现行的电脑内存，存在着巨大的鸿沟。DRAM 读写资料的延迟，仅有数奈秒。而 NAND Flash 的延迟，却有数微秒，差距达 1,000～10,000 倍左右。为了弭平两者间的差距，新的技术，NVDIMM 发表！借由结合 DRAM 以及 NAND Flash 的优点，填补内存科技的鸿沟。
电脑里面主要有两个重要的元件，分别为电脑处理器还有内存。电脑处理器就像是电脑的大脑一样，电脑运作速度的快慢，由电脑处理器的好坏决定。内存则像是电脑的记忆神经，越大的内存象征着电脑可以记下更多的资料；越快的内存，则影响着电脑的记忆速度的快慢。
在电脑领域中，Intel 共同创办者 Gordon E. Moore 所宣示的摩尔定律，如同产业的灯塔，指示著电脑处理器的效能的发展方向。在过去的 50 年里，电脑处理器的发展如同其预测，迅速的提升。然而，和处理器一样重要的内存，却没有享有快速成长。此外，部分运行快速的电脑内存，依旧具有断电资料便消失的特性。拖慢电脑的发展速度。
这个情形，就像是我们有很好的大脑，在短时间内可以想出很多东西，但是因为记忆力不好，所以需要额外花费相当大量的时间，将结果记录下来，拖慢工作效率。此外，断电资料便消失的特性，就像是睡个觉起来，前一天所做的东西便忘得一干二净。
因此，工程师开始将注意力移转到内存，想尽可能的改善内存善忘的问题，并提升电脑的储存速度。
现行的内存种类，DRAM 和 NAND Flash
在现行的电脑内存中，有两种主要的内存种类，分别为 DRAM 以及储存内存。
DRAM 拥有读取速度快的特性，因此，当电脑在运行时，新的资料都会先写入这个 DRAM，之后再由电脑执行的情况判断何时要将资料写进下一层的内存里面。然而，DRAM 却有当电脑断电后，资料会消失的缺点。
至于储存内存则有和 DRAM 截然不同的特性，储存内存中主要有两种，分别为 HDD 和 NAND Flash（如果不认识这两种内存的话，先前有分别介绍过 HDD 和 NAND Flash）。当电脑将资料存进此类内存之后，资料不会因电脑断电而消失，和 DRAM 有着截然不同的特性。
NAND Flash 已经渐渐地成为市场的主流，下表是 DRAM 和 NAND Flash 的比较。
做为因应 DRAM 断电时资料会消失的特性，一些商用电脑会额外加上不断电系统。借由安装这一套系统，当电脑断电时可以提供一段时间的电力，让电脑可以再多运行一段时间或是将资料储存起来。然而，如要安装不断电系统，需要额外的空间放这些电池，相当的不方便。此外，现行的不断电系统多采用锂电池做电源供应，但锂电池有使用的寿命限制，并非完美的解决方案。
因此，工程师最后想出比较好的解决方案。何不将 DRAM 和 NAND Flash 结合在一起？
NVDIMM，混合两者优点的解决方案
当我们将 DRAM 和 NAND Flash 的优点结合在一起，也就是让内存拥有和 DRAM 一样的读取时间，但是当断电时，资料却又不会消失。这将是相当优秀的内存解决方案，然而要如何才能制作出这个产品？
目前，NVDIMM 有 3 种方案，分别为 NVDIMM-N、NVDIMM-F、NVDIMM-P。这三者规格如下：
从表格中可以清楚地知道 NVDIMM-F 是最单纯的应用，因为它没办法享有原本 DRAM 的读写时间，只是运行更快的储存内存。此外，现行的 NAND Flash 寿命无法和 DRAM 相比，频繁的更动内存有机会让 NAND Flash 在几个月内坏掉。因此，除非有新的内存科技投入商业应用，目前先不多做说明。
目前市场主流的产品为 NVDIMM-N，内存大厂如 SK 海力士，美光等皆有发表此类商品。它主要的运行方式是将 DRAM 和 NAND 放在同一张里。运作时，是以 DRAM 做资料储存，NAND Flash 则闲置于旁。因此，此种 NVDIMM 将拥有原本 DRAM 的效能。
当电脑断电时，将有额外的超级电容组供应电能。此外，因为 DRAM 和 NAND Flash 是共用控制器而且距离相当的近，NVDIMM 不需要相当多的电量，就能将所有资料从 DRAM 写至 NAND Flash。采用这个方案的优点便是电容的寿命比锂电池还要长，而且超级电容组的大小仅约 2.5 吋硬盘，大幅降低维护的成本较低以及节省空间。
▲ 从上图可以看到在内存外面再额外将上一个超级电容，借此供给 NVDIMM 在断电时，有充足的电力可以将资料从 DRAM 写进 NAND Flash。（Source：JEDEC）
闲置的 NAND Flash，该如何充分利用？
如果使用 NVDIMM-N，在平常运行的时候，NAND Flash 将静置，等待电断时的工作到来。然而，从商业的角度来看，这样相当的浪费资源。需要一份多余 NAND Flash 做备份。是否可以在平常就使用此块 NAND Flash 做主内存，并在断电时将重要的资料保存在 NAND Flash 里？
因此，NVDIMM-P 的想法因应而生。主要的想法，就是将整块内存当做系统的主内存，同时可以在 N 型和 F 型的 NVDIMM 做切换。或是，以电脑的系统做预测，推测出哪些资料是重要的，哪些不是。并在一开始便将重要资料写入 NAND Flash，如此，将能充分利用此类内存。
然而，目前内存规格制定组织 JEDEC，尚未有明确的 NVDIMM-P 的规范以及实作方法。毕竟 NVDIMM 的概念是这几年内提出的，难度较高的 P 型自然无法取得较好定义。同时，DRAM 和 NAND Flash 的效能差距过于庞大，如果将两者混合使用，在没有优良的软硬件协助下，将有可能导致硬件的储存效能大幅地低于 NVDIMM-N。
至于，NVDIMM 这个产品会怎么发展，要等到 3D Xpoint 等新型的内存正式在市场上贩售，再做讨论吧。毕竟 NVDIMM 的产品规格以及主要市场，和 3D Xpoint 有所重叠。此外，NVDIMM 内部的 NAND Flash 也可以 3D Xpoint 取代。接下来的走向将如何？不妨让子弹飞一会儿。
- NVDIMM-N Cookbook:A Soup-to-Nuts Primer on Using NVDIMM-Ns to Improve Your Storage Performance
（首图来源：Flickr/Uwe Hermann CC BY 2.0）
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