內存和磁盤


  內存和磁盤都是計算機中的存儲器,都具有存儲功能,屬於存儲設備。在計算機中,磁盤和內存是相互配合共同作業的。

  區別

  1、內存是一種高速,造價昂貴的存儲設備;而磁盤速度較慢、造價低廉。

  2、內存屬於內部存儲設備,磁盤屬於外部存儲設備。

  3、內存是通過電流來實現存儲;磁盤是通過磁記錄來實現存儲。所以電腦斷電后,內存中的數據會丟失,而磁盤中的數據可以長久保留。

 

一、內存

  內存是程序與CPU進行溝通的橋梁。計算機中所有程序的運行都是在內存中進行的。其作用是存放CPU中的運算數據,以及與硬盤等外部存儲設備交換的數據。只要計算機在

運行中,CPU就會把需要運算的數據調到內存中進行運算,當運算完成后CPU再將結果傳送出來,內存的運行也決定了計算機的穩定運行。

  內存的運行機制

  程序被保存在存儲設備中,通過使用CPU讀入來實現程序指令的執行,這種機制稱為存儲程序方式。磁盤中存儲的程序必須加載到內存中才能運行,在磁盤中保存的程序

是無法直接運行的,這是因為負責解析和運行程序內容的CPU是需要通過程序計數器來指定內存地址而讀出指令的。

  內存的物理結構

  內存的內部由各種IC(集成電路(Integrated Circuit))電路組成,主要分為三種存儲器:

    1、隨機存儲器(RAM):內存中最重要的一種,表示既可以從中讀取數據,也可以寫入數據。當機器關閉時,內存中的信息會丟失

    2、只讀存儲器(ROM):ROM一般只能用於數據的讀取,不能寫入數據,但是當機器停電時,這些數據不會丟失

    3、高速緩存(Cache):分為一級緩存(L1)、二級緩存(L2)、三級緩存(L3),它位於內存和CPU之間,是一個讀寫速度比內存更快的存儲器。當CPU向內存中寫入

      數據時,這些數據會被寫入高速緩存中,同樣地,當CPU需要讀取數據時,會直接從高速緩存中直接讀取,當然,如需要的數據在Cache中沒有,CPU會再去讀取內存

      中的數據。

  磁盤緩存(內存的一部分)

  程序運行時內存需要不斷從磁盤中讀取數據,多次讀取的數據必然會有重復,所以需要一個角色負責存儲讀取頻率高的數據,這即是緩存,磁盤的緩存叫做磁盤緩存。

磁盤緩存指的是把從磁盤中讀出的數據存儲到內存中的方式,這樣一來,當接下來需要讀取相同的內容時,就不會再通過實際的磁盤,而是通過磁盤緩存來讀取。磁盤緩存大大

提高了磁盤訪問的速度。

 

二、磁盤

  虛擬內存(磁盤的一部分)

  虛擬內存是指把磁盤的一部分作為假想內存來使用。虛擬內存是計算機系統內存管理的一種技術。它使得應用程序認為它擁有連續可用的內存(一個完整的地址空間),但是

實際上,它通常被分割成多個物理碎片,還有部分存儲在外部磁盤管理器上,必要時進行數據交換。

  計算機中的程序都要通過內存來運行,如果程序占用內存很大,就會將內存空間消耗殆盡。為了解決這個問題,WINDOWS 操作系統運用了虛擬內存技術,通過拿出一部分

硬盤來當作內存使用,來保證程序耗盡內存仍然有可以存儲的空間。虛擬內存在硬盤上的存在形式就是PAGEFILE.SYS 這個頁面文件。

  磁盤的物理結構

  磁盤的物理結構指的是其存儲數據的形式。磁盤是通過其物理表面划分成多個空間來使用的。划分的方式有兩種:可變長方式和扇區方式。前者是將物理結構划分成長度可變

的空間,后者是將磁盤結構划分為固定長度的空間。windows所使用的是扇區的方式。扇區中,把磁盤表面分成若干個同心圓的空間的線就是磁道。把磁道按照固定大小的存儲空間

划分而成的就是扇區。

  扇區是磁盤進行物理讀寫的最小單位。windows中,一般一個扇區512個字節。

  

 

  磁盤組成和尋址

  磁盤又通常是由一些旋轉着的金屬碟片和一個裝在步進馬達上的讀寫頭組成的。

  讀/寫頭同一時刻只能出現在一個地方,然后它必須“尋址”到另外一個位置來執行另一次讀寫操作。所以就有了尋址的耗時,此外還有旋回耗時,讀寫頭需要等待碟片上的目標數據“旋轉到位”才能進行操作。


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