加記憶體條可以提升電腦執行速度嗎(增加電腦記憶體會帶來哪些提升)
今天聊一個簡單的問題,增加更多記憶體會讓你的計算機速度變快嗎?
要想解答這個問題,我們需要知道cpu、記憶體與程式這幾者的關聯,實際上非常簡單:
首先,可執行程式儲存在磁碟中(當然也可以是其它介質),可執行程式中實際上主要包含兩部分內容:機器指令以及指令依賴的資料;
程式執行時首先被載入(load)到記憶體中,被載入到記憶體中的程式搖身一變就成為了我們說的程序,當然,記憶體中還執行著另一種特殊的程式:作業系統。
只有當CPU真正執行機器指令時相應的程序才開始執行,此時CPU不斷的從記憶體中取出指令並執行指令,當然除了機器指令外還需要讀取記憶體中的資料。
可以看到,當程式執行時與CPU互動的是記憶體而不是磁碟,記憶體中儲存指令和資料、而CPU使用指令和資料,因此從這個角度看這是一個類似生產者與消費者問題,記憶體就好比大廚、CPU好比食客,如果大廚上菜太慢那麼食客就要捱餓。
除此之外,作業系統對記憶體的使用也不可忽略。
作業系統是如何利用記憶體的?
為充分利用記憶體與磁碟資源,現代作業系統中有很多非常聰明的設計。
由於CPU一次只能執行一個程式,即使在多核系統中一般來說同時存在的程序數遠遠多於核數,也就是說在某一個時刻並不是所有的程式都在執行,即使對正在執行的程序來說由於區域性性原理的存在,程序地址空間中總會有一部分指令或者資料是暫時用不到的。
基於這些,作業系統先驅們看到了可以充分利用記憶體的機會,我們可以將暫時用不到的指令或者資料放到磁碟上去(swap out),當使用這些資料或者指令時再從磁碟載入到記憶體中(swap in),這樣記憶體中不就有更多空間執行更多程序了嗎,這種思想在作業系統中被稱之為demand paging,屬於虛擬記憶體的一部分。
其次,作業系統會將剩餘的空閒記憶體當做磁碟快取,有時當系統負載較低時我們的程式並不能充分利用記憶體,那麼這些空閒的記憶體就真的毫無用處了嗎?顯然不是的,我們知道磁碟是一種低速的儲存裝置,既然這樣為什麼不把空閒的實體記憶體當做磁碟的快取呢?
大家可能都有這樣的體驗,開始開啟一個全新的檔案時通常會比較慢,但當你再次使用該檔案時將明顯感覺到速度會快很多,背後的原理就在於此,如果此時你的記憶體不足,那麼作業系統就沒有那麼多的空閒記憶體來當做磁碟快取,此時你將真正體驗到磁碟蝸牛般的速度。
現在,我們就可以回答開始提出的問題了,增加記憶體會加快計算機執行速度嗎?顯然這樣分為兩種情況來討論。
記憶體充足
如果你的記憶體本身就很充足,那麼在這種情況下增加更多記憶體將不會讓你的計算機跑的更快,因為CPU作為食客吃飯的速度是有限的,大廚做的菜再多也沒有,你也沒辦法讓食客吃的再快一些。
這就好比你問給一輛卡車裝更多輪子會讓卡車跑得更快嗎?
答案顯然不是的,儘管這並不能讓卡車跑得更快,但增加更多輪子會讓貨車有更高的載重。
對記憶體來說也是這樣,儘管增加更多記憶體並不能讓計算機跑得更快,但這顯然會讓我們可以同時執行更多程式。
增加更多記憶體意味著你可以同時開啟更多瀏覽器網頁、可以同時開啟更多虛擬機器、同時渲染更多高清視訊、同時處理更多複雜的3D模型、同時訓練更多機器學習模型等等,此時你的記憶體不是瓶頸,CPU將很可能成為瓶頸,因為CPU的執行速度也就是每秒內執行的機器指令數量是有限的。
記憶體不足
此時大廚上菜速度太慢,食客總是捱餓,因此大廚需要上更多的菜。
我們知道,大部分程式在執行過程中會頻繁地申請記憶體,申請記憶體是一項看似簡單實際上非常複雜的操作、尤其是在系統記憶體不足的場景下,此時申請記憶體往往涉及到更多複雜的查詢或者異常處理,這時我們的程式執行速度將會明顯變慢。
記憶體不足時磁碟與記憶體之間可能會有更多的交換,此時系統的速度將受限於磁碟,並且由於不能快取磁碟檔案, 那麼我們開啟程序或者開啟檔案的速度將明顯變慢。
在這種情況下增加記憶體將更好地餵飽CPU,因此將明顯加快計算機的執行速度。
總結
從上述分析我們知道,關於增加記憶體是否可以加快計算機速度取決於你的場景,如果你的裝置記憶體充足,那麼此時增加記憶體不會明顯加快計算機執行速度。