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ram是什么意思 ram是什么( 二 )

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摩爾定律：當價格不變時，集成電路上可容納的元器件的數目，約每隔18-24個月便會增加一倍，性能也將提升一倍 。
半導體行業開始騰飛了 。CPU上集成的晶體管數量越來越多 。intel i9的制程工藝已經到了14nm 。所以CPU的執行速度也越來越快 。
當然，摩爾定律也快到盡頭了，根據量子力學，2nm是理論極限值 。線寬不能再細了，低于2nm，隧穿效應就會產生干擾 。
閑扯了一段CPU的發展歷史，想說明的是，現在的CPU集成度越來越高，速度也越來越快 。每秒鐘能執行的指令也越來越多 。(如果不知道指令,匯編之類的啥意思，看一下我的的另一篇文章關于跨平臺的一些認識，否則下面的內容看著也有難度) 。
CPU的作用就是去執行指令(當然，也包括輸出結果等，本文只討論和存儲器相關，所以不扯其他的)，并且盡可能的以它的極限更高速度去執行指令，至于具體的執行過程，做過單片機或者學過微機原理的應該比較清楚 。就是伴隨著時鐘周期滴滴答答的節奏，CPU踏著拍子來執行指令 。
至于CPU的指令集，那就是Intel的架構師們的工作，總之，CPU認識這些指令，并且能執行運算 。(別忘記了馮諾依曼體系結構那張圖) 。對于這些指令,但是CPU采取了各種措施來加快執行過程(也可以理解為加快它的計算速度) 。比如有以下幾種常見的措施：
流水線(pipeline)技術：有電子廠打工經歷的讀者肯定很熟悉這個流水線模式 。CPU的流水線工作方式和工業生產上的流水線概念一樣 。就是將一個指令的執行過程也分解為多個步驟，CPU中的每個電路只執行其中一個步驟，這樣前赴后繼加快執行速度 。CPU中多個不同功能的電路單元組成一條指令處理流水線，然后將一條指令分成幾個步驟后再由這些電路單元分別執行 。在執行過程中，指令源源不斷的送往CPU 。讓每個電路單元都不閑著，這樣就大大的加快了執行速度 。超線程(Hyper-Threading)技術:對于超線程，百度百科的解釋我都沒看懂，但是大概原理就是這樣的 。CPU在進行線程切換的時候，要執行 切換各種寄存器狀態等一些操作 。把之一個線程的各種寄存器狀態寫回緩存中保存，然后把第二個線程的相關內容送到各種寄存器上 。該過程必不可少，否則待會再將之一個線程切換回來時，不知道該線程的各個狀態，那還怎么接著繼續執行呢？也正因為如此，所以這個過程比較慢，大概需要幾萬個時鐘周期 。所以后來做了這樣的設計，把每個寄存器等都多做一個，就是多做一組寄存器(也包括一些其他相關電路等),，CPU在執行A線程時，使用的之一組寄存器，切換到B線程，直接使用第二組寄存器，然后再切換A線程時，再使用之一組寄存器 。，CPU就不用再傻傻的等著寄存器值的切換，線程切換只需要幾個時鐘周期就夠了 。對于普通的執行多任務的計算機，CPU線程切換是個非常頻繁的操作，所以使用該技術就會節省大量的時鐘周期 。也就是相當于加快了CPU的執行速度 。這就是CPU宣傳參數中所謂的四核八線程的由來，其實就是超線程技術 。(每個核多做一組寄存器等電路固然會占用寶貴的空間，但是它帶來的優點遠遠大于缺點) 。超標量技術:CPU可以在每個時鐘周期內執行多個操作,可以實行指令的并行運算 。亂序執行: 我們認為程序都是順序執行的 。但是在CPU層面上，指令的執行順序并不一定與它們在機器級程序(匯編)中的順序一樣 。比如 a = b+c; d++;這兩個語句 不按照順序執行也不會影響最終結果 。當然這只是在CPU執行指令的層面，在程序員們看來，依舊認為程序是順序執行的 。前面扯了那么多，就是為了說明CPU的執行速度很快 。雖然每條指令的執行時間需要幾個時鐘周期到幾十個時鐘周期不等 。但是CPU采用了種種技術來加快執行過程 。所以平均執行一條指令只需要一個周期 。而現在CPU主頻都那么高 。比如i7 7700K主頻達到了 4.2G 。這也就意味著，每個core每秒鐘大約可以執行4.2億條指令 。那四個core呢？
CPU每秒鐘可以執行幾億（甚至十幾億）條指令，所以它的執行速度真丫的的快啊
我們討論完CPU如此快的執行速度，我們再來說我們常見的存儲設備-機械硬盤 。

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文章插圖
圖2：機械硬盤結構
機械硬盤的結構就不再具體的討論了 。它讓我想起了民國電影中那種播放音樂的唱片機 。
帶機械硬盤的電腦，在使用過程中，如果機箱被摔了，可能后果很嚴重，就是因為可能會把機械硬盤的那個讀寫頭/傳動臂等機械結構摔壞 。

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