Nichtflüchtiger Speicher (NVM) ist eine Halbleitertechnologie, die keine kontinuierliche Stromversorgung benötigt, um die in einem Computergerät gespeicherten Daten oder den Programmcode zu erhalten.
Systemhersteller verwenden verschiedene Arten von nichtflüchtigen Speicherchips für eine Vielzahl von Zwecken. Ein Typ von NVM kann beispielsweise den Programmcode des Controllers für Geräte wie Festplattenlaufwerke (HDDs) und Bandlaufwerke speichern. Eine andere Art von NVM wird häufig für die Datenspeicherung in Solid-State-Laufwerken (SSDs), USB-Laufwerken und Speicherkarten in Digitalkameras, Mobiltelefonen und anderen Geräten verwendet.
Solid-State-Speicher verwenden typischerweise eine Variante des nichtflüchtigen Speichers, die als NAND-Flash bekannt ist. SSDs haben keine beweglichen Teile und sind zu einer höheren Leistung fähig als mechanisch adressierte Festplatten und Bänder, die einen Kopf zum Lesen und Schreiben von Daten auf magnetische Speichermedien verwenden. SSDs, die über einen PCI-Express-Bus (PCIe) direkt mit dem Prozessor eines Computers verbunden sind, bieten eine geringere Latenz als SSDs auf Basis von Serial-Attached SCSI (SAS) oder Serial Advanced Technology Attachment (SATA), die in externe Laufwerksschächte gesteckt werden.
Typen von nichtflüchtigem Speicher
Viele Arten von nichtflüchtigem Speicher sind heute im Einsatz, um Daten von und zu Unternehmens- und Verbrauchersystemen zu lesen und zu schreiben, und jede bietet Vor- und Nachteile.
Hersteller haben die NAND-Flash-Technologien mit dem Ziel weiterentwickelt, die Kosten pro Bit zu senken. Sie führten 3D-NAND-Flash ein, als sie auf Schwierigkeiten bei der Skalierung von zweidimensionalem NAND stießen, das eine einzelne Schicht von Speicherzellen hat. Die neuere 3D-NAND-Flash-Technologie stapelt Speicherzellen in vertikalen Schichten, um eine höhere Speicherdichte zu erreichen.
Die Technologieanbieter arbeiten auch weiterhin an weiteren nichtflüchtigen Speichertechnologien, um die Kosten zu senken, die Leistung zu verbessern, die Speicherdichte zu erhöhen, die Lebensdauer zu steigern und den Stromverbrauch zu reduzieren.
Was ist der Unterschied zwischen flüchtigem und nichtflüchtigem Speicher?
Flüchtiger Speicher ist eine Halbleitertechnologie, die eine kontinuierliche Stromversorgung benötigt, um die gespeicherten Daten zu erhalten. Prominente Beispiele für flüchtigen Speicher sind statischer Direktzugriffsspeicher (SRAM) und dynamischer RAM (DRAM). Hersteller fügen flüchtigen Speicherbausteinen manchmal eine Batterie hinzu, um die dauerhafte Datenspeicherung zu unterstützen.
Unternehmens- und Client-Computersysteme verwenden häufig eine Kombination aus flüchtigen und nichtflüchtigen Speichertechnologien, wobei jeder Speichertyp seine Stärken und Schwächen hat.
SRAM ist beispielsweise schneller als DRAM und eignet sich gut für Hochgeschwindigkeits-Caching. DRAM, ein Nachfolger von SRAM, ist billiger in der Herstellung und benötigt im aktiven Modus weniger Strom als SRAM. Ein häufiger Anwendungsfall für DRAM ist das Speichern des Hauptprogrammcodes, den ein Computerprozessor zum Funktionieren benötigt.
Nichtflüchtiger NAND-Flash ist beim Schreiben und Lesen von Daten langsamer als DRAM und SRAM. Allerdings ist NAND-Flash weitaus günstiger in der Herstellung als DRAM und SRAM, wodurch sich die Technologie besser für die dauerhafte Datenspeicherung in Geschäftssystemen und Consumer-Geräten eignet.
NVM vs. NVMe
Die Begriffe nichtflüchtiger Speicher und nichtflüchtiger Express-Speicher (NVMe) klingen ähnlich, sind aber in ihrer Bedeutung getrennt und unterschiedlich. NVM ist eine Halbleitertechnologie, die in den späten 1940er Jahren aufkam, während NVMe eine Host-Controller-Schnittstelle und ein Speicherprotokoll ist, das ein Konsortium von Technologieanbietern 2009 zu entwickeln begann.
Die NVM Host Controller Interface Work Group veröffentlichte die NVMe-Spezifikation 1.0 am 1. März 2011. NVMe wurde entwickelt, um die Datenübertragung zwischen Host-Systemen und SSDs über den PCIe-Bus eines Computers zu beschleunigen. NVMe unterstützt die Verwendung verschiedener Arten von nichtflüchtigem Speicher, wie NAND-Flash und die von Intel und Micron entwickelte 3D-XPoint-Technologie.
NVMe ist eine Alternative zum Small Computer System Interface (SCSI)-Standard und dem Advanced Technology Attachment (ATA)-Standard, die bei SAS- bzw. SATA-Laufwerken verwendet werden. NVMe verwendet weniger als die Hälfte der CPU-Anweisungen als die SCSI- und ATA-Befehlssätze. NVMe-basierte PCIe-SSDs bieten eine geringere Latenz, höhere IOPS und potenziell einen geringeren Stromverbrauch als SAS- und SATA-basierte SSDs.