什么是 PM,什么是 SCM,和 NVM 什么關系


轉載自:http://blog.jcix.top/2019-02-18/pm-nvm/#NVMPM_SCM

近幾年,不論在學術界還是工業界,NVM 都是比較前沿的技術。其實 NVM 一詞並不新,是因為 PM (或稱 SCM) 這個與 NVM 有關的概念的出現,使得 NVM 這詞又 “火” 了一把。在近年的相關文獻中,NVM 也經常被和 PM (SCM) 混用,讓人搞不清。本文捋一捋它們之間的關系。

NVM

准確來說,NVM (non-volatile memory) 指的是非易失的物理存儲介質,比如 NAND flash、PCM、3D XPoint 等都算是 NVM,這些 NVM 可以做成 SSD 形式,也可以做成 PM (或稱 SCM)。

           NVM存儲介質
               |
               V
           NAND Flash   ---+
                           |
    +--     PCM         ---+--> SSD
 +--+                      |
 |  +--    3D XPoint    ---+
 V
 PM 
(SCM)

NVM 與 SSD 的關系

我們常見的 SSD,不管是 SATA 接口還是 PCIe 接口,基本都是基於 NAND Flash 的;當然也有例外,Intel 兩年前推出的 Optane SSD 就基於 3D XPoint 而非 NAND Flash。不管底層介質是 Flash 還是 3D XPoint,這些介質廣義上都是屬於 NVM 的。它們都是存儲設備,是塊設備,是 IO 設備,除了性能,用戶軟件都可以將它們無差別地看成 SSD。

NVM 與 PM (SCM) 的關系

現在,PCM、3D XPoint 等新型的 NVM 也被用於制作 DIMM 接口的內存條,被稱為 PM 或 SCM。

其實 PM (persistent memory) 或者 SCM (storage class memory) 基本為同義詞,指的是內存 DIMM 接口的、可字節尋址的 NVM 設備。新型的 NVM 存儲介質相對 NAND Flash 更容易做到細粒度讀寫,更適合做成可字節尋址 (byte-addressable) 的內存形式。並且,因為密度更大,基於新型 NVM 介質的 PM 可以做到 DRAM 內存條容量幾倍;也由於新型 NVM 介質還不及 DRAM 的性能,PM 的讀寫速度可能比 DRAM 內存條慢幾倍。

NVDIMM 又是什么?

“非易失內存條” 其實並非近幾年才出現,很久之前就有基於 NAND Flash 的非易失型內存條 (一般被稱為 NVDIMM),不過這種 NVDIMM 通常被做成 “電池 + Flash+DRAM” 的形式:通電時,依然是依靠 DRAM 工作,斷電時才用電池電量將 DRAM 數據刷回 Flash。Flash 無法直接代替 DRAM 是是因為 Flash 的讀寫粒度不一致,且存在寫前擦除、拷貝等要求,不利於直接進行細粒度存取。這種設計就導致 NVDIMM 只可能比一般 DRAM 內存條更貴,且不可能做的比 DRAM 內存有更大容量密度。

總結

雖然容易有歧義,但近年依然有很多文獻稱基於 PM 或 SCM 為 NVM。因此閱讀文獻時我們可以認為:狹義上,NVM 可以指 Flash、PCM 等存儲介質;廣義上,NVM 也可以指 SCM、PM 等存儲設備,其實早年間,也有稱 SSD 為 NVM 的。

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