非易失性存儲器和易失性存儲器在計算機存儲體系中扮演不同角色，二者在數(shù)據(jù)保存特性、工作原理、性能、應(yīng)用場景、成本等方面存在明顯區(qū)別，以下是詳細(xì)介紹：

數(shù)據(jù)保存特性

• 非易失性存儲器：數(shù)據(jù)能夠長期保存，即使設(shè)備斷電，存儲在其中的數(shù)據(jù)也不會丟失。就像一個帶有密碼鎖的保險箱，只要不主動打開（進(jìn)行數(shù)據(jù)擦除等操作），里面的物品（數(shù)據(jù)）會一直安全存放。例如，電腦中的固態(tài)硬盤（SSD）和機械硬盤（HDD），即便電腦關(guān)機，存儲在其中的操作系統(tǒng)、軟件、文檔等數(shù)據(jù)依然存在，下次開機時可以正常使用。

• 易失性存儲器：數(shù)據(jù)在斷電后會立即丟失，無法長期保存。它類似于一個臨時的工作臺，在工作（通電）時可以放置各種工具和材料（數(shù)據(jù)），但一旦停止工作（斷電），工作臺上的東西就會消失。例如，電腦中的內(nèi)存條（RAM），當(dāng)電腦關(guān)機后，內(nèi)存中正在運行的程序和數(shù)據(jù)就會全部消失。

工作原理

• 非易失性存儲器：通常基于特殊的物理結(jié)構(gòu)或材料特性來存儲數(shù)據(jù)。

• 以NAND Flash為例：它利用浮柵晶體管來存儲電荷，通過向浮柵中注入或釋放電荷來表示不同的數(shù)據(jù)狀態(tài)（如“0”和“1”）。由于電荷可以在浮柵中長時間保持，所以數(shù)據(jù)能夠長期保存。

• 以NOR Flash為例：其存儲單元是基于晶體管的導(dǎo)通和截止?fàn)顟B(tài)來存儲數(shù)據(jù)，通過改變晶體管的柵極電壓來控制導(dǎo)通狀態(tài)，從而實現(xiàn)數(shù)據(jù)的存儲和讀取。

• 易失性存儲器：主要依靠電路中的電容來存儲數(shù)據(jù)。

• 以動態(tài)隨機存取存儲器（DRAM）為例：每個存儲單元由一個晶體管和一個電容組成，電容充電表示“1”，放電表示“0”。由于電容會逐漸放電，所以需要定期進(jìn)行刷新操作，以保持?jǐn)?shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。

• 以靜態(tài)隨機存取存儲器（SRAM）為例：它使用雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器來存儲數(shù)據(jù)，不需要像DRAM那樣定期刷新，但電路結(jié)構(gòu)相對復(fù)雜，成本較高。

性能特點

• 讀寫速度

• 非易失性存儲器：讀寫速度相對較慢。以常見的SATA接口固態(tài)硬盤為例，其連續(xù)讀取速度一般在500MB/s左右，寫入速度在400MB/s左右。雖然比機械硬盤快很多，但與易失性存儲器相比仍有差距。

• 易失性存儲器：讀寫速度非常快。例如，DDR4內(nèi)存的讀寫速度可以達(dá)到每秒數(shù)十GB，能夠快速響應(yīng)處理器的數(shù)據(jù)請求，確保計算機系統(tǒng)的流暢運行。

• 訪問延遲

• 非易失性存儲器：訪問延遲相對較長。這是因為數(shù)據(jù)存儲在物理介質(zhì)中，需要一定的時間來進(jìn)行尋址、讀取和寫入操作。

• 易失性存儲器：訪問延遲極短，幾乎可以實時響應(yīng)處理器的請求，為處理器提供快速的數(shù)據(jù)支持。

應(yīng)用場景

• 非易失性存儲器：用于長期存儲數(shù)據(jù)，適合存儲操作系統(tǒng)、應(yīng)用程序、用戶文件等需要長期保存的信息。

• 個人電腦：固態(tài)硬盤和機械硬盤用于存儲操作系統(tǒng)、軟件、文檔、照片、視頻等數(shù)據(jù)。

• 移動設(shè)備：如智能手機、平板電腦等，使用內(nèi)置的閃存芯片來存儲系統(tǒng)數(shù)據(jù)、應(yīng)用程序和用戶資料。

• 服務(wù)器和企業(yè)存儲：用于存儲大量的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)庫等信息，確保數(shù)據(jù)的安全性和可靠性。

• 易失性存儲器：主要用于臨時存儲處理器正在處理的數(shù)據(jù)和程序，作為處理器與主存儲器之間的緩存，提高系統(tǒng)的運行速度。

• 計算機內(nèi)存：為處理器提供快速的數(shù)據(jù)訪問，支持多任務(wù)處理和大型應(yīng)用程序的運行。

• 圖形處理器（GPU）內(nèi)存：用于存儲圖形數(shù)據(jù)和紋理信息，加速圖形渲染和處理。

成本方面

• 非易失性存儲器：不同類型的非易失性存儲器成本有所差異。一般來說，NAND Flash的成本相對較低，因此在消費級電子產(chǎn)品中得到了廣泛應(yīng)用；而一些高性能的非易失性存儲器，如企業(yè)級的固態(tài)硬盤，由于采用了更先進(jìn)的技術(shù)和更高的品質(zhì)要求，成本相對較高。

• 易失性存儲器：成本也受多種因素影響。SRAM的速度快、穩(wěn)定性高，但電路結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成本較高，通常用于對性能要求極高的場合，如CPU的高速緩存；DRAM的成本相對較低，是計算機內(nèi)存的主流選擇。