python计算机结构_python06--计算机内存结构与存储管理（P27）

1.内存单元和地址

计算中(程序中)直接使用的数据保存在计算机的内存储器(简称内存)。内存是CPU可以直接访问的数据存储设备。与之对应的是外存储器，简称外存，如磁盘、光盘、磁带等。保存在外存里的数据必须先装入内存，而后CPU才能使用它们。

内存的基本结构是线性排列的一批存储单元。每个单元的大小相同，可以保存一个单位大小的数据。具体单元大小可能因计算机的不同而有所不同。在目前最常见的计算机中，一个单元可以保存一个字节(8位二进制代码)的数据。因此存放一个整数或者浮点数，需要连续的几个单元。例如标准的浮点数需要8个单元。

内存单元具有唯一编号，称为单元地址，或简称地址。单元地址从0开始连续排列，全部可用地址为从0开始的一个连续的正整数区间，如上图所示。

在程序执行中，对内存单元的访问(存取其中数据)都通过单元的地址进行，因此，要访问一个单元，必须先掌握其地址。在许多计算机中，一次内存访问可以存取若干单元的内容。例如目前常见的64位计算机，一次可以存取8个字节的数据，也就是说一次操作访问8个单元的内容。基于地址访问内存单元是一个O(1)操作，与单元的位置或整个内存的大小无关，这是分析与数据结构有关的算法时的一个基本假设。

在高级语言层面讨论和分析数据结构问题时，人们通常不关心具体的单元大小或地址范围，只假定所考虑数据保存在内存的某处，而且假定这种访问是常量时间的。

2.对象存储和管理

在python程序运行中，建立对象时需要安排存储，还有许多与对象存储和使用有关的管理工作。解释器的一个专门子系统(称为存储管理系统)负责这些工作。这一工作是自动进行的，编写程序的人不必关心。另外，当一个对象不再使用时，存储管理系统也会设法回收其占用的存储，以便在将来用于存储其他对象。

3.对象的访问(使用)

在编程语言层面，知道了一个对象的标识(内存地址就是一种标识)就可以直接访问(使用)它。已知对象标识(无论它是否直接为对象地址)，访问相应对象的操作可以直接映射到已知地址访问内存单元，这种操作可以在常量时间完成(是O(1)时间操作)。

如果被访问的是一个组合对象，其中包含了一组元素，这些元素被安排在一块内存区域(一块连续的元素存储区)里，而且每个元素的存储量相同。在这种情况下，可以给每个元素一个顺序编号(通常为下标，index)。如果知道了一个组合对象的元素存储区位置，又知道要访问的元素的编号，访问元素也是O(1)时间操作。

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