数字化转型：概念性名词浅谈（第七十三讲）

大家好，今天接着介绍数字化转型的概念性名词系列。

（1）非易失性内存

非易失性存储器（英语：non-volatile memory，缩写为NVM）是指当电流关掉后，所存储的数据不会消失的电脑存储器。非易失性存储器中，依存储器内的数据是否能在使用电脑时随时改写为标准，可分为二大类产品，即ROM和Flash memory。

只读存储器（Read-OnlyMemory，ROM）是一种半导体存储器，其特性是一旦存储数据就无法再将之改变或删除，且内容不会因为电源关闭而消失。在电子或电脑系统中，通常用以存储不需经常变更的程序或数据，例如早期的家用电脑如Apple II的监督程序、BASIC语言解释器、与硬件点阵字体，个人电脑IBMPC/XT/AT的BIOS（基本输入输出系统）与IBM PC/XT的BASIC解释器，与其他各种微电脑系统中的固件（Firmware），均存储在ROM内。

快闪存储器（英语：flash memory），是一种电子式可清除程序化只读存储器的形式，允许在操作中被多次擦或写的存储器。这种科技主要用于一般性数据存储，以及在电脑与其他数字产品间交换传输数据，如储存卡与U盘。闪存是一种特殊的、以宏块抹写的EEPROM。早期的闪存进行一次抹除，就会清除掉整颗芯片上的数据。

闪存的成本远较可以字节为单位写入的EEPROM来的低，也因此成为非易失性固态存储最重要也最广为采纳的技术。像是PDA、笔记本电脑、数字随身听、数码相机与手机上均可见到闪存。此外，闪存在游戏主机上的采用也日渐增加，借以取代存储游戏数据用的EEPROM或带有电池的SRAM。

闪存是非易失性的内存。这表示单就保存数据而言，它是不需要消耗电力的。与硬盘相比，闪存也有更佳的动态抗震性。这些特性正是闪存被移动设备广泛采用的原因。闪存还有一项特性：当它被制成储存卡时非常可靠──即使浸在水中也足以抵抗高压与极端的温度。闪存的写入速度往往明显慢于读取速度。

虽然闪存在技术上属于EEPROM，但是“EEPROM”这个字眼通常特指非快闪式、以小区块为清除单位的EEPROM。它们典型的清除单位是字节。因为老式的EEPROM抹除循环相当缓慢，相形之下快闪记体较大的抹除区块在写入大量数据时带给其显著的速度优势。闪存最常见的封装方式是TSOP48和BGA，在逻辑接口上的标准则由于厂商阵营而区分为两种：ONFI和Toggle。手机上的闪存常常以eMMC的方式存在。

区块抹除

闪存的一种限制在于即使它可以单一字节的方式读或写入，但是抹除一定是一整个区块。一般来说都是设置某一区中的所有比特为“1”，刚开始区块内的所有部分都可以写入，然而当有任何一个比特被设为“0”时，就只能借由清除整个区块来恢复“1”的状态。换句话说闪存（特别是NOR Flash）能提供随机读取与写入操作，却无法提供任意的随机改写。不过其上的区块可以写入与既存的“0”值一样长的消息（新值的0比特是旧值的0比特的超集）。例如：有一小区块的值已抹除为1111，然后写入1110的消息。接下来这个区块还可以依序写入1010、0010，最后则是0000。可是实际上少有算法可以从这种连续写入兼容性得到好处，一般来说还是整块抹除再重写。尽管闪存的数据结构不能完全以一般的方式做更新，但这允许它以“标记为不可用”的方式删除消息。这种技巧在每单元存储大于1比特数据的MLC设备中必须稍微做点修改。

记忆耗损

另一项闪存的限制是它有抹写循环的次数限制（大多商业性SLC闪存保证“0”区有十万次的抹写能力，但其他区块不保证）。这个结果部分地被某些固件或文件系统为了在相异区块间分散写入操作而进行的计算写入次数与动态重对映所抵销；这种技巧称为耗损平衡（wear leveling）。另一种处理方法称为坏区管理（Bad Block Management, BBM）。这种方法是在写入时做验证并进行动态重测，如果有验证失败的区块就加以剔除。对多数移动设备而言，这些磨损管理技术可以延长其内部闪存的寿命（甚至超出这些设备的使用年限）。此外，丢失部分数据在这些设备上或许是可接受的。至于会进行大量数据读写循环的高可靠性数据存储应用则不建议使用闪存。不过这种限制不适用于路由器与瘦客户端（Thin clients）等只读式应用，这些设备往往在使用年限内也只会写入一次或少数几次而已。

读取干扰

所使用的闪存读取方式随着时间的推移会导致在同一区块中相近的记忆单元内容改变（变成写入动作）。这即是所谓的读取干扰。会导致读取干扰现象的读取次数门槛介于区块被抹除间，通常为100,000次。假如连续从一个记忆单元读取，此记忆单元将不会受损，而受损却是接下来被读取的周围记忆单元。为避免读取干扰问题，闪存控制器通常会计算从上次抹除动作后的区块读取动作总次数。当计数值超过所设置的目标值门槛时，受影响的区块会被复制到一个新的区块，然后将原区块抹除后释放到区块回收区中。原区块在抹除动作后就会像新的一样。若是闪存控制器没有即时介入时，读取干扰错误就会发生，如果错误太多而无法被ECC机制修复时就会伴随着可能的数据丢失。

写入（编程）干扰

写入干扰（编程干扰）是指当对页（page）进行写入时，由于阈值电压接近的关系，相邻的位（bit）也被升高，从而造成相邻的位出错。闪存电荷非常不稳定，相邻存储电荷的悬浮门间会相互干扰，造成相邻悬浮门间的bit错误，MLC由于存在4组接近的电压，与SLC相比更容易受到干扰。

（2）非易失性存贮

非易失性存储（nonvolatile storage，简称NVS），又称非易失性存储器或非易失性随机存取存储器（NVRAM），是断电仍可保留数据的计算机存储设备，属于静态随机存取存储器的一种形式。主要类型涵盖ROM、PROM、EPROM、EEPROM、闪存等，采用SRAM+EEPROM架构实现数据保存与恢复功能。

该技术通过宽禁带半导体材料（如掺杂AlN薄膜）实现高温稳定存储，支持3D堆叠架构开发高密度存储器。 在汽车电子领域应用于OBD系统故障代码存储、BCM模块参数配置及信息娱乐系统数据缓存。 典型应用包括计算机BIOS固件存储、工业控制系统及医疗设备数据保存，部分产品擦除次数可达100万次以上。复旦大学研制的准非易失存储原型器件写入速度比U盘快10000倍，数据保存时间可定制为10秒至10年。

非易失性存储器主要有以下类型：

ROM（Read-only memory，只读内存）

PROM（Programmable read-only memory，可编程只读内存）

EAROM（Electrically alterable read only memory，电可改写只读内存）

EPROM（Erasable programmable read only memory，可擦可编程只读内存）

EEPROM（Electrically erasable programmable read only memory，电可擦可编程只读内存）

Flash memory（闪存）

当计算机关闭或失去它的外部电源的时候，它的内容可以保存下来。NVS 藉由提供带有备用电源的静态随机存取储存器实现或藉由从电可编程只读存储器（EPROM）保存它的内容并恢复来实现。一些调制解调器使用 NVS 作为一个位置来保存预先设定或使用者指定的电话号码和调制解调器特征。

本篇文章要介绍的就是这么多，我们下篇文章再见。