什么是闪存？

闪存是一种持久化存储，即使断电也能保留数据。闪存设备有多种类型和规格，例如 USB 驱动器和 SD 卡，可满足多种不同的应用需求。闪存可与其他存储类型结合，提供一个满足吞吐量和计算需求的完整存储系统。闪存在消费类设备和商业环境中均得到广泛应用。

闪存在计算系统中备受青睐，原因有很多。

性能更高

与传统存储技术（例如电可擦除可编程只读存储器 (EEPROM)）相比，闪存技术提供更快的读写操作。数据访问速度的提升使设备能够更高效地存储、检索和删除信息。

无机械故障的可靠性

与硬盘驱动器不同，闪存存储没有活动部件。因此，闪存不易受到机械老化、突然移动或物理冲击的影响。如今，现代计算机使用固态硬盘 (SSD)，这些固态硬盘采用闪存技术构建。

能源效率

由于其架构，闪存芯片消耗的功率极少。与随机存取存储器 (RAM) 不同，闪存无需持续供电也可保留数据。此外，闪存执行读写操作时仅消耗极少的电流。

密度

数据存储密度是指在特定大小的存储空间中可存储的信息量。与其他物理占用空间相近的数据存储芯片相比，闪存可提供更高密度的存储。这使得便携式存储设备（例如存储卡）能够存储大量信息。

闪存主要有两种类型。

NOR 闪存

NOR 闪存的架构与 NOR 门类似。它们支持的擦除或重写周期次数较少。但是，NOR 闪存提供低延迟随机访问，允许设备在无需读取整个页面的情况下检索特定信息。NOR 擅长快速搜索信息，例如在系统启动时加载配置信息。工程师经常使用 NOR 闪存进行代码存储，尤其是在工业自动化和嵌入式系统中。在某些情况下，NOR 闪存直接内置在微控制器中。我们称之为嵌入式闪存。

NAND 闪存

NAND 闪存旨在模拟 NAND 门。与 NOR 闪存不同，NAND 闪存存储单元具有更高的擦除耐久性，并支持更高吞吐量的操作。但是，设备必须读取整个页面，这会增加读取延迟。与 NOR 存储相比，NAND 闪存存储单元可提供更大的存储容量。它们通常用于商业和企业级存储设备，例如固态硬盘、USB 驱动器和数据中心。访问固态硬盘时，计算机使用串行 ATA 附加 (SATA) 和非易失性内存高速 (NVMe) 等协议。

闪存为许多现代计算设备（包括数码相机、USB 闪存驱动器和其他便携式设备）提供存储和数据传输功能。尽管它可以实现高效的数据管理，但必须注意一些缺点。

• 长期进行大量写入和擦除操作会降低存储芯片的性能。
• 闪存芯片的制造成本比硬盘高得多，因此每千兆字节 (GB) 的成本更高。
• 当闪存控制器将数据移动到较新的块时，磨损均衡措施可能会导致较高的写入放大开销。

闪存是工程师在设计计算系统时所使用的众多存储类型之一。以下是闪存与不同数据存储技术的一些比较。

闪存与硬盘驱动器

硬盘驱动器 (HDD) 使用磁盘来存储数据。硬盘驱动器采用旋转机构运行，因此容易出现机械故障。而闪存使用晶体管存储数据，这使其耐用性大幅提升。但是，与硬盘相比，闪存存储每 GB 的成本更高。

闪存与 EEPROM

EEPROM 是一种非易失性存储器，其可存储的数据量远少于闪存。与闪存不同，EEPROM 可以在字节级别进行写入和擦除。微控制器使用 EEPROM 来存储、访问和更新配置数据；但是，对于高负载操作，其速度远慢于闪存。

闪存与 DRAM

动态随机存取存储器 (DRAM) 是一种易失性存储器，计算机使用它来存储临时数据。DRAM 提供超低延迟的读写操作。但是，与闪存不同，DRAM 芯片需要电源来保留存储的信息。在个人计算机中，我们使用 DRAM 作为计算机存储器，供中央处理单元 (CPU) 存储临时数据。

使用闪存时，请采取以下措施来优化功能、耐久性和容错能力。

• 监控磨损指标，并评估闪存的剩余寿命。使用 Trim 命令释放固态硬盘中未使用的数据块。Trim 命令将特定块标记为不再使用，SSD 控制器随后会在某个磁盘管理周期中将其擦除。
• 应用断电保护，以防止写入操作中断。这将防止损坏的数据被存储在闪存中。
• 跟踪一段时间内的写入放大率，并在超过特定阈值时调整存储基础架构。

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