如果你的電腦上安裝了QQ,你希望和好友聊天,會雙擊QQ圖標,打開QQ軟件,輸入賬號和密碼,然後登錄就可以了。
那麼,QQ是怎麼運行起來的呢?
首先,有一點你要明確,你安裝的QQ軟件是保存在硬盤中的。
雙擊QQ圖標,操作系統就會知道你要運行這個軟件,它會在硬盤中找到你安裝的QQ軟件,將數據(安裝的軟件本質上就是很多數據的集合)復制到內存。對!就是復制到內存!QQ不是在硬盤中運行的,而是在內存中運行的。
為什麼呢?因為內存的讀寫速度比硬盤快很多。
對於讀寫速度,內存 > 固態硬盤 > 機械硬盤。機械硬盤是靠電機帶動盤片轉動來讀寫數據的,而內存條通過電路來讀寫數據,電機的轉速肯定沒有電的傳輸速度(幾乎是光速)快。雖然固態硬盤也是通過電路來讀寫數據,但是因為與內存的控制方式不一樣,速度也不及內存。
所以,不管是運行QQ還是編輯Word文檔,都是先將硬盤上的數據復制到內存,才能讓CPU來處理,這個過程就叫作載入內存(Load into Memory)。完成這個過程需要一個特殊的程序(軟件),這個程序就叫做加載器(Loader)。
CPU直接與內存打交道,它會讀取內存中的數據進行處理,並將結果保存到內存。如果需要保存到硬盤,才會將內存中的數據復制到硬盤。
例如,打開Word文檔,輸入一些文字,雖然我們看到的不一樣了,但是硬盤中的文檔沒有改變,新增的文字暫時保存到了內存,Ctrl+S才會保存到硬盤。因為內存斷電後會丟失數據,所以如果你編輯完Word文檔忘記保存就關機了,那麼你將永遠無法找回這些內容。
虛擬內存
如果我們運行的程序較多,占用的空間就會超過內存(內存條)容量。例如計算機的內存容量為2G,卻運行著10個程序,這10個程序共占用3G的空間,也就意味著需要從硬盤復制 3G 的數據到內存,這顯然是不可能的。
操作系統(Operating System,簡稱 OS)為我們解決了這個問題:當程序運行需要的空間大於內存容量時,會將內存中暫時不用的數據再寫回硬盤;需要這些數據時再從硬盤中讀取,並將另外一部分不用的數據寫入硬盤。這樣,硬盤中就會有一部分空間用來存放內存中暫時不用的數據。這一部分空間就叫做虛擬內存(Virtual Memory)。
3G - 2G = 1G,上面的情況需要在硬盤上分配 1G 的虛擬內存。
硬盤的讀寫速度比內存慢很多,反復交換數據會消耗很多時間,所以如果你的內存太小,會嚴重影響計算機的運行速度,甚至會出現”卡死“現象,即使CPU強勁,也不會有大的改觀。如果經濟條件允許,建議將內存升級為 4G,在 win7、win8 下運行軟件就會比較流暢了。
關於內存的更多知識,大家在學習完《C語言入門教程》後,請繼續閱讀《C語言和內存》,我敢保證你將會頓悟。
總結:CPU直接從內存中讀取數據,處理完成後將結果再寫入內存。
圖1:CPU、內存、硬盤和主板的關系