基于相变存储器（Phase Change Memory，简称PCM）的存储系统在计算机科学中是一类新型存储技术的研究热点。PCM作为一种非易失性存储技术，相比于传统存储介质如DRAM和Flash有着独特的优点和不足。下面对PCM存储系统的相关知识点进行详细探讨。
PCM是一种利用材料相变来存储信息的存储技术。最常见的是基于硫系化合物（如GeSbTe，GST）的记忆单元。在PCM中，通过材料的晶态（低电阻）和非晶态（高电阻）来表示数据的“0”和“1”。这种材料在被加热到一定温度时，可以从非晶态转变为晶态，并且可以被反复地擦写。
PCM存储技术的优势包括其非易失性特点，即断电后数据不丢失，同时拥有较高的读取速率和较好的扩展性。此外，相比DRAM，PCM的静态能耗更低，尽管其写入速率较慢，但可靠性高，并且不受射线影响。然而，PCM同样存在一些缺点，例如写入能耗高，以及相对于传统DRAM更短的寿命。这些特性导致PCM在目前主要应用于存储器层次中更靠近存储器的部分，例如作为存储介质，而不是作为主存。
在PCM的发展历程中，可以追溯到早期的非易失性存储器，比如打孔卡片、ROM、磁带、硬盘驱动器（HDD）、软盘和光盘等。这些存储介质的演化与技术的革新密不可分，而PCM代表了这一进化趋势中一个重要的里程碑。
PCM的研究展望和实验室研究简介显示，当前PCM几乎在所有指标上都优于Flash，因此有望在存储系统中发挥更大的作用。在主存领域，PCM有可能成为DRAM的一个重要替代者，尤其在DRAM面临难以扩展和高能耗等问题的背景下。目前，传统计算机体系结构不能充分发挥PCM的潜力，因此需要重新设计主存架构。同时，PCM的写入寿命短、写入速率慢，这要求发展新的磨损均衡和纠错算法，以规避PCM自身写入的劣势对主存性能的影响。
在PCM作为外存的应用中，其将有可能替代Flash，从而提升整个系统的I/O能力并缓解存储系统对计算性能的制约。然而，现有的系统调用I/O路径和软件算法优化方向并不能充分发挥PCM的优势。因此，需要对I/O路径进行重新设计，并考虑是否需要类似Flash的FTL（Flash Translation Layer）以及如何在不完全适用的PCM中设计算法。
就PCM的存储架构而言，有几种不同的实现方式，包括使用PCM完全替代DRAM、PCM与DRAM并列共同组成存储系统，以及将DRAM作为PCM的缓存。PCM主存的架构相对简单，可以按照传统的DRAM模式组织数据，但PCM的读写效率相较于DRAM有所下降。PCM的读写特点是非对称的，写速率远慢于读速率，因此PCM主存的性能也受到了一定的影响。
PCM的能耗方面，其写入能耗较高，但静态能耗较低。对于PCM的寿命而言，目前的问题是写入次数有限，但随着材料科学的进步，这一问题有可能得到解决。
PCM存储系统作为存储技术的新兴领域，已经显示出巨大的潜力，特别是在追求更高性能和低功耗的存储解决方案方面。然而，PCM的普及还面临着一系列技术挑战，包括需要对现有的计算机体系结构进行优化，以及开发新的算法和硬件纠错技术，以应对PCM写入寿命短和写入速率慢的固有缺点。随着研究的不断深入，预计未来PCM将在存储系统领域扮演更加重要的角色。
