1. 首頁 > 生活百科 > >

ram是什么意思 ram是什么( 三 )

生活百科


機械硬盤容量很大(目前普遍1T，2T)，我們的數據和程序是存儲在磁盤上的，所以CPU要想執行指令/數據，就要從存儲器，也就是磁盤上讀取，CPU一秒鐘可以執行幾億條指令，但是相對之下，磁盤的讀寫速度就是慢如蝸牛 。假設磁盤一秒鐘可以讀取100條指令 。那么這中間就存在 巨大的速度差異 。半導體行業發展了幾十年，CPU的執行速度一再飛速提升，奈何磁盤技術發展的太不給力了，CPU再快，可是磁盤嚴重拖后腿，那CPU就相當于工作嚴重不飽和，如果直接從磁盤上 來讀取數據，那么CPU相當于 99.9999%的時間都在閑置著 。
"假設磁盤一秒鐘可以讀取100條指令 。":帶有假設字樣的，具體數字都是隨便寫的 。比如 磁盤讀寫速度自然有它的參數指標，不過我們只是為了說明問題，所以能理解其中的道理就好 。
磁盤廠商們也在努力研究，比如SSD(固態硬盤)，它的速度就比 機械硬盤快了一二十倍吧 。但是對于CPU的速度，這也是然并卵啊 。(更何況SSD相比機械硬盤太貴了)
所以這就是個大問題 。
我們的目標就是執行任務時讓CPU全負荷的運行，爭取對于每一個時鐘周期，CPU都不會閑置浪費 。
這就像是老板對我們這些員工的希望一樣 。老板給我們發工資，那么他就是希望我們每一天的每一分每一秒都在努力幫公司干活 。不要有什么任何時間閑著 。所以我們要感謝勞動法，讓我們每天工作八小時就夠了 。畢竟我們也是血肉之軀，也需要吃喝拉撒睡覺 。
看到勞動法說每天工作八小時就夠了，程序猿們哭暈在廁所 。
程序猿問科比：“你為什么這么成功？ ”
科比：“你知道洛杉磯凌晨四點是什么樣子嗎？ ”
程序猿：“不知道，一般那個時候我還沒下班呢，怎么了？”
科比：“額…….”
通過上面的介紹，我們就明白了計算機體系的主要矛盾，CPU太快了，而磁盤太慢了 。所以它倆是不能夠直接通信的，我們可以加一層過度 。這就是內存的作用 。這就是幾百塊錢一根的內存條的作用和功能 。
實際上，一般情況下，內存的讀寫速度比磁盤快幾十萬倍左右 。所以它終于夠資格和CPU直接通信了 。
這里有張圖，我們來看一下磁盤/內存,與CPU速度之間逐漸增大的差距(主要是CPU技術發展太迅猛了) 。

ram是什么意思 ram是什么

文章插圖
圖三：磁盤DRAM和cpu速度之間逐漸增大的差距
所以現在程序執行過程是這樣的 。CPU執行任務時，只與內存通信，它從內存獲取指令/數據或寫回數據 。內存再與磁盤通信，內存從磁盤讀取數據/指令，或者內存將數據寫回磁盤 。
提到添加過渡層 。這其實和JVM的原理都是類似的 。具體可參考我的另一篇文章關于跨平臺的一些認識 。也許這就是大道至簡吧 。
存儲器層次結構我們這里說的內存，主要是指主存 。就是主板上插的內存條 。它的讀寫速度比磁盤快了幾十萬倍 。但是相對于CPU的速度依舊還是慢 。那么主存和CPU之間，可以繼續添加速度更快的過度層 。所以intel i7的存儲器層次結構是這樣的 。
ram是什么意思 ram是什么

文章插圖
圖4：一個存儲器層次結構的示例
前面扯了那么多篇幅，就是告訴你，我們為什么需要內存(主存),那么理解了主存，自然也就理解了L3，L2，L1等各級緩存存在的意義 。對于現代的計算機系統，在CPU與磁盤/主存之間，加了多層過度層 。
嚴格來講，應該叫CPU的算術邏輯單元（ALU），但是簡單的直接說CPU，大家肯定也能聽得懂 。
實際上這是一種緩存思想 。比如，本地磁盤也相當于 遠方服務器的緩存 。因為我們從網上下載數據/文件時，速度明顯比從本地磁盤讀取要慢 。
一般情況下，L5磁盤與L4主存速度相差幾十萬倍，而L3-L0之間，它們每級緩存的速度差異大概是10倍 。
我們是拿i7處理器來做例子，它有三級緩存，像低端一些的處理器，比如i3，只有兩級緩存，但是道理是相同的 。本文當中，都是拿i7的存儲器層次來做例子 。
明白一點 。CPU執行速度實在太快了，一秒鐘執行幾億/十幾億條指令，CPU干活干脆利落，那么存儲器就要想方設法的用最快的速度把指令/數據 送給CPU去運行 。否則CPU干活再快，又有什么意義呢 。
基本思想已經理解了 。那么我們就開始具體討論細節問題 。
RAM，ROM，總線等看看上面那幅圖，什么SRAM，DRAM，還有我們前面講的SSD，Flash，機械硬盤等，還有下面要討論的總線(BUS),所以我們先來討論一些基礎硬件知識.

推薦閱讀