什么是NVRAM？

我们为什么要讲NVRAM 本文是《让我们谈谈NVRAM》专题的一部分

在计算机硬件领域，必不可少的一个设备就是存储器，信息化的处理离不开对信息的保存，因此各式各样的存储器也就呈现在我们的面前，而半导体存储器就是其一。

在一台电脑中，我们最熟悉的半导体存储器主要用以下三种：

• 用于存储BIOS信息的EEPROM（Electrically Erasable Programmable Read Only Memory，电可擦写可编程只读存储器），数据在断电后仍可以保存，近几年用于BIOS存储的Flash RAM（闪存）也是EEPROM的一种。

• 用于存储临时工作数据的DRAM（Dynamic Random Access Memory，动态随机访问存储器），数据要通过不断的刷新才能保留，断电后消失。

• 用于在CPU中存储常用指令与数据的SRAM（Static Random Access Memory，静态随机访问存储器），数据无需刷新操作，但断电后消失。

通常的，我们将数据断电后仍能保留的半导体存储器称为“非易失性（或非发挥性）随机访问存储器”——Non-Volatile Random Access Memory，即NVRAM，而像DRAM与SRAM这样的存储器则就称为VRAM。其实，严格的说，非易失性存储器应该叫NVM（Non-Volatile Memory），因为有些存储器的随机访问能力非常弱，但在本文，为了方便讲述则将它们统一称为NVRAM，这也是由于现有和未来的非易失性存储器都具备不错甚至是非常好的随机寻址能力，本文的重点也将围绕它们来展开。

我们今天为什么要讲NVRAM——这个不太令人熟悉的东西呢？因为NVRAM已经是目前乃至未来最重要的存储器之一，其风头甚至盖过了传统的，我们所熟悉的DRAM与SRAM。

由于DRAM与SRAM的VRAM特性，使在数据存储领域中受到了一定的限制。其实每种存储器都有自身的限制，但VRAM特性让这些平时肩负着重要数据中转任务的存储器在某些场合就有些力不从心了。在硬盘领域，都知道有写缓存技术，它的应用过程就是主机向硬盘写数据的时候，当写入写缓存时，对于主机一方来讲就意味着写入完成从而可以进行后面的工作，但如果此时突然断电，那么就意味着在写缓存中的数据丢失而没有真正的写入磁盘中。因此，在网络存储领域，不少磁盘阵列自身都带有不间断电源以保证阵列的缓存（一般都是上GB容量的DRAM）中数据的安全。

另一方面，二十世纪九十年代后，数码掌上设备迅速普及。这些虽然小巧的设备其实就像一个PC，因此可谓五脏俱全。此时必须要有一个能肩负起PC中硬盘角色的存储器应用于掌上设备。但是，传统的硬盘这种磁性介质(Magnetic Media)需要较大、复杂而精细的机构来带动磁头和盘片，容易因为机械上的磨耗或外力冲击而失常。此外，磁盘驱动器需要消耗相当的电力来维持马达和电子驱动电路的操作，即使在现今计算机设计上有许多省电功能(特别是笔记本电脑)，机械式储存设备仍然占了计算机消耗功率中的大部份。显然，这对于小巧的掌上设备而言，并不是非常适合。虽然，现在有1英寸和0.85英寸的硬盘出现，但是用在掌上设备仍不成熟。目前也仅应用到了高端数码相机（DC）这一级别的设备。但是，DC手机、PDA、便携式DC的发展越来越需要大容量的存储器。

相比之下，DRAM与SRAM虽然体积小，不受碰撞的影响，速度也非常快，但不具备NV特性，因此也只能在掌上设备中充当传统内存的角色。显然，这里似乎出现了一个空缺，而这个空缺正好是NVRAM所能弥补的。它具备DRAM与SRAM的物理优点，也具备了硬盘的永久（相对而言）存储的特性，所以在这业界的推动与需求下，它的发展迅速，当传输越来越逼近DRAM而单片容量大幅超过DRAM的时候，人们意识到了它的巨大潜力。如果还不清楚，别的不说（硬盘、光驱、显卡、主板……等设备上都有NVRAM）就看看你的周围有多少在用PDA，有多少人在用主流的DC，又有多少在用手机？在它们的“身体”里肯定都有NVRAM。

在未来，关于DRAM与NVRAM存储器的研究，也似乎有了融合的趋势，起因则在于NVRAM的胃口越来越大，当速度与成本都差不多的时候，NVRAM的独特能力将是DRAM与SRAM的有力挑战者。所以，我们今天关注NVRAM，也是在关注半导体存储器的一个重要分支，而且它会越来越重要。

NVRAM的过去

很多人可能都搞不清楚NVRAM所包含的内容，其实业界似乎也没有非常严格而统一的定义，厂商与厂商之间也有不同的分类（有的厂商仍用NVM统称，有的则一直用NVRAM）。但NVRAM肯定是一个统称，凡是具备永久保存数据能力的半导体存储器都可以称之为NVRAM。

从历史上讲，NVRAM共经历了五代产品：

NVRAM的分类

其中，MaskROM就是我们以前在课本上说的光罩式只读存储器，OTP则One Time Programmable ROM（只可编程一次只读存储器），EPROM，就是Erasable Programmable ROM（可擦可编程只读存储器），而EPROM与EEPROM的替代者或者说是结合体就是我们今天所常说的闪存。不过，在一些厂商的资料中，我们发现NVRAM是指带有电池的SRAM，显然这是一种特殊的NVRAM。在中板上，用于存储BIOS设置参数的就是位于芯片组南桥的SRAM，这个SRAM平时由主板上的电池供电，若按这个厂商的说法，这也应该算是NVRAM了。

当今的闪存是EPROM和EEPROM的结合体