Overlord

很多年前，電腦裝機還是標準的十三大件，而現(xiàn)在很多設備都已經成為板載的形式存在，裝機的配件數(shù)量也大幅度減少了。除了CPU、主板、硬盤之外，仍必不可少的便是內存了——要知道即便是顯卡，也有CPU核顯可以替代，小小的內存卻一直獨立存在（部分筆記本帶有板載內存，但仍是物理上的獨立存在）。而且聽起來都是個“存”字，很多電腦用戶實際上并不是非常清楚內存和硬盤存儲的區(qū)別，所以有時候會有笑話“我的內存是128TB的，硬盤是16GB”。那么，內存究竟是什么，為何如此重要？這個小小的條狀物又是如何工作的呢？

“我”不是臨時工！

內存究竟是什么？恐怕很多讀者并沒有深究過它的作用和意義吧？內存的英文是Memory，也被稱為內存儲器和主存儲器，其作用是用于暫時存放CPU中的運算數(shù)據(jù)，以及與硬盤等外部存儲器交換的數(shù)據(jù)。 只要計算機在運行中，操作系統(tǒng)就會把需要運算的數(shù)據(jù)從內存調到CPU中進行運算，當運算完成后CPU再將結果傳送出來，內存的運行狀態(tài)也決定了計算機的是否能穩(wěn)定運行。

具體來說，我們都知道CPU處理數(shù)據(jù)、命令的能力非常出眾，但是需要不停地接收新的指令和“要求”才能有的放矢。而海量的數(shù)據(jù)又都存儲于硬盤之中，CPU在工作的時候就必須等待硬盤把數(shù)據(jù)“貢獻”給CPU。當然受限于硬盤自身的讀寫能力，其提供的數(shù)據(jù)量對比CPU的處理能力少之又少，哪怕是今天我們看到的PCIe 4.0規(guī)格的NVME固態(tài)硬盤，也遠遠不能滿足CPU的計算能力，這時就需要內存作為一個“協(xié)調者”的角色出現(xiàn)了。

CPU的工作流程大致分為三個步驟，第一個是讀取指令，即接收指令需求;第二個是翻譯指令，將發(fā)送過來的指令需求“翻譯”;第三步，則是發(fā)送信號執(zhí)行翻譯過的這些指令。在第一步讀取指令的時候，CPU并非直接讀取硬盤發(fā)送過來的數(shù)據(jù)，因為那“太慢了”，CPU調取的是從硬盤發(fā)出并暫存于內存中的指令，這些指令會被寫入指令寄存器（CPU）中以供后續(xù)使用。

或者我們“調過頭”來看，硬盤存儲著我們的程序、數(shù)據(jù)，當我們雙擊某個程序圖標的時候，CPU首先接收到我們的命令，然后CPU就會告訴硬盤，運行你保存的程序1，并且把程序1發(fā)送到內存中。然后CPU又會和內存說，我已經“命令”硬盤把程序1送到你這里了，你要暫存一下，等程序1的必要數(shù)據(jù)命令被硬盤傳送到內存后，CPU會將其調入到自己的寄存器中，然后執(zhí)行程序1。

內存遠沒有你想得那么簡單

我們剛剛了解了內存的基本作用，但是內存是不是因為是個“臨時工”，它沒那么重要呢？在厘清這個問題前，我們還需要了解一下內存究竟是什么。

談到存儲通常我們都會聽到這樣的英文簡稱“ROM、R AM”。所謂ROM，全稱為Read Only Memor y，即只讀存儲器，簡言之，它只能被讀取，而不能被寫入。但是，它在斷電后依舊可以“記住”信息，不會丟失任何數(shù)據(jù)。當然了，ROM其實是一個統(tǒng)稱，它也細分稱集中不同的類型。比如PROM，這是一種可編程的ROM，它可以通過特殊方式寫入數(shù)據(jù)，但是只是一次性的，寫入后就不可更改。

另一種則是EPROM，即可擦除可編程ROM，它的寫入原理是通過紫外光的照射擦出原先的程序。最后一種是EEPROM，它是EPROM的“升級版”，不同之處是采用電子擦寫的方式而不是紫外光照射，并且寫入時間很長，寫入速度也很慢。另外，我們熟知的NAND FLASH——就是固態(tài)硬盤使用的存儲顆粒，本質上也屬于ROM的一員。

而RAM則是隨機存取存儲器（Random Access Memory），它的作用是負責直接與CPU交換數(shù)據(jù)，能夠隨時讀寫，而且速度非常快。但是，當電源關閉時RAM不能保留數(shù)據(jù)，如果需要保存數(shù)據(jù)，就必須把它暫存的數(shù)據(jù)寫入到一個存儲設備例如硬盤中。我們電腦上使用的睡眠功能，就是通過將內存暫存的數(shù)據(jù)寫入硬盤，用以喚醒后快速恢復狀態(tài)設計而成的。RAM和ROM相比，兩者的最大區(qū)別是RAM在斷電以后保存在上面的數(shù)據(jù)會自動消失，而ROM不會自動消失，可以長時間斷電保存。

同ROM有很多細分種類一樣，RAM大體也分為兩類，即SRAM（靜態(tài)隨機存儲器）和D R AM（動態(tài)隨機存儲器）兩種。SRAM（Static RandomAccess Memory，靜態(tài)隨機存儲器），它是一種具有靜止存取功能的內存，不需要刷新電路即能保存它內部存儲的數(shù)據(jù)。優(yōu)點是速度快，不必配合內存刷新電路，可提高整體的工作效率。缺點是集成度低且功耗較大，相同的容量體積較大（需要靠超大規(guī)模集成電路解決），因而成本昂貴，只能少量用于關鍵性系統(tǒng)（例如CPU緩存）以提高效率。