内存管理-程序是如何运行的

对于CPU来说，内存是一个存放指令和数据的地方，并不能在内存中完成计算功能，例如要计算 a = b + c，必须将 a、b、c 都读取到CPU内部才能进行加法运算。为了解具体的过程，我们不妨先来看一下程序从硬盘到CPU的过程示意图。

运算单元：是CPU的大脑，负责加减乘除、比较、位移等运算工作，每种运算都有对应的电路支持，速度很快。

寄存器（Register）:是CPU内部非常小、非常快速的存储部件，它的容量很有限，对于32位的CPU，每个寄存器一般能存储32位（4个字节）的数据，对于64位的CPU，每个寄存器一般能存储64位（8个字节）的数据。嵌入式系统功能单一，寄存器数量较少。

寄存器在程序的执行过程中至关重要，不可或缺，它们可以用来完成数学运算、控制循环次数、控制程序的执行流程、标记CPU运行状态等。

那么，在CPU内部为什么又要设置缓存呢？虽然内存的读取速度已经很快了，但是和CPU比起来，还是有很大差距的，不是一个数量级的，如果每次都从内存中读取数据，会严重拖慢CPU的运行速度，CPU经常处于等待状态，无事可做。在CPU内部设置一个缓存，可以将使用频繁的数据暂时读取到缓存，需要同一地址上的数据时，就不用大老远地再去访问内存，直接从缓存中读取即可。

内存是为了解决硬盘速度慢，CPU中的缓存是为了解决内存速度慢

缓存的容量是有限的，CPU只能从缓存中读取到部分数据，对于使用不是很频繁的数据，会绕过缓存，直接到内存中读取。所以不是每次都能从缓存中得到数据，这就是缓存的命中率，能够从缓存中读取就命中，否则就没命中。

这里说明了CPU的简单构造，重点是让大家认识程序在运行中整个加载与执行过程。