计算机基础知识之内存
计算机是进行 「数据处理」 的设备，而程序表示的就是处理顺序和数据结构。由于处理对象（数据）是存储在 「内存」 和 「磁盘」 上的，因此我们今天来聊聊内存和磁盘。
内存的物理机制❝内存实际上是一种名为 「内存ic」 的电子元件。
❞
「内存ic」 中有 「电源」 、 「地址信号」 、 「数据信号」 、 「控制信号」 等用于输入输出的大量 「引脚」 （ic的引脚），通过为其 「指定地址」 ，来进行数据的读写。
下图是 「内存ic」 的引脚配置示例。
vcc和gnd是**「电源」**a0~a9是 「地址信号」 的引脚d0~d7是 「数据信号」 的引脚rd和wr是 「控制信号」 的引脚将电源连接到vcc和gnd后，就可以给其他引脚传递比如0或1这样的信号。大部分情况下，+5v的 「直流电压」 表示1,0v表示0。
「数据信号」 引脚有d0~d7共8个，表示 「一次可以输入输出8位」 (=1字节)的数据。「地址信号」 引脚有a0~a9共10个，表示可以指定0000000000~1111111111共1024个地址由于地址用来表示数据的存储场所，因此我们可以得出这个 「内存ic」 可以存储1024个1字节的数据。又因为1024=1k，所以内存ic的容量就是1kb。
向内存ic读写数据写入数据假设我们往内存ic中写入1字节的数据。
可以给vcc接入+5v,给gnd接入0v的电源并使用a0~a9的 「地址信号」 来指定**「数据的存储场所」**然后把数据的值输入给d0~d7的数据信号并**「把wr(write的缩写)信号设定为1」**执行完这些操作，就可以在 「内存ic」 内部写入数据了。
读取数据在读取数据时，只需要通过a0~a9的地址信号指定数据的存储场所，然后再 「将rd(read的缩写)信号设成1」 即可。执行完这些操作，指定地址中存储的数据就会被输出到d0~d7的数据信号引脚中。
像wr和rd这样可以让ic运行的信号称为 「控制信号」 。
❝ 「内存ic」 内部有大量可以存储8位数据的地方，通过地址指定这些场所，之后即可进行数据的读写。
❞
内存的逻辑模型❝内存的逻辑模型是楼房
❞
上图表示的是，内存为1kb时，有1024层的楼房，每层都有1字节的数据。并且地址的值是从上往下逐渐变大的。
不过，在实际的 「编程环境」 下，还包含着物理内存中不存在的概念，那就是 「数据类型」 。在编程语言中的 「数据类型」 表示存储的是何种类型的数据。从内存来看，就是占用的内存大小（占有的楼层数）的意思。
❝即使是 「物理」 上以1个字节位单位来逐一读取数据的内存，在 「程序」 中，通过指定其类型，也能实现以 「特定字节数」 为单位来进行读写
❞
我们通过一个具体示例来进行说明。
下面是一个往a、b、c这三个变量中写入数据123的c语言程序，
// 定义变量char a;short b;long c;// 给变量赋值a = 123;b = 123;c = 123;这3个变量表示的是内存的特定区域。
❝通过使用变量，即便不指定 「物理地址」 ，也可以在程序中对内存进行读写。
❞
这是因为，在程序运行时候，操作系统会 「自动决定」 变量的物理地址。
在3个变量的数据类型分别是
char:1字节长度short:2字节长度long:4字节长度因此，虽然同样是数据123，存储时其占据的内存大小是不一样的。
上面的示例图中，采用的是 「将数据低位存储在内存低位地址」 的低字节序little endian方式。
由此，我们可以得出一个结论： 「根据程序中所指定的变量的数据类型的不同，读写的物理内存大小也会随之发生变化」 。
数组是高效使用内存的基础❝ 「数组」 是指多个 「同样数据类型」 的数据在内存中连续排列的形式。
❞
作为数组元素的各个数据会通过 「连续的编号」 被区分开来，这个编号称为 「索引」 。 「指定索引后，就可以对该索引对应地址的内存进行读写操作」 。
如下用c语言定义char类型、short类型、long类型三个数组。
char g[100];short h[100];long i[100];数组的定义中所指定的数据类型，表示一次能够读取的内存大小。
❝数组是使用内存的基本，因为其他的内存使用技能，每一种都需要以数组为基础
❞
栈、队列以及环形缓冲区❝栈和队列，都可以不通过指定地址和索引来对数组的元素进行读写。
❞
栈和队列的区别在于 「数据出入的顺序是不同的」 。在对内存数据进行读写时， 「栈」 用的lifo(last input first out, 「后入先出」 )方式，而 「队列」 用的是fifo(first input first out, 「先进先出」 )方式。
❝在内存中 「预留」 出栈和队列所需要的空间，并确定好写入和读出的顺序，就不用再指定地址和索引了
❞
我们假定往栈中写入数据的函数名为push，把栈中读出数据的函数名为pop
使用栈// 往栈中写入数据push(123); // 写入123push(456); // 写入456push(789); // 写入789// 从栈中读出数据j = pop(); // 读出789k = pop(); // 读出456l = pop(); // 读出123
❝当我们需要 「暂时」 舍弃当前的数据，随后再 「恢复」 原貌时候，优先选用栈
❞
使用队列假定往队列中写入数据的函数名为enqueue，把栈中读出数据的函数名为dequeue
// 往栈中写入数据enqueue(123); // 写入123enqueue(456); // 写入456enqueue(789); // 写入789// 从栈中读出数据m = dequeue(); // 读出123n = dequeue(); // 读出456o = dequeue(); // 读出789
❝当我们需要处理 「通讯」 中发送的数据时，或由 「同时运行的多个程序」 所发送过来的数据时，会用到这种队列中存储的不规则数据进行处理的方法
❞
队列一般是以环形缓冲区ring buffer的方式来实现的。
假设我们要有6个元素的数组来实现一个队列。这时可以从数组的 「起始位置」 开始有序地存储数据，然后再按照存储时的顺序数据读出。在数组的末尾写入数据后，后一个数据就会被写入数据的起始位置（此时数据已经被读出所以该位置是空的）
环形缓冲区的模型
链表❝通过使用链表，可以更加高效地对数组数据(元素)进行 「追加」 和 「删除」 处理
❞
在数组的各个元素中， 「除了数据的值之外，通过为其附带上下一个元素的索引」 ，即可实现链表。 「数据的值和下一个元素的索引组合在一起」 ，就构成了数组的一个元素。
由于链表末尾的元素没有 「后续」 的数据，因此就需要用别的值（这里是-1）来填充。
在需要追加或删除数据的情况下，使用链表是很高效的。
这里，我们把之前我们针对js链表相关算法的一些技巧直接迁移过来了。这里使用 「哨兵节点」 来对链表操作进行简化处理。
❝ 「哨兵节点」 是为了简化处理链表 「边界条件」 而引入的**「附加链表节点」**
❞
哨兵节点通常位于 「链表的头部」 ，它的值没有任何意义。在一个有哨兵节点的链表中， 「从第二个节点开始才真正的保存有意义的信息」 。
追加数据function append(head,value) { // 哨兵节点 let dumy = new listnode(0); dumy.next = head; // 遍历链表，直到链表尾部 let node = dumy; while(node.next!=null){ node = node.next; } node.next = new listnode(value); return dumy.next;}首先，创建一个 「哨兵节点」 （该节点的 「值」 没有意义 -即listnode(0)参数为啥不重要），并把该节点当做链表的头节点， 「把原始的链表添加到哨兵节点的后面」 （dumy.next = head）。
然后，返回真正的头节点（哨兵节点的下一个节点）node.next
这里有一个小的注意点，就是在 「遍历」 链表的时候，并不是直接对dumy进行处理，而是用了一个 「零时游标节点」 (node)。这样做的好处就是，在append操作完成以后，还可以通过dumy节点来，直接返回链表的头节点dumy.next。因为,dumy一直没参与遍历过程。
删除数据❝为了删除一个节点，需要找到被删除节点的 「前一个节点」 ，然后把该节点的next指针指向它 「下一个节点的下一个节点」 。
❞
「哨兵节点」 ，在删除指定节点
function delete(head ,value){ let dumy = new listnode(0); dumy.next = head; let node = dumy; while(node.next!=null){ if(node.next.value==value){ node.next = node.next.next; barek; } node = node.next; } return dumy.next;}通过哨兵节点(dumy)直接将 「链表为空」 和 「被删除节点是头节点」 的两种特殊情况，直接囊括了。用最少的代码，处理最多的情况
二叉树「二叉树查找树」 是指在链表的基础上往数组中追加元素时，考虑到数据的大小关系，将其分成左右两个方向的表现形式。
❝二叉查找树使 「数据搜索」 更有效。
❞
❝「我们这里不对具体的数据结构进行详细的介绍。如果了解更多关于数据结构的和对应的算法的东西，可以移步到我们之前的文章中。」 总有一款适合你。
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内存的物理机制❝内存实际上是一种名为 「内存ic」 的电子元件。
❞
「内存ic」 中有 「电源」 、 「地址信号」 、 「数据信号」 、 「控制信号」 等用于输入输出的大量 「引脚」 （ic的引脚），通过为其 「指定地址」 ，来进行数据的读写。
下图是 「内存ic」 的引脚配置示例。
vcc和gnd是**「电源」**a0~a9是 「地址信号」 的引脚d0~d7是 「数据信号」 的引脚rd和wr是 「控制信号」 的引脚将电源连接到vcc和gnd后，就可以给其他引脚传递比如0或1这样的信号。大部分情况下，+5v的 「直流电压」 表示1,0v表示0。
「数据信号」 引脚有d0~d7共8个，表示 「一次可以输入输出8位」 (=1字节)的数据。「地址信号」 引脚有a0~a9共10个，表示可以指定0000000000~1111111111共1024个地址由于地址用来表示数据的存储场所，因此我们可以得出这个 「内存ic」 可以存储1024个1字节的数据。又因为1024=1k，所以内存ic的容量就是1kb。
向内存ic读写数据写入数据假设我们往内存ic中写入1字节的数据。
可以给vcc接入+5v,给gnd接入0v的电源并使用a0~a9的 「地址信号」 来指定**「数据的存储场所」**然后把数据的值输入给d0~d7的数据信号并**「把wr(write的缩写)信号设定为1」**执行完这些操作，就可以在 「内存ic」 内部写入数据了。
读取数据在读取数据时，只需要通过a0~a9的地址信号指定数据的存储场所，然后再 「将rd(read的缩写)信号设成1」 即可。执行完这些操作，指定地址中存储的数据就会被输出到d0~d7的数据信号引脚中。
像wr和rd这样可以让ic运行的信号称为 「控制信号」 。
❝ 「内存ic」 内部有大量可以存储8位数据的地方，通过地址指定这些场所，之后即可进行数据的读写。
❞
内存的逻辑模型❝内存的逻辑模型是楼房
❞
上图表示的是，内存为1kb时，有1024层的楼房，每层都有1字节的数据。并且地址的值是从上往下逐渐变大的。
不过，在实际的 「编程环境」 下，还包含着物理内存中不存在的概念，那就是 「数据类型」 。在编程语言中的 「数据类型」 表示存储的是何种类型的数据。从内存来看，就是占用的内存大小（占有的楼层数）的意思。
❝即使是 「物理」 上以1个字节位单位来逐一读取数据的内存，在 「程序」 中，通过指定其类型，也能实现以 「特定字节数」 为单位来进行读写
❞
我们通过一个具体示例来进行说明。
下面是一个往a、b、c这三个变量中写入数据123的c语言程序，
// 定义变量char a;short b;long c;// 给变量赋值a = 123;b = 123;c = 123;这3个变量表示的是内存的特定区域。
❝通过使用变量，即便不指定 「物理地址」 ，也可以在程序中对内存进行读写。
❞
这是因为，在程序运行时候，操作系统会 「自动决定」 变量的物理地址。
在3个变量的数据类型分别是
char:1字节长度short:2字节长度long:4字节长度因此，虽然同样是数据123，存储时其占据的内存大小是不一样的。
上面的示例图中，采用的是 「将数据低位存储在内存低位地址」 的低字节序little endian方式。
由此，我们可以得出一个结论： 「根据程序中所指定的变量的数据类型的不同，读写的物理内存大小也会随之发生变化」 。
数组是高效使用内存的基础❝ 「数组」 是指多个 「同样数据类型」 的数据在内存中连续排列的形式。
❞
作为数组元素的各个数据会通过 「连续的编号」 被区分开来，这个编号称为 「索引」 。 「指定索引后，就可以对该索引对应地址的内存进行读写操作」 。
如下用c语言定义char类型、short类型、long类型三个数组。
char g[100];short h[100];long i[100];数组的定义中所指定的数据类型，表示一次能够读取的内存大小。
❝数组是使用内存的基本，因为其他的内存使用技能，每一种都需要以数组为基础
❞
栈、队列以及环形缓冲区❝栈和队列，都可以不通过指定地址和索引来对数组的元素进行读写。
❞
栈和队列的区别在于 「数据出入的顺序是不同的」 。在对内存数据进行读写时， 「栈」 用的lifo(last input first out, 「后入先出」 )方式，而 「队列」 用的是fifo(first input first out, 「先进先出」 )方式。
❝在内存中 「预留」 出栈和队列所需要的空间，并确定好写入和读出的顺序，就不用再指定地址和索引了
❞
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使用栈// 往栈中写入数据push(123); // 写入123push(456); // 写入456push(789); // 写入789// 从栈中读出数据j = pop(); // 读出789k = pop(); // 读出456l = pop(); // 读出123
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❞
队列一般是以环形缓冲区ring buffer的方式来实现的。
假设我们要有6个元素的数组来实现一个队列。这时可以从数组的 「起始位置」 开始有序地存储数据，然后再按照存储时的顺序数据读出。在数组的末尾写入数据后，后一个数据就会被写入数据的起始位置（此时数据已经被读出所以该位置是空的）
环形缓冲区的模型
链表❝通过使用链表，可以更加高效地对数组数据(元素)进行 「追加」 和 「删除」 处理
❞
在数组的各个元素中， 「除了数据的值之外，通过为其附带上下一个元素的索引」 ，即可实现链表。 「数据的值和下一个元素的索引组合在一起」 ，就构成了数组的一个元素。
由于链表末尾的元素没有 「后续」 的数据，因此就需要用别的值（这里是-1）来填充。
在需要追加或删除数据的情况下，使用链表是很高效的。
这里，我们把之前我们针对js链表相关算法的一些技巧直接迁移过来了。这里使用 「哨兵节点」 来对链表操作进行简化处理。
❝ 「哨兵节点」 是为了简化处理链表 「边界条件」 而引入的**「附加链表节点」**
❞
哨兵节点通常位于 「链表的头部」 ，它的值没有任何意义。在一个有哨兵节点的链表中， 「从第二个节点开始才真正的保存有意义的信息」 。
追加数据function append(head,value) { // 哨兵节点 let dumy = new listnode(0); dumy.next = head; // 遍历链表，直到链表尾部 let node = dumy; while(node.next!=null){ node = node.next; } node.next = new listnode(value); return dumy.next;}首先，创建一个 「哨兵节点」 （该节点的 「值」 没有意义 -即listnode(0)参数为啥不重要），并把该节点当做链表的头节点， 「把原始的链表添加到哨兵节点的后面」 （dumy.next = head）。
然后，返回真正的头节点（哨兵节点的下一个节点）node.next
这里有一个小的注意点，就是在 「遍历」 链表的时候，并不是直接对dumy进行处理，而是用了一个 「零时游标节点」 (node)。这样做的好处就是，在append操作完成以后，还可以通过dumy节点来，直接返回链表的头节点dumy.next。因为,dumy一直没参与遍历过程。
删除数据❝为了删除一个节点，需要找到被删除节点的 「前一个节点」 ，然后把该节点的next指针指向它 「下一个节点的下一个节点」 。
❞
「哨兵节点」 ，在删除指定节点
function delete(head ,value){ let dumy = new listnode(0); dumy.next = head; let node = dumy; while(node.next!=null){ if(node.next.value==value){ node.next = node.next.next; barek; } node = node.next; } return dumy.next;}通过哨兵节点(dumy)直接将 「链表为空」 和 「被删除节点是头节点」 的两种特殊情况，直接囊括了。用最少的代码，处理最多的情况
二叉树「二叉树查找树」 是指在链表的基础上往数组中追加元素时，考虑到数据的大小关系，将其分成左右两个方向的表现形式。
❝二叉查找树使 「数据搜索」 更有效。
❞
❝「我们这里不对具体的数据结构进行详细的介绍。如果了解更多关于数据结构的和对应的算法的东西，可以移步到我们之前的文章中。」 总有一款适合你。
人工智能（AI）芯片产业生态梳理
自由高度板对板连接器：领先数据传输速度达32 Gbps及以上
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