 時(shí)鐘速率，可直接與圖形處理器單元 (GPU) 連接。GDDR 還用于一般的高帶寬應(yīng)用，而不僅僅是 GPU。

DDR5 是最新形式的 DRAM，旨在通過將內(nèi)存性能提高 85% 以上來(lái)支持下一代服務(wù)器工作負(fù)載。當(dāng)數(shù)據(jù)中心系統(tǒng)架構(gòu)師尋求通過增加內(nèi)存帶寬和容量來(lái)提供快速增長(zhǎng)的處理器核心數(shù)量時(shí)，DDR5 將內(nèi)存密度提高了一倍，同時(shí)提高了可靠性。

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非易失性存儲(chǔ)器

非易失性存儲(chǔ)器（NVM）采用電尋址固態(tài)存儲(chǔ)器（各種形式的只讀存儲(chǔ)器）和機(jī)械尋址存儲(chǔ)器（硬盤、光盤、磁帶等）的形式，通常稱為存儲(chǔ)。即使電源被移除，NVM 也會(huì)保留數(shù)據(jù)。電氣和機(jī)械可尋址方法之間存在權(quán)衡。機(jī)械可尋址系統(tǒng)的每比特成本要低得多，但訪問時(shí)間要慢得多。電可尋址系統(tǒng)速度非?？?，但與機(jī)械可尋址存儲(chǔ)設(shè)備相比，價(jià)格昂貴且容量較小。

半導(dǎo)體非易失性隨機(jī)存取存儲(chǔ)器 (NVRAM) 和只讀存儲(chǔ)器 (ROM) 通常根據(jù)其采用的寫入機(jī)制進(jìn)行分類：

• 掩膜 ROM – 僅可在工廠編程，通常用于大批量產(chǎn)品
• EPROM – 可擦除可編程 ROM，可通過設(shè)備上石英窗照射的紫外線進(jìn)行擦除。
• EEPROM – 電可擦除可編程 ROM，使用外部施加的電壓來(lái)擦除數(shù)據(jù)。
• 閃存 – 與 EEPROM 類似，具有更大的存儲(chǔ)容量，但讀/寫速度更快。
• F-RAM – 鐵電 RAM（一種早期技術(shù)）的結(jié)構(gòu)與 DRAM 類似；兩者都使用電容器和晶體管。盡管如此，F(xiàn)-RAM 單元并不使用電容器的介電層，而是包含一層鋯鈦酸鉛鐵電薄膜，即使在電源中斷時(shí)，它也可以改變極性并在狀態(tài)之間切換并保留數(shù)據(jù)。
• MRAM – 磁阻 RAM（一種早期技術(shù)）將數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在稱為磁隧道結(jié) (MTJ) 的磁性存儲(chǔ)元件中。

持久記憶

持久內(nèi)存 (PMEM) 是高性能固態(tài)內(nèi)存，比閃存等非易失性內(nèi)存更快，并且比 DRAM 更便宜。由 Micron 等公司提供的非易失性雙列直插內(nèi)存模塊 (NVDIMM) 和 Intel 3D XPoint DIMM（也稱為 Optane DC 持久內(nèi)存模塊）是 PMEM 的兩個(gè)示例。

英特爾傲騰等持久內(nèi)存模塊在成本和性能方面介于 DRAM 和 SSD 之間

PMEM 是第三種內(nèi)存選項(xiàng)。它具有與存儲(chǔ)（例如 SSD 和磁盤驅(qū)動(dòng)器）類似的方面，以及一些與易失性和非易失性存儲(chǔ)器類似的方面。預(yù)計(jì)它不會(huì)取代存儲(chǔ)或內(nèi)存。盡管如此，它還是為系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員提供了一個(gè)額外的工具，可以提供更快的啟動(dòng)時(shí)間、更快地訪問內(nèi)存中的大型數(shù)據(jù)集以及更低的擁有成本。

持久內(nèi)存的主要優(yōu)點(diǎn)包括：

• 訪問延遲低于閃存 SSD。
• 與閃存相比，吞吐量有所提高。
• 與閃存一樣，斷電后數(shù)據(jù)仍保留在內(nèi)存中。
• PMEM 的成本比 DRAM 低。
• PMEM 是可緩存的。
• 提供對(duì)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)訪問；支持快速訪問大型數(shù)據(jù)集。

最近的標(biāo)準(zhǔn)發(fā)展

JEDEC于2020年7月發(fā)布了最新的JESD79-5 DDR5 SDRAM標(biāo)準(zhǔn)。該標(biāo)準(zhǔn)滿足了密集型云和企業(yè)數(shù)據(jù)中心應(yīng)用驅(qū)動(dòng)的需求，為開發(fā)人員提供兩倍的性能和大幅提高的功效。

JEDEC DDR4 標(biāo)準(zhǔn)于 2020 年 1 月更新，旨在提供更高的性能、更高的可靠性和更低的功耗，從而相對(duì)于以前的 DRAM 內(nèi)存技術(shù)取得了重大成就。

雖然上述兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)由 JEDEC 委員會(huì) JC-42 維護(hù)，但 JESD21-C 標(biāo)準(zhǔn)“固態(tài)存儲(chǔ)器配置”由 JEDEC 委員會(huì) JC-41 維護(hù)。JC-41 擁有廣泛而活躍的會(huì)員，該標(biāo)準(zhǔn)以活頁(yè)夾格式發(fā)布，以適應(yīng)頻繁的更新和更改。