前言：
計算機組成的五大基礎是 儲存器 控制器 運算器 輸入輸出裝置，其中從儲存功能角度來看
可以把儲存器分為 記憶體和磁碟
一 什麼是記憶體
記憶體又稱主存，它是程式與cpu進行溝通的橋梁，計算機中所有的程式執行都是在記憶體中進行的
記憶體的作用:存放cpu運算的資料 以及與硬碟等外部裝置交換資料 保證計算機的穩定執行
二 計算機的記憶體物理結構
記憶體 ic 是乙個完整的結構，它內部也有電源、位址訊號、資料訊號、控制訊號和用於定址的 ic 引腳來進行資料的讀寫。下面是乙個虛擬的 ic 引腳示意圖
圖中 vcc 和 gnd 表示電源，a0 - a9 是位址訊號的引腳，d0 - d7 表示的是控制訊號、rd 和 wr 都是好控制訊號，我用不同的顏色進行了區分，將電源連線到 vcc 和 gnd 後，就可以對其他引腳傳遞 0 和 1 的訊號，大多數情況下，+5v 表示1，0v 表示 0。
我們都知道記憶體是用來儲存資料，那麼這個記憶體 ic 中能儲存多少資料呢？d0 - d7 表示的是資料訊號，也就是說，一次可以輸入輸出 8 bit = 1 byte 的資料。a0 - a9 是位址訊號共十個，表示可以指定 00000 00000 - 11111 11111 共 2 的 10次方 = 1024個位址。每個位址都會存放 1 byte 的資料，因此我們可以得出記憶體 ic 的容量就是 1 kb。
記憶體內部是由各種ic電路組成的 它的種類很龐大 主要分為三種儲存器
1 隨機儲存器：既可以讀 也可以寫 當機器關閉時 記憶體資訊會丟失
2 唯讀儲存器:rom一般只能用於資料的讀取 不能寫入資料 但當機器停電時 這些資料不會丟失
3 快取記憶體 它位於記憶體和cpu之間 是乙個讀寫速度比記憶體更快的儲存器 當cpu需要讀取資料時 會直接從快取記憶體中直接讀取 當然 如需要的資料在cache中沒有 cpu會從記憶體中去讀資料
分類：一級快取
二級快取
**快取
三 記憶體的讀寫過程
來詳細描述一下這個過程，假設我們要向記憶體 ic 中寫入 1byte 的資料的話，它的過程是這樣的：
首先給 vcc 接通 +5v 的電源，給 gnd 接通 0v 的電源，使用 a0 - a9 來指定資料的儲存場所，然後再把資料的值輸入給 d0 - d7 的資料訊號，並把 wr（write）的值置為 1，執行完這些操作後，即可以向記憶體 ic 寫入資料
讀出資料時，只需要通過 a0 - a9 的位址訊號指定資料的儲存場所，然後再將 rd 的值置為 1 即可。
圖中的 rd 和 wr 又被稱為控制訊號。其中當wr 和 rd 都為 0 時，無法進行寫入和讀取操作。
記憶體的現實模型
為了便於記憶，我們把記憶體模型對映成為我們現實世界的模型，在現實世界中，記憶體的模型很想我們生活的樓房。在這個樓房中，1層可以儲存乙個位元組的資料，樓層號就是位址，下面是記憶體和樓層整合的模型圖
我們知道，程式中的資料不僅只有數值，還有資料型別的概念，從記憶體上來看，就是占用記憶體大小（占用樓層數）的意思。即使物理上強制以 1 個位元組為單位來逐一讀寫資料的記憶體，在程式中，通過指定其資料型別，也能實現以特定位元組數為單位來進行讀寫。
四 記憶體和磁碟
計算機最主要的儲存部件是記憶體和磁碟。磁碟中儲存的程式必須載入到記憶體中才能執行，在磁碟中儲存的程式是無法直接執行的，這是因為負責解析和執行程式內容的 cpu 是需要通過程式計數器來指定記憶體位址從而讀出程式指令的。
磁碟構造
磁碟快取
我們上面提到，磁碟往往和記憶體是互利共生的關係，相互協作，彼此持有良好的合作關係。每次記憶體都需要從磁碟中讀取資料，必然會讀到相同的內容，所以一定會有乙個角色負責儲存我們經常需要讀到的內容。我們大家做軟體的時候經常會用到快取技術，那麼硬體層面也不例外，磁碟也有快取，磁碟的快取叫做磁碟快取。
磁碟快取指的是把從磁碟中讀出的資料儲存到記憶體的方式，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碟，而是通過磁碟快取來讀取。某一種技術或者框架的出現勢必要解決某種問題的，那麼磁碟快取就大大改善了磁碟訪問的速度。
五 虛擬記憶體和記憶體
虛擬記憶體是記憶體和磁碟互動的第二個媒介。虛擬記憶體是指把磁碟的一部分作為假想記憶體來使用。這與磁碟快取是假想的磁碟（實際上是記憶體）相對，虛擬記憶體是假想的記憶體（實際上是磁碟）。
虛擬記憶體是計算機系統記憶體管理的一種技術。它使得應用程式認為它擁有連續可用的記憶體（乙個完整的位址空間），但是實際上，它通常被分割成多個物理碎片，還有部分儲存在外部磁碟管理器上，必要時進行資料交換。
通過借助虛擬記憶體，在記憶體不足時仍然可以執行程式。例如，在只剩 5mb 記憶體空間的情況下仍然可以執行 10mb 的程式。由於 cpu 只能執行載入到記憶體中的程式，因此，虛擬記憶體的空間就需要和記憶體中的空間進行置換（swap），然後執行程式。
虛擬記憶體與記憶體的交換方式
虛擬記憶體的方法有分頁式 和 分段式 兩種。windows 採用的是分頁式。該方式是指在不考慮程式構造的情況下，把執行的程式按照一定大小的頁進行分割，並以頁為單位進行置換。在分頁式中，我們把磁碟的內容讀到記憶體中稱為 page in，把記憶體的內容寫入磁碟稱為 page out。windows 計算機的頁大小為 4kb ，也就是說，需要把應用程式按照 4kb 的頁來進行切分，以頁（page）為單位放到磁碟中，然後進行置換。
為了實現記憶體功能，windows 在磁碟上提供了虛擬記憶體使用的檔案（page file，頁檔案）。該檔案由 windows 生成和管理，檔案的大小和虛擬記憶體大小相同，通常大小是記憶體的 1 - 2 倍。
磁碟的物理結構
之前我們介紹了cpu、記憶體的物理結構，現在我們來介紹一下磁碟的物理結構。磁碟的物理結構指的是磁碟儲存資料的形式。
磁碟是通過其物理表面劃分成多個空間來使用的。劃分的方式有兩種：可變長方式 和 扇區方式。前者是將物理結構劃分成長度可變的空間，後者是將磁碟結構劃分為固定長度的空間。一般 windows 所使用的硬碟和軟盤都是使用扇區這種方式。扇區中，把磁碟表面分成若干個同心圓的空間就是 磁軌，把磁軌按照固定大小的儲存空間劃分而成的就是 扇區
扇區是對磁碟進行物理讀寫的最小單位。windows 中使用的磁碟，一般是乙個扇區 512 個位元組。不過，windows 在邏輯方面對磁碟進行讀寫的單位是扇區整數倍簇。根據磁碟容量不同功能，1簇可以是 512 位元組（1 簇 = 1扇區）、1kb（1簇 = 2扇區）、2kb、4kb、8kb、16kb、32kb( 1 簇 = 64 扇區)。簇和扇區的大小是相等的。
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