相變化內(nèi)存原理分析及設(shè)計使用技巧

　　在一個典型的系統(tǒng)中，非揮發(fā)性內(nèi)存和RAM內(nèi)存都會被用到，前者用于保存編碼，后者用作高速緩存，有時也用于儲存其它編碼。為了避免使程序員處理不同類型的記憶體，操作系統(tǒng)隱藏了各類內(nèi)存間的差異，以對其它程序透明的方式，執(zhí)行對揮發(fā)性內(nèi)存和非揮發(fā)性內(nèi)存的管理任務，而這大大增加了系統(tǒng)的復雜程度。

　　即便有了這種輔助功能，當使用只讀編碼儲存空間儲存編碼，以只讀數(shù)據(jù)儲存空間儲存數(shù)據(jù)時，程序員還是受限某些限制。如果編碼或數(shù)據(jù)量大于內(nèi)存的容量，即便超出一個字節(jié)，那部分儲存空間就必須擴大一倍，導致價格大幅提升。在某些狀況下，使用基于相變化內(nèi)存的系統(tǒng)就可以避免這個問題。

　　相變化內(nèi)存改變了游戲規(guī)則。編碼和數(shù)據(jù)不必再分開儲存在非揮發(fā)性內(nèi)存和RAM的兩個容量固定的模塊內(nèi)。編碼和數(shù)據(jù)可以保存在一個內(nèi)存內(nèi)。對于小型系統(tǒng)的設(shè)計人員，這種方法可以減少芯片數(shù)量，降低功耗。讀寫內(nèi)存和只讀存儲器之間不再有固定的界限，對于小型系統(tǒng)和大型系統(tǒng)的設(shè)計人員是莫大的福音。

　　閃存的復雜之處

　　閃存很難管理。曾有設(shè)計工程師形容管理閃存的過程是一種“非常復雜的舞蹈”。曾經(jīng)采用NAND或NOR閃存設(shè)計系統(tǒng)的工程師可以證實這點，閃存管理需要考慮許多因素，例如：損耗均衡、讀寫同步和壞塊管理，這使閃存管理任務變得極其復雜。

　　與基于閃存的設(shè)計相比，相變化內(nèi)存帶來的問題非常少。相變化內(nèi)存支持位元組修改功能，因此沒有NAND和NOR閃存的寫入之前需先擦除區(qū)塊的步驟，因而大幅簡化了寫入操作。在相變化內(nèi)存內(nèi)，邏輯1可以變?yōu)檫壿?，反之亦然;所以在寫入操作之前無需進行一次擦除操作，相變化內(nèi)存的寫入操作更類似于RAM，而不像NAND或NOR閃存。

　　相變化內(nèi)存寫入操作速度快，無需NAND或NOR的擦除操作。因此，不再需要同步讀寫功能，程序設(shè)計師幾乎不必再寫專門的編碼，以防止在最新的寫入操作附近發(fā)生讀取操作。

　　相變化內(nèi)存的隨機尋址類似于NOR或SRAM，非常符合處理器的要求。此外，相變化內(nèi)存不需要NAND閃存的錯誤校驗功能，因為相變化內(nèi)存能夠保證所有位保存的數(shù)據(jù)與寫入的數(shù)據(jù)完全相同。

　　相變化內(nèi)存根本不需要閃存管理所需的全部算法，例如：損耗均衡和壞塊管理。有人稱相變化內(nèi)存是“最適合韌體/軟件工程師用的非揮發(fā)性內(nèi)存”。相變化記憶體另外還有一個好處：編碼儲存區(qū)和數(shù)據(jù)儲存區(qū)之間的界限比以前更加靈活。在今日的設(shè)計中，每個內(nèi)存應用都需要自己獨有的內(nèi)存拓撲，通常是：

　　_NOR和SRAM

　　_NOR+NAND和SRAM或PSRAM

　　_NOR或NAND+DRAM或移動SDRAM

　　這些系統(tǒng)很少用非揮發(fā)性內(nèi)存保存臨時數(shù)據(jù)，也從來不用RAM保存編碼，因為在如果沒電RAM就會失去全部內(nèi)容。相變化內(nèi)存有助于簡化這些配置，保存數(shù)據(jù)和編碼可以只用單一相變化內(nèi)存芯片或一個PCM數(shù)組，在一般情況下就不再需要將非揮發(fā)性內(nèi)存芯片搭配RAM芯片使用。

　　相變化內(nèi)存還有一個好處，程序員現(xiàn)在只需考慮編碼量和數(shù)據(jù)量，而不必擔心編碼和數(shù)據(jù)的儲存空間是兩個分開的儲存區(qū)。如果數(shù)據(jù)儲存空間增加幾個字節(jié)，還可以從編碼儲存空間“借用”儲存空間，這在除相變化內(nèi)存以外的其它任何拓撲中都是不可能的。

　　相變化內(nèi)存的工作原理