本发明实施例提出了一种非挥发性半导体存储器，包括：字线、位线、限压器件和存储单元，存储单元位于字线和位线的交叉区域，存储单元包括存储电阻和选通器件，存储电阻为二元及二元以上的多元金属氧化物，存储器件的上电极与限压器件相连接，限压器件的另一端与位线相连接。本发明实施例另一方面还提出了一种对上述的非挥发性半导体存储器的存储操作方法。本发明提出的上述方案，限压管的引入避免了复位时电压无限制增大从而在复位过程中又再次发生置位操作的现象。此外，选通器件与限压器件之间连接阻变存储器的结构既可以防止在置位操作中电流的过冲现象，又能抑制在复位操作中的复位与置位交叉的不稳定现象，大大提高器件性能的可靠性。