AI时代的存储体系梳理：从 SRAM 到 NVMe 的认知框架
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CPU Cache
存储介质 SRAM
- Static Random-Access Memory（静态随机存取存储器）
- 用晶体管电路“静态地”保存 0/1 的存储，易失存储（volatile），断电数据丢失
- 1 bit 需要多个晶体管（通常为 6 个），因此成本高，密度低
- 速度快，成本高，密度低
内存
存储介质 DRAM
- Dynamic Random-Access Memory（动态随机存取存储器）
- 1 bit 通常 1 个晶体管 和 1 个电容
- 必须定期刷新，因为电容会漏电。易失存储
标准/形态
DDR
Double Data Rate，标准内存， 广泛用于各种设备。
LPDDR
Low-Power DDR，更省电，体积更小。
主要应用于移动式电子产品等低功耗设备上，如手机、轻薄本、智能穿戴扽。
GDDR
Graphics DDR，主要面向 GPU 显存，强调带宽。
HBM
High Bandwidth Memory 高带宽内存，面向 GPU/AI 加速器的超高带宽内存。
GPU/AI 加速器强大的算力需要内存快速的数据传递来支持，要是内存提供数据的速度跟不上， GPU/AI 加速器就只能空转，导致算力浪费。这就是为什么需要HBM/GDDR等高带宽内存的原因。
关键设计：
- 3D 堆叠：多片DRAM立体堆叠，
- TSV（Through-Silicon Via，硅通孔）：连接立体的DRAM，提供高速数据传输通道
- 超宽 I/O 总线：超宽的总线接口（单片1024-bit）
存储
存储介质
NAND Flash 主要用于 SSD，磁盘 主要用于 HDD，都是非易失存储，断电数据不丢失。
磁盘
用磁性材料表示 0/1，读写是 按 磁道（track）和 扇区（sector）。
- 随机读写性能差，顺序读写性能好（但还是比NAND慢很多）
- 可以覆盖写，直接覆盖原有数据写入新数据（和NAND不同）
- 寿命：主要是机械可靠性（震动、摔落等），没有写入次数限制
NAND Flash
用晶体管里“存的电荷”表示 0/1
- 随机读写和顺序读写性能都很好
- 无覆盖写，需要先擦除后再写，且有写放大
- 写入 按页（page），擦除 按块（block）
- 注意：block 比 page大，所以每次每次擦除前需要保证整个block的数据都不需要了（或者将有用数据移出该block后），才能擦除， 所以导致了 写放大
- 寿命：有写入寿命限制（P/E cycles），写越多磨损越快，需要磨损均衡等策略延长寿命
Flash Translation Layer FTL 闪存转换层
把操作系统看到的 逻辑地址 映射到 NAND 的 物理位置，类似操作系统的 虚拟内存管理。
需要这一层的原因是：NAND不能覆盖写，需要不断擦除块然后才写入，很多时候擦除前还得将该块里的有用数据写入其他页。 在没有FTL的情况下，操作系统需要直接考虑和管理物理NAND来均衡磨损以及避开坏块等，这样效率很低且耦合。 由此产生了FTL来给OS屏蔽底层NAND的复杂性。
物理接口/总线
PCIe：Peripheral Component Interconnect Express，通用高速互连总线，低延迟、高带宽，适合高并发
SATA：Serial ATA，面向存储的低成本串行接口，消费级 HDD/SSD 最常见，成本低、生态成熟
SAS：Serial Attached SCSI，企业级存储接口，常见于服务器/阵列，强调可靠性、扩展性与管理能力
协议
- NVMe：Non-Volatile Memory Express，专为 SSD 设计的访问协议/命令体系，通常跑在 PCIe 上，高并发、低延迟
- SCSI：Small Computer System Interface，面向企业存储的命令体系/协议家族，可靠性、管理能力、扩展性强的存储生态
存储设备
SSD
Solid State Drive，固态硬盘
- 存储介质：NAND Flash
- 常见物理接口和协议组合：
- SATA SSD：SATA + AHCI/ATA（兼容强、性能上限较低）
- NVMe SSD：PCIe + NVMe（高并发、低延迟、高带宽）
- SAS SSD：SAS + SCSI（企业常用）
HDD
Hard Disk Drive，机械硬盘
- 存储介质：磁盘
- 常见物理接口/协议组合
- SATA HDD：SATA + ATA/AHCI（常见）
- SAS HDD：SAS + SCSI（企业/阵列）