主板上這家伙，要當(dāng)CPU和內(nèi)存的中間商！
我是內(nèi)存條
我是一個(gè)內(nèi)存條，剛剛從深圳的一個(gè)工廠里被生產(chǎn)出來(lái)，跟我一起的還有一批小伙伴，長(zhǎng)得跟我一模一樣，下了流水線后我們就被扔進(jìn)了一處黑暗的角落。
“這是哪里啊，黑漆漆的”，一個(gè)小伙伴說(shuō)到。
“這里是內(nèi)存條倉(cāng)庫(kù)”，黑暗中有人在說(shuō)話，聲音中略有一絲滄桑，像是一個(gè)老頭。
“誰(shuí)?誰(shuí)在那里”
“別怕，我也是一個(gè)內(nèi)存條，比你們?cè)鐜讉€(gè)月被生產(chǎn)出來(lái)”，那老頭說(shuō)到。
“啥，你都被關(guān)在這里幾個(gè)月了，完了完了”，小伙伴急了。
“不是的，我出去過(guò)，后來(lái)被發(fā)現(xiàn)是殘次品，又被回收了關(guān)在了這里，你們跟我不一樣，剛剛生產(chǎn)出來(lái)，應(yīng)該很快就能出去，被安裝到電腦主板上，實(shí)現(xiàn)你們的價(jià)值。”
“電腦主板?那是什么地方?”，我好奇的問(wèn)到。
那聲音繼續(xù)說(shuō)到：“那是計(jì)算機(jī)最核心的地方，是一個(gè)巨大的電路板，上面住著CPU、硬盤(pán)、網(wǎng)卡、顯卡、聲卡，當(dāng)然，還有我們內(nèi)存條。計(jì)算機(jī)必須有我們才能正常運(yùn)轉(zhuǎn)，因?yàn)镃PU工作需要的指令和數(shù)據(jù)都存儲(chǔ)在咱們內(nèi)存中”
剛說(shuō)完，我們身邊亮起了燈光，這時(shí)，我們才看清我和小伙伴們的樣子。
“我們身上那幾塊黑乎乎的東西是什么，真是有點(diǎn)拉低顏值啊!”
“你可別小瞧了它們，那可是咱們內(nèi)存條的核心存儲(chǔ)芯片，我們的數(shù)據(jù)都是放在這里面的，它們一個(gè)就是1GB，總共16個(gè)，就是16GB的空間呢!”，那老頭又開(kāi)口說(shuō)到。
奇怪的是，我們還是看不到他。
“你在哪里，怎么亮了燈還是看不到你呢?”，一個(gè)小伙伴問(wèn)到。
“我在隔壁的柜子里，像我這種殘次品估計(jì)是沒(méi)機(jī)會(huì)出去了”
“你剛才說(shuō)16個(gè)存儲(chǔ)芯片，這不是明明只有8個(gè)嗎?”
“你轉(zhuǎn)過(guò)身去看看，背上還有8個(gè)呢”
我們幾個(gè)紛紛轉(zhuǎn)身看去，果然如此。
老頭繼續(xù)說(shuō)到：“除了存儲(chǔ)芯片，還有PCB電路板和金手指，這三部分共同構(gòu)成了我們的身體。”
“金手指是什么東西?”
“就是腳下那一排土豪金顏色的部分了，那是我們連接主板插槽的接觸點(diǎn)，一面有120個(gè)，兩面就是240個(gè)，因?yàn)槊總€(gè)點(diǎn)看起來(lái)像手指，人們就把這叫做金手指了”。
“那為什么中間留了一個(gè)缺口呢?”
“我們的每個(gè)金手指都有不同的功能，正反面可不能弄混，為了防止愚蠢的人類(lèi)把我們插錯(cuò)，所以中間留了一個(gè)缺口，要是弄反了可是插不進(jìn)去的。通過(guò)主板上的電路，我們就能接通到計(jì)算機(jī)的總線系統(tǒng)上，可以和CPU對(duì)話了。”
原來(lái)如此，我們都若有所思的點(diǎn)點(diǎn)頭。
數(shù)據(jù)存儲(chǔ)
接下來(lái)，這位老頭還講了很多我們內(nèi)存條先輩的故事。
原來(lái)，我們還有一個(gè)更專(zhuān)業(yè)的名字：RAM，隨機(jī)存儲(chǔ)器，因?yàn)槲覀兛梢噪S意讀寫(xiě)任意位置的數(shù)據(jù)。
老頭還說(shuō)，現(xiàn)在計(jì)算機(jī)基本上都是二進(jìn)制的，不管什么樣的數(shù)據(jù)或者代碼指令，在我們這里都是一串串的0和1的比特位。
為了存儲(chǔ)這一個(gè)比特位，我們的先輩們可是費(fèi)了不少功夫!
曾經(jīng)有兩種電路方案擺在先輩們的面前，第一種是靜態(tài)方案：
是不是很復(fù)雜?我也覺(jué)得。這種電路方案的好處是可以穩(wěn)定的維持在0和1之間的某個(gè)狀態(tài)，所以叫靜態(tài)SRAM。
但是需要用到的晶體管實(shí)在太多了，一個(gè)比特位就要用好幾個(gè)晶體管，16GB那得用多少才夠啊，成本太高了，造出來(lái)我們的個(gè)頭肯定會(huì)特別大，主板上空間這么局促，哪里裝得下啊。
先輩們沒(méi)有選擇這種方案，用了第二種方案：
看，是不是簡(jiǎn)單了許多?通過(guò)一個(gè)電容器的電荷就能決定這是一個(gè)1還是一個(gè)0。
在我們身上的每一個(gè)存儲(chǔ)芯片里，這樣的比特位存儲(chǔ)單元都有很多：
再縮小一下看，它們密密麻麻的排列著，每一個(gè)位都由行地址和列地址來(lái)確定的：
圖源知乎@老狼
但這種電路方案有個(gè)毛病，就是里面的那個(gè)電容會(huì)“漏電”，電容中的電荷會(huì)慢慢消失，電壓也就變小了，這樣就沒(méi)辦法區(qū)分這是表示的1還是0了，為了解決這個(gè)問(wèn)題，必須得周期性的去給它們充電，才能維持?jǐn)?shù)據(jù)的穩(wěn)定，這叫動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)刷新，所以這種方案叫動(dòng)態(tài)DRAM。
內(nèi)存編址
老頭正給我們講的興起，突然有人把我們打包起來(lái)，所有的小伙伴都被分開(kāi)了。
又經(jīng)過(guò)了好長(zhǎng)一段日子的黑暗和孤獨(dú)，那一天突然咔嚓一聲，我的金手指和卡槽連接了起來(lái)，難道這就是傳說(shuō)中的主板嗎?
“你就是內(nèi)存啊，我們可等你好久了，你來(lái)了我們總算可以開(kāi)始工作了!”，旁邊一個(gè)家伙跟我打起了招呼。
“你哪位啊?”
“你好，我是CPU里的阿Q，你看就在你隔壁，咱們以后少不了要天天打交道了。對(duì)了，快告訴我，你有多大存儲(chǔ)空間?”
我檢查了一下，回答道：“我有16GB空間，也就是137438953472個(gè)比特位!”
“哇，這么多!太給力了!不過(guò)我該怎么使用你來(lái)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)呢?”
“這簡(jiǎn)單，你要訪問(wèn)哪個(gè)bit位，告訴我芯片號(hào)、bank號(hào)、行地址、列地址，我把數(shù)據(jù)取給你不就行了嗎!”
“怎么這么麻煩?你這不講武德啊，這些內(nèi)部細(xì)節(jié)應(yīng)該封裝一下啊，提供給我一個(gè)簡(jiǎn)單接口就是了”，阿Q吐槽道。
“兩位大哥，看這里”，這時(shí)，主板上不遠(yuǎn)處又有一個(gè)家伙開(kāi)口了。
“你是誰(shuí)?”我和阿Q異口同聲的問(wèn)到。
這家伙瞇著眼說(shuō)到：“我是內(nèi)存控制器，專(zhuān)門(mén)為二位服務(wù)的。”
“啥，你要控制我?”
“您別誤會(huì)，我就是一個(gè)中介，為兩位提供服務(wù)而已”
見(jiàn)我倆一頭霧水，這家伙接著說(shuō)到：“內(nèi)存老哥，你的存儲(chǔ)數(shù)據(jù)電路單元中的電容是不是經(jīng)常漏電，需要定時(shí)刷新?而且按照規(guī)定，最多64ms就得要刷新一次?你放心，這數(shù)據(jù)刷新的工作以后就交給我了”
“你怎么知道的?”
這家伙笑了笑繼續(xù)說(shuō)道：“這算啥，我還知道你的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在你身上的每一個(gè)存儲(chǔ)芯片之上，每一個(gè)芯片里面又分了很多個(gè)分片，每個(gè)分片里面又有很多的比特位存儲(chǔ)格子。想要訪問(wèn)哪個(gè)比特位，就得指定對(duì)應(yīng)的芯片、對(duì)應(yīng)的分片、對(duì)應(yīng)格子的行地址和列地址，我說(shuō)的對(duì)不對(duì)?”
圖源網(wǎng)絡(luò)
我點(diǎn)了點(diǎn)頭，沒(méi)想到這家伙居然對(duì)我了解的這么清楚。
“阿Q啊，你們CPU這邊想要訪問(wèn)數(shù)據(jù)，肯定不想這么麻煩吧?”，這家伙笑著問(wèn)到。
“那當(dāng)然!”
“所以啊，我就派上用場(chǎng)了啊，用比特位作為讀寫(xiě)單元太麻煩了，咱們按8個(gè)比特位為一組，叫做一個(gè)字節(jié)，你們CPU這邊統(tǒng)一給內(nèi)存兄弟的存儲(chǔ)空間編址，以后要讀取數(shù)據(jù)的時(shí)候呢，就把地址交給我，我再告訴內(nèi)存兄弟具體是讀寫(xiě)哪個(gè)芯片哪個(gè)分片的哪些位置，怎么樣，是不是為你們解決了大麻煩?”，說(shuō)完，內(nèi)存控制器露出了得意的笑容。
“聽(tīng)上去不錯(cuò)啊，咱們開(kāi)始吧!”
“現(xiàn)在還不行，還沒(méi)通電呢!”
不過(guò)我們沒(méi)等太久，就聽(tīng)見(jiàn)一陣嘶嘶聲響，來(lái)電了!
隨后我們就開(kāi)始配合工作起來(lái)，初次見(jiàn)面，合作的就非常順利，CPU對(duì)我所有的存儲(chǔ)位按照字節(jié)為單位進(jìn)行了統(tǒng)一編址，以后只需要一個(gè)地址，內(nèi)存控制器就轉(zhuǎn)換成具體的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)位置交給我，我再完成讀寫(xiě)操作就可以了。
后來(lái)，看到內(nèi)存控制器表現(xiàn)非常不錯(cuò)，在阿Q的牽線下，還把他集成到了CPU內(nèi)部，現(xiàn)在成為了他們的一份子了!
我和CPU一直相處的不錯(cuò)，可沒(méi)過(guò)多久，他們居然開(kāi)始嫌我慢了，要說(shuō)慢，硬盤(pán)那家伙可比我慢多了!
他們發(fā)現(xiàn)拿我沒(méi)有辦法，于是在CPU內(nèi)部又搞了個(gè)緩存出來(lái)，不用每次都問(wèn)我要數(shù)據(jù)，倒是給我省了不少工作量。
我的日子就這樣過(guò)著，本以為就要在這主板上干到退休了，沒(méi)想到那一天，一個(gè)瀏覽器程序告訴我說(shuō)：“內(nèi)存大哥你完了，剛剛我看到主人在網(wǎng)上買(mǎi)新的DDR4內(nèi)存條，你要被淘汰了”
難道我也要被打入小黑屋了嗎?
本文轉(zhuǎn)載自微信公眾號(hào)「編程技術(shù)宇宙」，可以通過(guò)以下二維碼關(guān)注。轉(zhuǎn)載本文請(qǐng)聯(lián)系編程技術(shù)宇宙公眾號(hào)。
