内存与虚拟内存

本文详细解析了内存、固态硬盘和机械硬盘的读写速度差异,阐述了内存作为软件运行关键的作用,以及操作系统如何利用虚拟内存解决内存不足的问题。

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内存是软件的运行的关键,运行一款软件实际是将存储在硬盘中的软件复制到内存中,内存的高速处理速度才能使软件有效运行。
对于读写速度,内存 > 固态硬盘 > 机械硬盘。机械硬盘是靠电机带动盘片转动来读写数据的,而内存条通过电路来读写数据,电机的转速肯定没有电的传输速度(几乎是光速)快。虽然固态硬盘也是通过电路来读写数据,但是因为与内存的控制方式不一样,速度也不及内存。固态硬盘属于无机械部件及闪存芯片,所以具有了发热量小、散热快等特点,而且没有机械马达和风扇,工作噪音值为0分贝。固态硬盘内部都是使用闪存颗粒的芯片,而机械硬盘是将数据储存在磁碟扇区里,当使用的时候出现碰撞的问题,固态硬盘能够将数据丢失的可能性降到最小,相比这点机械硬盘就要差很多了。
CPU直接与内存打交道,它会读取内存中的数据进行处理,并将结果保存到内存。如果需要保存到硬盘,才会将内存中的数据复制到硬盘。例如,打开Word文档,输入一些文字,虽然我们看到的不一样了,但是硬盘中的文档没有改变,新增的文字暂时保存到了内存,Ctrl+S才会保存到硬盘。因为内存断电后会丢失数据,所以如果你编辑完Word文档忘记保存就关机了,那么你将永远无法找回这些内容。
虚拟内存:如果我们运行的程序较多,占用的空间就会超过内存(内存条)容量。例如计算机的内存容量为2G,却运行着10个程序,这10个程序共占用3G的空间,也就意味着需要从硬盘复制 3G 的数据到内存,这显然是不可能的。操作系统(Operating System,简称 OS)为我们解决了这个问题:当程序运行需要的空间大于内存容量时,会将内存中暂时不用的数据再写回硬盘;需要这些数据时再从硬盘中读取,并将另外一部分不用的数据写入硬盘。这样,硬盘中就会有一部分空间用来存放内存中暂时不用的数据。这一部分空间就叫做虚拟内存(Virtual Memory)。3G - 2G = 1G,上面的情况需要在硬盘上分配 1G 的虚拟内存。
硬盘的读写速度比内存慢很多,反复交换数据会消耗很多时间,所以如果你的内存太小,会严重影响计算机的运行速度,甚至会出现”卡死“现象,即使CPU强劲,也不会有大的改观。所以增大内存可以改观计算机的运行能力。

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