C语言与内存需要知道的事情：计算细节分析

• CPU计算过程

  程序，必须先载入内存才能运行；

  CPU，设计成只从内存中读取数据。

  这个链条从计算机硬件上来看：硬盘(程序) --> 内存 --> CPU

  硬盘、内存都是起到存储功能，并无计算功能；计算过程是在CPU中。

  CPU内部又有一个硬件链条：缓存 --> 寄存器 --> 运算单元

  计算过程，最终是发生在CPU内部的运算单元里。

• 寄存器与运算单元

  寄存器，是与运算单元接触的最后一个存储数据的物理硬件。

  对于32位CPU，每个寄存器内一般能存储32位的数据，即4个字节的数据。同理，64位CPU对应64位（8字节）的寄存器。

  寄存器作为物理单元，最大就是4个字节（以32位为例），对应数据类型里的int。

  寄存器是一个物理概念，对应32位；

  int数据类型是一个软件概念，对应32位；

  作为软件概念，double是8个字节，即64位，对应的2个寄存器，就是说当设定一个double数据类型，每次在物理层面就是2个寄存器一起行动。

  常说的32位、64位计算机，指的就是寄存器的容量位数，同时也指==总线==的传输容量。

  寄存器作为物理硬件，有着各自特定的作用及名称：

  1. EIP（Extern Instruction Pointer）寄存器

     其值，表示下一条指令的地址

  2. CR3寄存器

     保存当前进程页目录的物理地址

  3. EBP寄存器

     表示栈的底部

  4. ESP寄存器

     表示栈的顶部

• 缓存与内存的区别

  内存虽然快，但是CPU计算更快，CPU与内存间通过总线传输，此传输过程相对CPU计算能力是比较慢的，因此就有缓存存在的必要性。

  缓存与计算单元的距离更近，不需要总线的开销，可以将频繁使用的数据暂时放到缓存。

• References

1. C语言中文网