關(guān)于內(nèi)存的基本知識

1、內(nèi)存電路結(jié)構(gòu)

首先，從電路結(jié)構(gòu)上看來，內(nèi)存分為DRAM和SRAM，DRAM由線陣列MOS管和電容組成，其組合方式如下圖：

當(dāng)需要存儲信息時(shí)，給G極高電平，MOS管導(dǎo)通，若S極是高電平，電容充電，此時(shí)便存儲1；若S極是低電平，電容放電，此時(shí)便存儲0；

當(dāng)需要讀取信息時(shí)，給G極高電平，三極管導(dǎo)通，在D極處集成放大器電路就能判斷電容存儲電荷狀態(tài)，進(jìn)而翻譯為0/1數(shù)據(jù)。

在電路分析這門課中我們知道，在該電路中電容漏電流恒大于零，所以為了保持信息不會丟失，電路需要不停刷新給電容充電，加之電容充電時(shí)間共同造成了DRAM反應(yīng)速度滯后。

SRAM正好可以彌補(bǔ)DRAM缺點(diǎn)，同樣的先從其電路結(jié)構(gòu)入手。

從上圖注意到，一個(gè)SRAM單元由一個(gè)RS觸發(fā)器，一對與門連接觸發(fā)器R端和S端。

RS觸發(fā)器當(dāng)R=0，S=1，則Q=1；當(dāng)R=1，S=0，則Q=0。

RS觸發(fā)器后面緊接兩個(gè)與門，且其中一個(gè)管腳相連并引出，此為保持位線；其他兩個(gè)管腳一個(gè)連接非門接輸入，另一個(gè)直接接輸入，它們的輸出分別連接到RS觸發(fā)器R口和S口，此時(shí)輸入稱為數(shù)據(jù)線。

此時(shí)若儲存數(shù)據(jù)則保持位置1，數(shù)據(jù)線置1/0，此時(shí)Q=1/0,寫入結(jié)束后將保持位置0；數(shù)據(jù)便被鎖存到電路中。

由于SRAM沒有DRAM的電容結(jié)構(gòu)，數(shù)據(jù)寫入擦除都能瞬間完成；同時(shí)也可以看到SRAM的電路元件比DRAM多，成本也必然比DRAM高，這就是SRAM并沒有以內(nèi)存條商品形式流通市場的原因;SRAM主要應(yīng)用于CPU L1與L2緩存中。得益于DRAM/SRAM簡單的電路結(jié)構(gòu)，使得內(nèi)存條十分耐用，它的壽命只取決于內(nèi)存條的MCU，一些對自己MCU自信的廠商甚至于終身保修內(nèi)存條。

2、內(nèi)存的作用及使用

在學(xué)習(xí)微機(jī)原理時(shí)我們知道，CPU每執(zhí)行一個(gè)操作都需要數(shù)據(jù)和指令的加入，數(shù)據(jù)指令在電腦中以二進(jìn)制形式存在并存儲在內(nèi)存中，當(dāng)CPU處理時(shí)就會發(fā)送請求指令給內(nèi)存MCU，MCU將內(nèi)存芯片中數(shù)據(jù)讀取出來通過總線發(fā)送到CPU，如下圖。

為訪問內(nèi)存，CPU需要向MCU提供一個(gè)內(nèi)存地址，還要說明是讀還是寫操作，根據(jù)CPU需求還要滿足數(shù)據(jù)字長要求(字節(jié)Bit，字word，雙字dword，四字qword)，MCU將根據(jù)CPU對數(shù)據(jù)要求進(jìn)行操作。

3、棧與堆

** 棧**(stack)就是程序在內(nèi)存中開辟出來的一片，供程序自己使用的連續(xù)內(nèi)存空間，其特點(diǎn)是連續(xù)，固定且私有。

可以將棧比喻為彈匣，數(shù)據(jù)比喻為子彈，數(shù)據(jù)入棧如同往彈匣壓子彈，于是用PUSH形容壓棧動作；出棧如同發(fā)生子彈，用POP形容出棧動作。

槍戰(zhàn)游戲中我們需要知道彈匣里面還有多少子彈，工程師也需要了解棧的使用情況，所以，在棧中有兩個(gè)指針，一個(gè)叫棧指針用ESP表示；另一個(gè)叫棧底用EBP指針表示。

如果棧指針值等于棧底值，棧為空；棧指針值大于棧底值棧中有數(shù)據(jù)。

數(shù)據(jù)多少可以通過:(ESP-EBP)/字長獲知，字長取值通常有4位、8位、16位和32位，64位。

棧數(shù)據(jù)遵從先進(jìn)后出原則，如壓子彈一樣，彈匣滿的情況下第一發(fā)子彈肯定是最后裝進(jìn)去的。

棧有大小，當(dāng)棧指針值等于棧頂值時(shí)棧滿，若繼續(xù)往棧中填充數(shù)據(jù)便會產(chǎn)生溢出(Overflow),棧溢出會產(chǎn)生意料之外的錯(cuò)誤，在后續(xù)的編寫操作系統(tǒng)能有更加深刻的體會，而現(xiàn)在腦中保留著棧不能溢出即可。

堆如同其名，就是存放數(shù)據(jù)的形式，形象的比喻就是空地上的沙堆，沙堆所有人都可以上去踩兩腳，甚至拿一捧回去也沒有關(guān)系。

同樣的，堆是公用的數(shù)據(jù)存放空間，任何程序都可以存取數(shù)據(jù)，堆大小根據(jù)使用要求動態(tài)變化，使用完成后一般由系統(tǒng)回收。

堆棧兩種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)在匯編學(xué)習(xí)過程中相當(dāng)重要，作為開發(fā)者要時(shí)刻牢記堆棧的使用情況，并在合適時(shí)對堆棧回收，合理的利用堆棧有利于程序的簡潔與高效。

在以后匯編學(xué)習(xí)中我們必然會直接面對內(nèi)存獲得最大自由度，以往使用的JAVA，Python由于對函數(shù)進(jìn)行了多次封裝，雖然說提高了代碼的易讀性，但同時(shí)不可否認(rèn)犧牲程序的運(yùn)行的效率。

學(xué)習(xí)匯編語言必須要牢記，盡可能使用合適的算法完成需求，既最小必要原理。日后寫操作系統(tǒng)時(shí)我們也會發(fā)現(xiàn)，在執(zhí)行的高效性和可讀性中選擇時(shí)，必然是高效性更加重要。