常见的非易失存储器简介

非易失存储器（Non-Volatile Memory，NVM）是一种能够在断电后保持存储数据的计算机存储器。

常见非易失存储器思维导图

1 硅片存储介质

硅片存储介质是指采用半导体器件（如NAND Flash等）作为存储介质的存储设备。

半导体芯片内存储单元中的数据由电子器件来存储和读取。

1.1 ROM

ROM（Read-Only Memory，只读存储器）：ROM是最简单的硅片存储器，通常在制造时被编程，用于存储固定的程序或数据。

ROM内部的存储单元通常由晶体管和二极管构成，通过将晶体管的通道切断或保持通畅的方式来存储数据。

1.2 EPROM

EPROM（Erasable Programmable Read-Only Memory，可擦写可编程只读存储器）：是可擦写的可编程只读存储器，允许用户将数据写入其中，并且在需要修改数据时可以将其擦除并重新编程。

EPROM内部的存储单元由晶体管和可控氧化物场效应晶体管（MOSFET）构成。

EPROM需要通过特殊的EPROM编程器进行编程，使用紫外线擦除器进行擦除。

1.3 EEPROM

EEPROM（Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory，电可擦写可编程只读存储器）：是电可擦除可编程只读存储器，与EPROM相似，但允许单独擦除和编程每个存储单元。

EEPROM内部的存储单元由晶体管和电介质电容构成。EEPROM的擦除和编程可以通过电场实现，因此不需要特殊的擦除器或编程器。

1.4 Flash Memory

Flash Memory（闪存）：与EEPROM类似，但是以块为单位进行擦写，具有更高的存储密度和更长的使用寿命。可以用于存储操作系统、固件等需要长时间保存的数据。

块的大小可以根据具体的存储器制造商和型号而有所不同，但通常是几个K字节或数十个K字节。

闪存擦除的最小单位称为“块（block）”，存储单元称为“页（page）”，块由多个页组成。

1.4.1 NAND Flash

NAND Flash是一种非常常见的闪存存储器，主要用于存储大量的数据，如音频、视频、图像等。它是一种基于块存储的存储器，通过内部的位线（wordline）和位于单元交叉点的选择性加电和阻断来实现读写操作。

NAND Flash将数据存储在一个个块中，块中包含多个页，页中包含多个扇区，数据读取时需要先进行块级别的寻址。

1.4.1.1 eMMC

eMMC（embedded MultiMediaCard）是一种嵌入式多媒体卡，也是一种集成存储器和控制器的封装，通常被用于嵌入式系统和移动设备中。

eMMC主要由MMC（MultiMediaCard）控制器和NAND Flash芯片组成，MMC控制器负责控制芯片的读写，数据传输等操作。

eMMC将数据分成多个块（block）进行存储，并采用块级别的寻址方式进行读写。

1.4.1.2 闪存卡

闪存卡是一种便携式存储设备，通常用于相机、手机、平板电脑等设备的存储。常见的闪存卡包括SD卡、MicroSD卡（原名TF卡，Trans-flashCard）、CF卡等。

闪存卡通过闪存控制器将数据写入或读取NAND闪存芯片。NAND闪存芯片中存储单元被组织成一个或多个存储块，每个块通常包含多个页。闪存控制器负责管理闪存块的擦写和读取，以及维护闪存中的文件系统。

1.4.1.3 USB闪存驱动器

USB闪存驱动器是一种便携式存储设备，通常用于传输和存储文件。USB闪存驱动器通常具有小巧轻便、容量大、读写速度快等特点。

USB闪存驱动器是一种可插拔式的闪存存储器，它采用NAND闪存芯片作为存储介质，并通过USB接口与计算机进行通信。

USB闪存驱动器的原理是将数据写入或读取NAND闪存芯片，并通过USB接口将数据传输到计算机。USB闪存驱动器中的闪存控制器负责管理闪存块的擦写和读取，并将存储的数据转换为计算机可以识别的文件系统格式。

1.4.1.4 固态硬盘

固态硬盘（Solid State Drive，SSD）是一种使用闪存芯片作为存储介质的硬盘，它采用NAND闪存芯片作为存储介质，并通过SATA或PCIe接口与计算机进行通信。

固态硬盘的原理是将数据写入或读取NAND闪存芯片，并通过SATA或PCIe接口将数据传输到计算机。

固态硬盘中的控制器负责管理闪存块的擦写和读取，并将存储的数据转换为计算机可以识别的文件系统格式。

此外，固态硬盘还包括高速缓存、DRAM等组件，以提供更快的数据访问速度和更好的性能。

1.4.4 NOR Flash

NOR Flash是一种快速、随机读写的闪存存储器，主要用于存储程序代码、固件等需要快速读取的数据。

NOR Flash采用类似于传统ROM的寻址方式，可以随机读写单独的存储单元，因此读取速度比NAND Flash快。NOR Flash的原理是将数据存储在一个个存储单元中，每个存储单元都有独立的地址，数据读取时可以直接进行单元级别的寻址。

1.4.4.1 QSPI Flash

QSPI Flash（Quad SPI Flash）是一种串行外部闪存，采用了NOR闪存作为其存储介质。具体来说，QSPI Flash内部包含了一个控制器和一个或多个NOR闪存芯片，控制器通过SPI接口与主机之间进行通信。

QSPI Flash将数据按页（page）进行存储，每页包含多个扇区（sector），数据读取时通过SPI总线进行传输。

1.4.4.2 其他NOR Flash存储器

其他使用Nor Flash存储器技术的存储器包括Parallel NOR Flash、SPI NOR Flash和XIP Flash等。

2 磁盘存储介质

磁盘存储介质是指采用磁性材料作为存储介质的存储设备，如硬盘、软盘等。

将磁性材料分成若干个小的磁区域，通过磁头在磁盘表面的扫描和改变磁区域的磁化方向，实现对数据的读取和写入。

2.1 软盘

软盘（Floppy Disk）是一种磁盘存储介质，通常使用塑料外壳保护，内部有一个由磁性物质制成的薄片，分成多个磁道和扇区。

软盘的容量一般较小，常见的有1.44MB、720KB等。

软盘的读写速度较慢，一般只能达到几十KB/s的速度。

2.2 机械硬盘

机械硬盘（Hard Disk Drive，HDD）是一种磁盘存储介质，通常由多个金属碟片组成，每个碟片都有两个磁头来读写数据，碟片上有多个磁道和扇区，数据存储在扇区内。

机械硬盘的容量通常较大，常见的容量有1TB、2TB、4TB等。

机械硬盘的读写速度通常比软盘快得多，一般能够达到几百MB/s的速度。

3 光学存储介质

光学存储介质（Optical Storage）是指采用激光技术进行数据存储和读取的存储设备，如光盘、DVD、蓝光光盘等。

将信息转换为微小的凹坑和平台等结构，激光读写头在光盘表面扫描时，通过反射和衍射信号的强度变化来读取数据。

1. CD-ROM（Compact Disc Read-Only Memory）：只读光盘，容量通常为700MB。
2. CD-R（Compact Disc Recordable）：一次性写入型光盘，用户只能写入数据一次，容量通常为700MB。
3. CD-RW（Compact Disc ReWritable）：可重写光盘，用户可以多次写入和擦除数据，容量通常为700MB。
4. DVD-ROM（Digital Versatile Disc Read-Only Memory）：只读光盘，容量通常为4.7GB或8.5GB。
5. DVD-R（Digital Versatile Disc Recordable）：一次性写入型光盘，容量通常为4.7GB或8.5GB。
6. DVD-RW（Digital Versatile Disc ReWritable）：可重写光盘，用户可以多次写入和擦除数据，容量通常为4.7GB或8.5GB。
7. Blu-ray Disc（BD）：高清晰度光盘，容量通常为25GB或50GB，用于存储高清电影和游戏等数据。