怎么学编程基础入门编程初学者必备的基础知识

一、关于程序运行时内存与硬盘的关系介绍

如果你的电脑上安装了 QQ，你希望和好友聊天，会双击 QQ 图标，打开 QQ 软件，输入账号和密码，然后登录就可以了。

那么，QQ 是怎么运行起来的呢？

首先，有一点你要明确，你安装的 QQ 软件是保存在硬盘中的。

双击 QQ 图标，操作系统就会知道你要运行这个软件，它会在硬盘中找到你安装的 QQ 软件，将数据（安装的软件本质上就是很多数据的集合）复制到内存。对！就是复制到内存！QQ 不是在硬盘中运行的，而是在内存中运行的。

为什么呢？因为内存的读写速度比硬盘快很多。

对于

读写速度，内存 > 固态硬盘 > 机械硬盘。机械硬盘是靠电机带动盘片转动来读写数据的，而内存条通过电路来读写数据，电机的转速肯定没有电的传输速度（几乎是光速）快。虽然固态硬盘也是通过电路来读写数据，但是因为与内存的控制方式不一样

，速度也不及内存。

所以，不管是运行 QQ 还是编辑 Word 文档，都是先将硬盘上的数据复制到内存，才能让 CPU 来处理，这个过程就叫作载入内存（Load into Memory）。完成这个过程需要一个特殊的程序（软件），这个程序就叫做加载器（Loader）。

CPU 直接与内存打交道，它会读取内存中的数据进行处理，并将结果保存到内存。如果需要保存到硬盘，才会将内存中的数据复制到硬盘。

例如，打开 Word 文档，输入一些文字，虽然我们看到的不一样了，但是硬盘中的文档没有改变，新增的文字暂时保存到了内存，Ctrl+S 才会保存到硬盘。因为内存断电后会丢失数据，所以如果你编辑完 Word 文档忘记保存就关机了，那么你将永远无法找回这些内容。

虚拟内存

如果我们运行的程序较多，占用的空间就会超过内存（内存条）容量。例如计算机的内存容量为 2G，却运行着 10 个程序，这 10 个程序共占用 3G 的空间，也就意味着需要从硬盘复制 3G 的数据到内存，这显然是不可能的。

操作系统（Operating System，简称 OS）为我们解决了这个问题：当程序运行需要的空间大于内存容量时，会将内存中暂时不用的数据再写回硬盘；需要这些数据时再从硬盘中读取，并将另外一部分不用的数据写入硬盘。这样，硬盘中就会有一部分空间用来存放内存中暂时不用的数据。这一部分空间就叫做虚拟内存（Virtual Memory）。

3G – 2G = 1G，上面的情况需要在硬盘上分配 1G 的虚拟内存。

硬盘的读写速度比内存慢很多，反复交换数据会消耗很多时间，所以如果你的内存太小，会严重影响计算机的运行速度，甚至会出现”卡死“现象，即使 CPU 强劲，也不会有大的改观。如果经济条件允许，建议将内存升级为 4G，在 win7、win8 下运行软件就会比较流畅了。

总结：CPU 直接从内存中读取数据，处理完成后将结果再写入内存。

图 1：CPU、内存、硬盘和主板的关系

二、数据在内存中的存储方式

计算机要处理的信息是多种多样的，如十进制数、文字、符号、图形、音频、视频等，这些信息在人们的眼里是不同的。但对于计算机来说，它们在内存中都是一样的，都是以二进制的形式来表示。

要想学习编程，就必须了解二进制，它是计算机处理数据的基础。

内存条是一个非常精密的部件，包含了上亿个电子元器件，它们很小，达到了纳米级别。这些元器件，实际上就是电路；电路的电压会变化，要么是 0V，要么是 5V，只有这两种电压。5V 是通电，用 1 来表示，0V 是断电，用 0 来表示。所以，一个元器件有 2 种状态，0 或者 1。

我们通过电路来控制这些元器件的通断电，会得到很多 0、1 的组合。例如，8 个元器件有 28=256 种不同的组合，16 个元器件有 216=65536 种不同的组合。虽然一个元器件只能表示 2 个数值，但是多个结合起来就可以表示很多数值了。

我们可以给每一种组合赋予特定的含义，例如，可以分别用 1101000、00011100、11111111、00000000、01010101、10101010 来表示 C、语、言、中、文、网这几个字，那么结合起来 1101000 00011100 11111111 00000000 01010101 10101010 就表示”C 语言中文网“。

一般情况下我们不一个一个的使用元器件，而是将 8 个元器件看做一个单位，即使表示很小的数，例如 1，也需要 8 个，也就是 00000001。

1 个元器件称为 1 比特（Bit）或 1 位，8 个元器件称为 1 字节（Byte），那么 16 个元器件就是 2Byte，32 个就是 4Byte，以此类推：

8×1024 个元器件就是 1024Byte，简写为 1KB；8×1024×1024 个元器件就是 1024KB，简写为 1MB；8×1024×1024×1024 个元器件就是 1024MB，简写为 1GB。

现在，你知道 1GB 的内存有多少个元器件了吧。我们通常所说的文件大小是多少 KB、多少 MB，就是这个意思。

单位换算：

8 Bit = 1Byte1024Byte = 1KB1024KB = 1MB1024MB = 1GB1024GB = 1TB

你看，在内存中没有 abc 这样的字符，也没有 gif、jpg 这样的图片，只有 0 和 1 两个数字，计算机也只认识 0 和 1。所以，计算机使用二进制，而不是我们熟悉的十进制，写入内存中的数据，都会被转换成 0 和 1 的组合。

三、ASCII 与 Unicode 编码

这是经常容易混淆的一个点。

ASCII 码

我们知道，一个二进制位(Bit)有 0、1 两种状态，一个字节(Byte)有 8 个二进制位，有 256 种状态，每种状态对应一个符号，就是 256 个符号，从 0000000 到 11111111。

计算机诞生于美国，早期的计算机使用者大多使用英文，上世纪 60 年代，美国制定了一套英文字符与二进制位的对应关系，称为 ASCII 码，沿用至今。

ASCII 码规定了 128 个英文字符与二进制的对应关系，占用一个字节（实际上只占用了一个字节的后面 7 位，最前面 1 位统一规定为 0）。例如，字母 a 的的 ASCII 码为 01100001，那么你暂时可以理解为字母 a 存储到内存之前会被转换为 01100001，读取时遇到 01100001 也会转换为 a。

完整的 ASCII 码表请查看：http://www.asciima.com/