組成原理記憶體及記憶體與CPU的關係

首先，我們對計算機的記憶體進行簡單的了解

記憶體（memory），又稱內部儲存器，是計算機的重要組成部分。其主要作用是進行程式的執行和程式執行過程中一些半成品資料的儲存。

根據不同的效能，有以下幾類內部儲存器：

唯讀儲存器 rom（read only memory）

rom，唯讀儲存器，在製造rom的時候，資訊和資料就已經被存入並永久儲存，這些資訊只能讀出，不能寫入。即時在使用過程中計算機斷電，rom中的資料也不會丟失。一般，rom用於存放計算機中的基本程式和資料。

隨機儲存器 ram（random access memory）

ram，隨機儲存器，表示既可以對此儲存器進行讀取，也可以對其進行寫入操作。在使用過程中，若電源關閉，其中的資料將會丟失。一般我們使用的記憶體條就屬於隨機儲存器。

高速緩衝儲存器 cache

cache，高速緩衝儲存器位於cpu與記憶體之間，是乙個讀寫速度比記憶體還要快的儲存器。當cpu向記憶體中寫入或讀取資料時，這個資料也被儲存進高速儲存器中，當cpu再次需要這些資料時，cpu將直接從高速儲存器cache中讀取資料，若cache中沒有相應資料，則cpu會再次讀取記憶體中的相應資料。

「記憶體是計算機與cpu進行溝通的橋梁」

為了弄清cpu和記憶體的工作關係，我們還需要知道計算機中的另乙個重要部件——硬碟。硬碟是計算機的外部儲存器，主要儲存需要長期保留的程式和資料，有容量大，資料不易丟失的特點，所以也被稱為「資料倉儲」。

在前一章節的學習中，我們已經了解了cpu的工作原理，簡單回顧一下，cpu的工作分為三個步驟①取指令②翻譯指令③傳送訊號執行指令

在第乙個步驟「取指令」中，cpu根據指令計數器內儲存的指令位址，從記憶體中取出相應的指令，寫入指令暫存器中以供後續使用。從這一過程中，我們可以看出，記憶體，是cpu可以直接定址的儲存空間。

cpu與記憶體間的工作關係為：

當我們在計算機上執行乙個程式時，首先由輸入裝置向cpu發出操作指令，cpu接收到操作指令後，硬碟中對應的程式指令被直接載入到記憶體中，此後，cpu再對記憶體進行定址操作，將載入到記憶體中的指令翻譯出來，而後傳送操作訊號給操作控制器，實現程式的執行或資料的處理。

看了乙個程式的執行過程後，我們不禁感到疑惑，為什麼cpu要多此一舉將程式載入到記憶體中讀取解碼，而不是直接讀取硬碟中的程式進行解碼呢？

這就牽扯到乙個訪問速度的問題。

比較三種儲存器：硬碟、記憶體和高速儲存器的訪問速度，我們發現：

記憶體的訪問速度遠高於硬碟的訪問速度，而cpu內高速儲存器的訪問速度更是遠高於記憶體的訪問速度。

當我們把程式從硬碟放到記憶體以後，cpu就直接在記憶體執行程式，這樣比cpu直接在硬碟執行程式就要快很多。

記憶體解決了一部分cpu執行過快，而硬碟資料訪問太慢的問題。提高了我們的電腦的執行速度。

記憶體就如同一條「高速車道」一般，資料由傳輸速度較慢的硬碟通過這條高速車道傳送至cpu進行處理。

其實內存在這裡起了兩個作用：

1. 儲存從硬碟讀取的資料，提供給cpu使用

2. 儲存cpu的一些臨時執行結果，以便cpu下次使用或儲存到硬碟

下面，我們打乙個比方，模擬記憶體和cpu的工作關係。

如果說把硬碟比喻成乙個大倉庫，cpu比喻成加工車間，那麼記憶體就是乙個臨時的小倉庫。從距離上來說，相比記憶體到cpu的距離和硬碟到記憶體的距離，記憶體和cpu的距離更短。

硬碟（大倉庫）用來儲存車間需要用的原料和最終生產出來的商品。倉庫太大，取出原料和儲存商品太慢，耗時間。

記憶體（臨時小倉庫）：原料會先放到這裡，小倉庫，可以很快的找到需要的原料或商品。

cpu（車間）：從記憶體（小倉庫）裡拿到原料，生產商品。中間會有半成品，半成品可以放在記憶體（小倉庫）裡。

以這種方式，車間的生產速度就會提高。

組成原理 記憶體及記憶體與CPU的關係