Overlord

很多年前，电脑装机还是标准的十三大件，而现在很多设备都已经成为板载的形式存在，装机的配件数量也大幅度减少了。除了CPU、主板、硬盘之外，仍必不可少的便是内存了——要知道即便是显卡，也有CPU核显可以替代，小小的内存却一直独立存在（部分笔记本带有板载内存，但仍是物理上的独立存在）。而且听起来都是个“存”字，很多电脑用户实际上并不是非常清楚内存和硬盘存储的区别，所以有时候会有笑话“我的内存是128TB的，硬盘是16GB”。那么，内存究竟是什么，为何如此重要？这个小小的条状物又是如何工作的呢？

“我”不是临时工！

内存究竟是什么？恐怕很多读者并没有深究过它的作用和意义吧？内存的英文是Memory，也被称为内存储器和主存储器，其作用是用于暂时存放CPU中的运算数据，以及与硬盘等外部存储器交换的数据。 只要计算机在运行中，操作系统就会把需要运算的数据从内存调到CPU中进行运算，当运算完成后CPU再将结果传送出来，内存的运行状态也决定了计算机的是否能稳定运行。

具体来说，我们都知道CPU处理数据、命令的能力非常出众，但是需要不停地接收新的指令和“要求”才能有的放矢。而海量的数据又都存储于硬盘之中，CPU在工作的时候就必须等待硬盘把数据“贡献”给CPU。当然受限于硬盘自身的读写能力，其提供的数据量对比CPU的处理能力少之又少，哪怕是今天我们看到的PCIe 4.0規格的NVME固态硬盘，也远远不能满足CPU的计算能力，这时就需要内存作为一个“协调者”的角色出现了。

CPU的工作流程大致分为三个步骤，第一个是读取指令，即接收指令需求;第二个是翻译指令，将发送过来的指令需求“翻译”;第三步，则是发送信号执行翻译过的这些指令。在第一步读取指令的时候，CPU并非直接读取硬盘发送过来的数据，因为那“太慢了”，CPU调取的是从硬盘发出并暂存于内存中的指令，这些指令会被写入指令寄存器（CPU）中以供后续使用。

或者我们“调过头”来看，硬盘存储着我们的程序、数据，当我们双击某个程序图标的时候，CPU首先接收到我们的命令，然后CPU就会告诉硬盘，运行你保存的程序1，并且把程序1发送到内存中。然后CPU又会和内存说，我已经“命令”硬盘把程序1送到你这里了，你要暂存一下，等程序1的必要数据命令被硬盘传送到内存后，CPU会将其调入到自己的寄存器中，然后执行程序1。

内存远没有你想得那么简单

我们刚刚了解了内存的基本作用，但是内存是不是因为是个“临时工”，它没那么重要呢？在厘清这个问题前，我们还需要了解一下内存究竟是什么。

谈到存储通常我们都会听到这样的英文简称“ROM、R AM”。所谓ROM，全称为Read Only Memor y，即只读存储器，简言之，它只能被读取，而不能被写入。但是，它在断电后依旧可以“记住”信息，不会丢失任何数据。当然了，ROM其实是一个统称，它也细分称集中不同的类型。比如PROM，这是一种可编程的ROM，它可以通过特殊方式写入数据，但是只是一次性的，写入后就不可更改。

另一种则是EPROM，即可擦除可编程ROM，它的写入原理是通过紫外光的照射擦出原先的程序。最后一种是EEPROM，它是EPROM的“升级版”，不同之处是采用电子擦写的方式而不是紫外光照射，并且写入时间很长，写入速度也很慢。另外，我们熟知的NAND FLASH——就是固态硬盘使用的存储颗粒，本质上也属于ROM的一员。

而RAM则是随机存取存储器（Random Access Memory），它的作用是负责直接与CPU交换数据，能够随时读写，而且速度非常快。但是，当电源关闭时RAM不能保留数据，如果需要保存数据，就必须把它暂存的数据写入到一个存储设备例如硬盘中。我们电脑上使用的睡眠功能，就是通过将内存暂存的数据写入硬盘，用以唤醒后快速恢复状态设计而成的。RAM和ROM相比，两者的最大区别是RAM在断电以后保存在上面的数据会自动消失，而ROM不会自动消失，可以长时间断电保存。

同ROM有很多细分种类一样，RAM大体也分为两类，即SRAM（静态随机存储器）和D R AM（动态随机存储器）两种。SRAM（Static RandomAccess Memory，静态随机存储器），它是一种具有静止存取功能的内存，不需要刷新电路即能保存它内部存储的数据。优点是速度快，不必配合内存刷新电路，可提高整体的工作效率。缺点是集成度低且功耗较大，相同的容量体积较大（需要靠超大规模集成电路解决），因而成本昂贵，只能少量用于关键性系统（例如CPU缓存）以提高效率。