python06--計算機內存結構與存儲管理（P27）

1.內存單元和地址

　　計算中（程序中）直接使用的數據保存在計算機的內存儲器（簡稱內存）。內存是CPU能夠直接訪問的數據存儲設備。與之對應的是外存儲器，簡稱外存，如磁盤、光盤、磁帶等。保存在外存裏的數據必須先裝入內存，然後CPU才能使用它們。

　　內存的基本結構是線性排列的一批存儲單元。每一個單元的大小相同，能夠保存一個單位大小的數據。具體單元大小可能因計算機的不一樣而有所不一樣。在目前最多見的計算機中，一個單元能夠保存一個字節（8位二進制代碼）的數據。所以存放一個整數或者浮點數，須要連續的幾個單元。例如標準的浮點數須要8個單元。

　　

　　內存單元具備惟一編號，稱爲單元地址，或簡稱地址。單元地址從0開始連續排列，所有可用地址爲從0開始的一個連續的正整數區間，如上圖所示。

　　在程序執行中，對內存單元的訪問（存取其中數據）都經過單元的地址進行，所以，要訪問一個單元，必須先掌握其地址。在許多計算機中，一次內存訪問能夠存取若干單元的內容。例如目前常見的64位計算機，一次能夠存取8個字節的數據，也就是說一次操做訪問8個單元的內容。基於地址訪問內存單元是一個O(1)操做，與單元的位置或整個內存的大小無關，這是分析與數據結構有關的算法時的一個基本假設。

在高級語言層面討論和分析數據結構問題時，人們一般不關心具體的單元大小或地址範圍，只假定所考慮數據保存在內存的某處，並且假定這種訪問是常量時間的。

2.對象存儲和管理

　　在python程序運行中，創建對象時須要安排存儲，還有許多與對象存儲和使用有關的管理工做。解釋器的一個專門子系統（稱爲存儲管理系統）負責這些工做。這一工做是自動進行的，編寫程序的人沒必要關心。另外，當一個對象再也不使用時，存儲管理系統也會設法回收其佔用的存儲，以便在未來用於存儲其餘對象。

3.對象的訪問（使用）

　　在編程語言層面，知道了一個對象的標識（內存地址就是一種標識）就能夠直接訪問（使用）它。已知對象標識（不管它是否直接爲對象地址），訪問相應對象的操做能夠直接映射到已知地址訪問內存單元，這種操做能夠在常量時間完成（是O(1)時間操做）。

　　若是被訪問的是一個組合對象，其中包含了一組元素，這些元素被安排在一塊內存區域（一塊連續的元素存儲區）裏，並且每一個元素的存儲量相同。在這種狀況下，能夠給每一個元素一個順序編號（一般爲下標，index）。若是知道了一個組合對象的元素存儲區位置，又知道要訪問的元素的編號，訪問元素也是O(1)時間操做。