4.1　內存

計算機需要一個地方來保存它們正在操作的位。我們在第3章中介紹過，那個地方就是內存?，F在來看計算機使用內存的原理。

內存就像是一條建滿了房屋的長街。每間房子大小完全一樣，都有容納一定數量位的空間。編譯代碼基本上都是按每間房子1個字節計算的。就像在真正的街上一樣，每個房子都有一個地址，每個內存都有對應的數字。如果計算機內存為64 MiB，則包含64×1 024×1 024=67 108 864字節（或536 870 912位）。字節的地址為0到67 108 863。與建筑物門牌號不同，字節的地址有實際的用處。

引用內存位置很常見，引用內存位置即引用特定地址的內存，比如內存通道3（見圖4-1）。

內存的基本單位是字節，這并不意味著我們總是按單個數量來處理字節。例如，32位計算機通常將內存組織成4字節塊，而64位計算機通常將內存組織為8字節塊。4字節塊和8字節塊區別很大嗎？這就像四車道或八車道的高速公路，更多的車道可以解決更嚴重的交通擁堵，因為更多的位可以進入數據總線。尋址內存時，我們需要知道我們在尋址什么。尋址長字與尋址字節是不同的，因為在32位計算機上，一個長字有4個字節，而在64位計算機上有8個字節。例如，在圖4-2中，長字地址1包含字節地址4、5、6和7。

從另一個角度來看，32位計算機中的內存包含四個單元，而不是單個單元，每個單元包含兩個雙路復用器。這意味著我們可以尋址單個單元、雙路復用器或整個構件。

你可能已經注意到，每棟大樓都橫跨“高速公路”，因此每個字節都有自己指定的通道，而一個長字就占據了整個道路。位每天乘坐一輛有四個座位的“巴士”往返于市中心，每個字節都有一個座位。車門的設置使得每條車道都有一個座位。在大多數現代計算機上，從市中心出發的“巴士”只在一座大樓前停留。這意味著我們不能從字節5、6、7和8中組成一個長字，因為這需要市中心出發的“巴士”進行兩次行程：一次行駛到1號樓，一次行駛到2號樓。過去的計算機中有一個復雜的裝卸平臺，允許“巴士”這樣做，但是規劃者也注意到往返兩次這點并不是那么實用，所以在新型號的計算機中削減了它的預算?，F在的計算機中的“巴士”試圖同時進入兩個建筑物，如圖4-3所示，稱為非對齊訪問。

正如我們在上一章中看到的，計算機中有很多不同種類的存儲器。每一種的性價比都不同。例如，SRAM雖快但貴，就像行駛在政客們居住處附近的高速公路一樣。磁盤倒是便宜，可慢得像行駛在泥濘的土路。

“巴士”上哪個字節坐哪個座位？當一個長字坐車進城時，字節0或字節3會坐在最左邊的座位上嗎？答案取決于你所使用的處理器，因為設計師們已經把兩種方式都做到了，字節0或3都可以坐到最左邊的座位上。兩種方式都有效，幾乎像神學辯論一樣魔幻。事實上，在Jonathan Swift的《格列佛游記》中，基于小人國和大人國皇家法令的術語端，就被用來描述這種區別。

字節0在英特爾處理器這樣的小端機器中占據“巴士”最右邊的位置，在摩托羅拉處理器這樣的大端機器中占據“巴士”最左邊的位置。圖4-4比較了這兩種排列。

字節順序是在將信息從一個設備傳輸到另一個設備時要記住的一點，因為你不希望無意中將數據打亂。在將UNIX操作系統從PDP-11移植到IBM系列/1計算機時，就有這樣一個值得注意的例子：當16位字中的字節被交換時，一個本應輸出“Unix”的程序卻輸出了“nUxi”。這也夠滑稽的，nuxi綜合征就是指這種字節排序問題。