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讓我們從實際需求出發，看看問題出在哪裡，並在此基礎上認識和學習使用 Hazel。

電腦隨着使用時間的增長，其中的文件也在瘋狂的增長，時間長了也就會出現各種混亂：大量文件堆放在一起，舊文件很少清理，分不清哪些文件還有用，找不到需要的文件等等。

今天我們就以「下載」和「桌面」為例，聊一聊如何整理我們的電腦。

Downloads：下載的文件很少處理，時間一長就各種堆積…… 

Desktop：經常把臨時文件存放在此，方便拖拽使用，但時間一長，就是各種凌亂……

既然知道了問題所在，那麼我們就來着手整理吧。

理清整理思路

首先是確定整理思路，比如如何界定一個文件是否還有用，如何界定它屬於什麼分類等，對應的操作一般是刪除（比如不再需要的或重複的文件）或存檔（學習資料或工作材料等分類存儲），知道如何處理一個文件就很好辦了，剩下的就都是體力活兒。

雖然這不是一件特別麻煩的事，但是我們也經常忘記或「懶得整理」。這有點類似於打掃房間，當我們沒有時間或者經常忘記時，可以買一台掃地機器人幫助我們打掃，同樣的，在 Mac 上也有這樣一台「機器人」，它就是 Hazel。

Hazel 是什麼？

Hazel 是一款可以自動監控並整理文件夾的工具，其官網的介紹就是簡單的一句話：Automated Organization for Your Mac。

它的使用有點類似於網絡服務 IFTTT，你可以設定一個 if 條件，如果被監控的文件夾出現符合條件的項，那麼對其執行 then 的操作（也可以通過郵箱的收件過濾規則來理解）。

Hazel 不是一款新工具，它已經有了很長的歷史，其第一個版本在 2006 年底就已經發布，在今年 5 月 4 號，Hazel 發布了 4.0 版本，新增了規則同步（文末會有介紹）、規則搜索等一系列實用功能。

Hazel 具體能做什麼？

先為大家簡單羅列一些 Hazel 能做到的事情：

• 根據文件創建的時間，自動將文件進行顏色標記（比如將最近的文件標記為藍色）
• 自動的用特定軟件打開某個特定文件（比如下載 BT 種子后，自動用迅雷打開下載）
• 自動刪除已下載過的 BT 種子文件
• 根據文件的類型，自動轉移到相應的文件夾中（比如圖片移動到照片文件夾，電影移動到視頻文件夾等）
• 自動刪除某些特定文件（比如標題中含有固定內容且創建日期在很早以前的）
• 自動將壓縮文件解壓
• 自動幫你清理文件的緩存
• 自動幫你整理照片，可以按照「年 – 月」來分類存儲到相應文件夾
• 自動把文件夾中的內容上傳到 FTP 等網絡服務中
• 自動將照片導入 Photos，自動將音樂導入 iTunes 
• ……

以上只是列舉的一些場景能夠實現的功能，再加上 Hazel 支持 AppleScript、JavaScript、Automator workflow 等代碼指令，令其擴展性更上一層樓，可以做到的事情也可以說只剩下想象力這道門檻了。

介紹了不少，下面我們就從 Hazel 的安裝和實際設置來為大家做一個簡單的入門指南。

Hazel 的安裝

前往下載最新版本，按照提示安裝，完成后 Hazel 會出現在系統設置中（在應用程序中可找不到哦）。
Hazel 是一款收費軟件，初次安裝后可以免費試用 14 天，此時可以選擇加載一些簡單的默認規則以幫助你快速上手（當然看完這篇文章也就可以不用加載了）。

操作后 Hazel 會給我們彈出警告信息：在激活這些規則之前，一定要先檢查它們。具體的方法下面會提及。

Hazel 的界面和基礎應用

注：文末提供了文中所有 Hazel 規則的打包下載地址，如果你對文中介紹的規則感興趣，可以直接下載使用。

Hazel 的主界面包含三部分，分別是設置文件夾規則的 Folders 頁面，設置垃圾箱規則的 Trash 頁面和其他信息頁（Info），今天主要給大家講解文件夾規則設置頁面。

在 Folders 中包含三部份：設置監控的文件夾（圖中 1），設置該文件夾下的具體規則（圖中 2），設置該文件夾的重複文件處理（圖中 3），圖 1 部分右側的 icon 分別表示「暫停規則執行」和「同步」，建議嘗試新規則的時候先暫停執行再進行調試。

以整理「下載」文件夾為例，我個人的需求有如下幾條：

• 最近的下載文件用顏色標籤提醒
• 超過 3 天的文件不再是新文件，去掉顏色標籤
• 對存放超過 3 周的文件需進行處理，將滿足此條件的文件用紅色標記提醒
• 自動刪除已使用的 .torrent 文件
• 將手機截屏的圖片單獨存放

上面幾條是梳理自己的整理需求后，選擇的可以被 Hazel 自動執行的。此時回到 Hazel，我們點擊左下角的加號新增「下載」文件夾，隨後在右側 Rules 區域點擊加號新增規則。

標記最新下載文件

下圖是規則設置界面，圖 1 部分設置規則名稱和註釋；圖 2 部分設置監控條件，此時設置的是文件添加時間在最後匹配時間之前（新文件添加后暫未被匹配，所以一定是早於匹配時間）；圖 3 部分設置執行的動作，此時是將匹配出來的文件標記藍色標籤，並且同時可以被其他規則匹配。

標記舊文件

超過 3 天的文件，不再是我需要關注的內容，將其中的藍色標籤去掉：

標記待處理文件

對「下載」文件夾，我需要對超過 3 周未處理的文件進行處理，要麼歸檔要麼刪除，需要進行人工判斷的時候我使用紅色標記來提醒自己：

刪除 .torrent 文件

在使用 BT 下載之後，留在文件夾的種子文件也就沒有什麼用了，為了防止誤刪設置了 5 天的期限，注意圖中綠色符號，那是點擊了 Preview 后的效果，建議設置規則的時候多使用 Preview 功能來檢查條件設置是否正確，特別是那些複雜的符合條件。

自動移動手機截屏文件

工作關係，經常需要在手機上截屏上傳到電腦使用（使用 AirDrop 上傳到「下載」中），這類圖片的處理一般是超過一周后移動到桌面文件夾中再進行集中處理：

上面介紹了「下載」文件夾的整理思路和執行；對於「桌面」文件夾的整理，我的思路一般是不輕易自動刪除（防誤刪），而是統一到分類文件夾中集中處理。將文檔存放於「文檔」中，將圖片存放於「圖片」中等等，都是非常簡單和基礎的設置，就不做過多介紹；

下面說一下我對源文件的處理，這裏涉及到條件的嵌套使用：

圖中使用了嵌套條件，具體的操作是鼠標長按右側加號（也可按住 Option 後點擊），即可增加嵌套條件組。

附上桌面整理后截圖：

Hazel 中級應用

除了以上的基礎使用，Hazel 還可作用於更加廣泛的場景，下面以自動解壓和自動清理緩存為例。

自動解壓

下載壓縮包后不用手動解壓，Hazel 會自動創建文件夾（按照壓縮包的名稱命名），並將壓縮包和解壓后的文件存放於此：

有三點需要為大家說明：

• 設置標籤是為了防止壓縮文件有損壞而導致 Hazel 陷入循環執行中；
• 不能設置自動刪除，因為 Hazel 會自動選中解壓后的文件，此時的刪除也只是把解壓后的文件刪掉；
• 使用默認的「Unarchive」操作也可解壓，不過在解壓 .zip 文件後會自動將壓縮包刪掉，所以我這裏使用了第三方的免費解壓軟件  代替（注意：在第一次執行時需要權限設置）；不介意刪除壓縮包的同學使用默認的解壓操作即可。

此規則參考了  的博客，特此感謝。

自動清理緩存

以 QQ 為例，QQ 會把群消息中的圖片自動保存到本地，時間一長這個文件夾就很容易達到幾個 G 的大小，這時候 Hazel 又可以派上用處了。

首先找到你的 QQ 文件夾，可嘗試如下路徑（本人 Mac 系統 10.11）

/Users/用戶名/Library/Containers/com.tencent.qq/Data/Library/Application Support/QQ

將路徑中的「用戶名」換成自己的，然後在 Finder 中按住「⌘ + Shift + G」，把路徑粘貼到輸入框中點擊「前往」即可。

如果路徑沒問題，就可以在 Hazel 中添加此文件夾了，點擊添加按鈕彈出選擇文件夾界面后，使用上述快捷鍵和路徑同樣可以快速選定，添加後設置如下兩條規則，第一條規則的作用是讓所有子文件夾都可以適配規則並執行操作；第二條規則是把超過 500M 的子文件夾進行刪除操作，且不會直接刪除父文件夾。

至此，QQ 緩存文件的自動清理就設置完成了，其他軟件緩存也可以進行類似的規則設計，不過一定要注意確保這裏面沒有你需要的文件，否則一旦刪除要找回也是頗為麻煩的。

更多用法

如前文所說，Hazel 能做到的不止這些場景，還有用戶用它來整理照片，利用 AppleScript 執行更加複雜的工作流程等等，這裏僅當作拋磚引玉，歡迎大家分享自己的用法，並且以後也會有更多關於 Hazel 使用技巧的文章。 

其他功能

管理垃圾箱

在 Hazel 的 Trash 頁面，可以進行一些垃圾箱的設置，比如將其中超過一周的文件刪除，保持垃圾箱大小控制在 2GB 左右，選擇刪除時是否使用安全刪除功能，以及卸載應用時檢測其附屬文件夾等等；這方面的功能筆者並不常用，在此不做過多介紹。

刪除應用時檢測相關文件，並可選擇一併刪除。作用類似於 。

同步規則

同步功能在 4.0 終於推出，現在也可以方便的使用在多台電腦上了。點擊左側面板中的齒輪圖標，選擇 Rule Sync Options 即可打開同步界面（也可在文件夾上右鍵選擇 Rule Sync Options）。

同步需要配合第三方同步網盤使用，當前文件夾若是第一次使用同步，需要設置同步文件存放路徑，點擊 Set up new sync file 即可。如果要使用同步的文件，在界面中點擊 Use existing sync file 即可。

Hazel 的下載

Hazel 是一款收費軟件（），五月初的時候發布了 4.0 版本，單獨購買是 $32，Family Pack $49，從 3.0 版本升級需要 $10。初次下載可以免費試用 14 天，建議大家先試用再購買。

最後給大家提供我自己的 Hazel 設置，你可以導入后調整為適合自己的規則再使用：。

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公眾號回復 Compose 獲取安裝包

項目地址：

經過前段時間的 Android Dev Summit ，相信你已經大概了解了 Jetpack Compose 。如果你還沒有聽說過，可以閱讀這篇文章 。總而言之，Compose 是一個 顛覆性 的 聲明式 UI 框架 ，它的口號就是 消滅 xml 文件 ！

儘管 Jetpack Compose 還只是預覽版，API 可能發生變化，缺乏足夠的控件支持，甚至不是那麼穩定，但這阻止不了我這顆好奇的心。我在第一時間就上手擼了一款 Compose 版本 Wanandroid 應用，功能也比較簡單，僅僅包括首頁，廣告和最新項目，類似於 Android 原生頁面的 Viewpager + TabLayout 。下面的 gif 展示了應用的基本頁面：

可以看出來頁面並不是那麼流暢，View 的復用應該是個問題，甚至我也沒發現應該怎麼做下拉刷新。那麼，Compose 給我們帶來了什麼呢？在解答這個問題之前，我想先來說說 Android 應用架構問題。

荒蕪年代 —— MVC

在我剛入行的時候，可以說是 Android 開發的黃金時代，也可以說是開發者的荒蕪時代。一方面，毫不誇張的說，基本會寫 xml 都能謀得一份工作。另一方面，對於開發者來說，遠遠沒有現在的規範的開發架構。沒記錯的話，我當年的主力開發框架是 xUtils 2 ，一個類庫大包干，從 布局和 ID 綁定，網絡請求，到圖片展示，ORM 操作，一應俱全。當時的 布局和 ID 綁定還是運行時反射，而不是編譯期註解。很長一段時間以來，Android 連一個官方的網絡庫都沒有。

在架構方面，很多人都是一個 Activity 擼到死，我真的見過上千行zouguolai的 MainActivity 。並且覺得這就是 MVC 架構，實體類 Entity 就是 Model 層，Activity/Fragment 就是 Controller 層，布局文件就是 View 層。

但這當真是 MVC 嗎？其實並不是。不管是 MVC， MVP，還是 MVVM，都應該遵循一個最起碼的原則，表現層和業務層分離 ，也就是 Android 官網給出的 中強調的 分離關注點 。Activity/Fragment 既要承擔視圖層的任務，展示和更新 UI，又要處理業務層邏輯，獲取數據等。這並不符合架構設計的基本原則。

正確的 MVC 模式中，Model 層不僅包含實體類 Entity，更重要的作用是處理業務邏輯。View 層負責處理視圖邏輯。而 Controller 就是 Model 和 View 之間的橋樑。橋怎麼建，其實並沒有標準，根據你自己的需求就可以了。

引用一張阮一峰老師的圖，大致是這麼個意思，但是也不一定就完全都是單向依賴。

從荒蕪時代走過來，MVC 總算有點分層的味道在裏面了，分離了視圖層和業務層。但是 View 層和 Model 層的依賴關係，造成代碼耦合，終將導致 Activity 日益臃腫。那麼有沒有辦法將 View 層和 Model 層徹底分離，做到視圖層和模型層完全分離呢？ MVP 就應運而生了。

青銅年代 —— MVP

依舊是阮一峰老師的圖片：

相較於 MVC ，MVP 用 Presenter 層 代替了 Controller 層 ，且 View 層 和 Model 層 完全分離，依靠 Presenter 進行通信 。

想象一個獲取用戶信息的場景。IView 接口中定義了一系列視圖層接口 ，View 層（Activity）實現 IView 接口中相應視圖邏輯。 View 層通過持有的 Presenter 處理業務邏輯，即請求用戶信息。一般情況下，Presenter 也不直接處理業務邏輯，而是通過 Model 層，例如數據倉庫 Repository， 來獲取數據，避免 Presenter 重蹈覆轍，日漸臃腫。同時，Presenter 層也是持有 VIew 的，獲取用戶信息之後再轉發給 View 。

總結一下，MVP 中 View 和 Model 完全解耦，通過 Presenter 通信。View 和 Presenter 共同處理視圖層邏輯，Model 層負責業務邏輯。

在 Github 上 Android 官方的架構示例 中 MVP 作為主分支堅挺了很久。我最初也是根據這個官方示例改造了自己的 MVP 架構，並且使用了很長時間。但是 MVP 作為一款面向接口編程的架構，隨着業務的複雜程度不斷加大，有種遍地都是接口的既視感，實在顯得有點繁瑣。

另外一點，Presenter 的職責邊界不夠清晰，它除了承擔調用 Model 層獲取業務邏輯之外，還要控制 View 層處理 UI。用下面一段代碼錶示一下：

class LoginPresenter(private val mView: LoginContract.View) : LoginContract.Presenter {

    ......

    override fun login(userName: String, passWord: String) {
        CoroutineScope(Dispatchers.Main).launch {
            val result = WanRetrofitClient.service.login(userName, passWord).await()
            with(result) {
                if (errorCode == -1)  mView.loginError(errorMsg) else mView.login(data)
            }
        }
    }
}

一旦 View 層發生任何變化，Presenter 層也要做出相應改動。雖然 View 和 Model 之間解耦了，但是 View 和 Presenter 卻耦合了。理想情況下，Presenter 層應該僅負責數據的獲取，View 層自動觀察數據的變化。於是，MVVM 來了。

黃金時代 —— MVVM

Google 官圖鎮樓 。

MVP 風光早已不在， Android 官方的架構示例 的主分支已經切換到 MVVM 。在 Android 的 MVVM 架構中，ViewModel 是重中之重，它一方面通過數據倉庫 Repository 獲取數據，另一方面根據獲取的數據更新 View 層的 Activity/Fragment。等等，這句話怎麼聽着這麼耳熟，Presenter 不也是幹了這些事嗎？的確，它們乾的事情都差不多，但是實現上完全不一樣。

以我的開源項目 中的 LoginViewModel 為例：

class LoginViewModel(val repository: LoginRepository) : BaseViewModel() {

    private val _uiState = MutableLiveData<LoginUiModel>()
    val uiState: LiveData<LoginUiModel>
        get() = _uiState


    fun loginDataChanged(userName: String, passWord: String) {
        emitUiState(enableLoginButton = isInputValid(userName, passWord))
    }

    // ViewModel 只處理視圖邏輯，數據倉庫 Repository 負責業務邏輯
    fun login(userName: String, passWord: String) {
        viewModelScope.launch(Dispatchers.Default) {
            if (userName.isBlank() || passWord.isBlank()) return@launch

            withContext(Dispatchers.Main) { showLoading() }

            val result = repository.login(userName, passWord)

            withContext(Dispatchers.Main) {
                if (result is Result.Success) {
                    emitUiState(showSuccess = result.data,enableLoginButton = true)
                } else if (result is Result.Error) {
                    emitUiState(showError = result.exception.message,enableLoginButton = true)
                }
            }
        }
    }

    private fun showLoading() {
        emitUiState(true)
    }

    private fun emitUiState(
            showProgress: Boolean = false,
            showError: String? = null,
            showSuccess: User? = null,
            enableLoginButton: Boolean = false,
            needLogin: Boolean = false
    ) {
        val uiModel = LoginUiModel(showProgress, showError, showSuccess, enableLoginButton,needLogin)
        _uiState.value = uiModel
    }

    data class LoginUiModel(
            val showProgress: Boolean,
            val showError: String?,
            val showSuccess: User?,
            val enableLoginButton: Boolean,
            val needLogin:Boolean
    )
}

可以看到，ViewModel 中是沒有 View 的引用的，View 通過可觀察的 LIveData 來觀察數據變化，基於觀察者模式做到和 ViewModel 完全解耦。

數據驅動視圖 ，這是 Jetpack MVVM 推崇的一個重要原則。其基本數據流如下所示 ：

• 數據層 Repository 負責從不同數據源獲取和整合數據，基本負責所有的業務邏輯
• ViewModel 持有 Repository，獲取數據並驅動 View 層更新
• View 持有 ViewModel，觀察 LiveData 攜帶的數據，數據驅動 UI

曾經和一些開發者討論過這樣一個問題，** 不使用 DataBinding 還算是 MVVM 嗎 ？** 我認為 MVVM 的核心從來不在於 DataBinding 。DataBinding 只是可以幫助我們將 數據驅動視圖 做到極致，順便還可以雙向綁定。

要說到對 Jetpack MVVM 中最不滿意的一塊，那非 DataBinding 莫屬了。在我狹隘的認為 DataBinding 就是一個在 xml 裏面寫邏輯代碼的反人類的庫時，我是堅決反對在任何項目中引入它的。固執己見的時候就容易走進誤區，在閱讀 KunminX 的 之後，正如這篇文章名字一樣，真香。

香的確是香，一切能讓我早下班的都是好東西。在我的某次提交日誌上，我寫下了 消滅 Adapter 幾個字，那時我剛用 DataBinding 消滅了大部分 RecyclerView 的 Adapter 。可是在提交之後，我的良心惴惴不安，我追究還是在 xml 文件里寫邏輯代碼了，難道這真的不反人類嗎？

未來可期 —— Jetpack Compose

現在你應該可以理解我對 Jetpack Compose 的執念了。拋去其他特性，在我看來，它完美的解決了 數據驅動視圖 的問題，我再也不需要使用 DataBinding 了。

簡單代碼展示一下 Compose 的用法。下面的代碼描繪的是首頁 Tab 下的文章列表。

@Composable
fun MainTab(articleUiModel: ArticleViewModel.ArticleUiModel?) {

    VerticalScroller {
        FlexColumn {
            inflexible {
                HeightSpacer(height = 16.dp)
            }
            flexible(1f) {
                articleUiModel?.showSuccess?.datas?.forEach {
                    ArticleItem(article = it)
                }

                articleUiModel?.showError?.let { toast(App.CONTEXT, it) }
wenjian
                articleUiModel?.showLoading?.let { Progress() }
            }
        }
    }
}

這種寫法叫做 聲明式編程 ，會用 Flutter 的同學應該很熟悉。方法參數 ArticleUiModel 就是數據實體類，直接根據數據 ArticleUiModel 構建 UI 。說的大白話一點，就是給你長方形的長和寬了，讓你畫個長方形出來。最後加上 @Compose 註解，就是一個可用的 UI 組件了。仔細看代碼，裏面還用了兩個 UI 組件 ，ArticleItem 和 Progress ，代碼就不貼出來了。分別是文章列表的 item 項目 和加載進度條。

那麼，數據如何更新呢？最簡單的方式是使用 @Model 註解。

@Model
data class ArticleUiModel(){
  ......
}

對，就是這麼簡單。@Model 註解會自動把你的數據類變成可觀察對象，只要 ArticleUIModel 發生變化，UI 就會自動更新。

但是我在實際開發中結合 LiveData 使用時，好像表現的不是那麼正常。後來在 Medium 上無意中看到了解決方案，針對 LiveData 做了特殊處理 ：

// general purpose observe effect. this will likely be provided by LiveData. effect API for
// compose will also simplify soon.
fun <T> observe(data: LiveData<T>) = effectOf<T?> {
    val result = +state<T?> { data.value }
    val observer = +memo { Observer<T> { result.value = it } }

    +onCommit(data) {
        data.observeForever(observer)
        onDispose { data.removeObserver(observer) }
    }

    result.value
}wenjian

在 Activity/Fragment 中觀測 LiveData 即可：

class MainActivity : BaseVMActivity<ArticleViewModel>() {

    override fun initView() {
        setContent {
           +observe(mViewModel.uiState)
            WanandroidApp(mViewModel)
        }
    }

    override fun initData() {
       mViewModel.getHomeArticleList()
    }
}

這樣 View 層就可以自動觀察 LiveData 所包含的值了。

沒有 xml，沒有 DataBinding，一切看起來稱心如意多了。但就是 UI 體驗有那麼一點糟心，你可以在公眾號後台回復 Compose 安裝體驗一下。由於還是早期的預覽版，這也是可以理解的。我相信，等到發布 Release 版本的時候，一定足以完全代替原聲的 View 體系。

本文並沒有詳細介紹 Jetpack Compose 的詳細使用過程和其他特性，更多信息我推薦下面兩篇文章：

最後

正如 Android 官網 Jetpack 介紹頁所說，Jetpack 可以幫助開發者更輕鬆的編寫優質應用。的確，隨着應用架構的規範，我們只需要把精力放在需要的代碼上，加速開發，消除樣板代碼，減少崩潰和內存泄露，構建高質量的強大應用。我想不出來有任何理由不使用 Jetpack 來構建你的應用。而 Compose 必將稱為 Jetpack 中極其重要的一塊拼圖。

Jetpack Compse ，未來可期 ！

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公眾號後台回復 “compose”， 獲取最新安裝包。

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相信大家一定都用過各種存儲技術，比如mysql，mongodb，redis，mq等，這些存儲服務性能有非常大的區別，其中之一就是底層使用的存儲設備不同。作為一個程序員，你需要理解存儲器的層次結構，這樣才能對程序的性能差別瞭然於心。今天帶大家了解下計算機系統存儲器的層次結構。

存儲技術

首先了解下什麼是存儲器系統？

實質上就是一個具有不同容量、成本和訪問時間的存儲設備的層次結構。從快到慢依次為：CPU寄存器、高速緩存、主存、磁盤；

這裏給大家介紹一組數據，讓大家有一個更清晰的認識：

如果數據存儲在CPU寄存器，需要0個時鐘周期就能訪問到，存儲在高速緩存中需要4~75個時鐘周期。如果存儲在主存需要上百個周期，而如果存儲在磁盤上，大約需要幾千萬個周期！ — 出自 CSAPP

接下來一起深入了解下計算機系統涉及的幾個存儲設備：

隨機訪問存儲器

隨機訪問存儲器（RAM）分為靜態RAM （SRAM） 和動態RAM（DRAM）。SRAM的速度更快，但也貴很多，一般不會超過幾兆字節，通常用來做告訴緩存存儲器。DRAM就是就是我們常說的主存。

訪問主存

數據流是通過操作系統中的總線的共享电子電路在處理器和DRAM之間來來回回。每次CPU和主存之間的數據傳送都是通過一系列複雜的步驟完成，這些步驟成為總線事務。讀事務是將主存傳送數據到CPU。寫事務從CPU傳送數據到主存。

總線是一組并行的導線，能攜帶地址、數據和控制信號。下圖展示了CPU芯片是如何與主存DRAM連接的。

那麼我們在加載數據和存儲數據時，CPU和主存到底是怎樣交互實現的呢？

首先來看一個基本指令，加載內存數據到CPU寄存器中:

movq A,%rax

將地址A的內容加載到寄存器%rax中，這個命令會使CPU芯片上稱為總線接口（bus interface）的電路在總線上發起讀事務，具體分為三個步驟：

1. CPU將地址A放到系統總線上，I/O橋將信號傳遞到內存總線。詳情看下下圖a
2. 主存感覺到內存總線上的地址信號，從內存總線讀地址，從DRAM取出數據字，將其寫到內存總線。I/O橋將內存總線信號翻譯成系統總線信號，沿着系統總線傳遞到CPU總線接口。下圖b
3. CPU感覺到系統總線上的數據，從總線上讀數據，並將數據複製到寄存器%rax。下圖c

隨機訪問存儲器，有個缺點是當斷電后，DRAM和SRAM會丟失它們的信息，因此為易失性存儲。

磁盤存儲

磁盤是廣為使用的保存大量數據的存儲設備，目前我們家用電腦，動輒也都是1T的。它相比於基於RAM的只有幾百或幾千兆字節的存儲器來說，雖然大但是讀寫性能差。時間為毫秒級，比DRAM讀慢了10萬倍，比SRAM慢了100萬倍。

磁盤構造

磁盤是由盤片構成的。每個盤片有兩面。表面覆蓋著磁性記錄材料。盤片中央是一個可以旋轉的主軸（spindle），它使盤片可以以固定的速率旋轉，通常是5400~15000轉每分鐘，磁盤通常包含多個盤片，密封在一個容器內。

如上圖，我們可以看到，表面被劃分為很多同心圓，稱為磁道。磁道又被劃分為很多扇區，每個扇區具有相同的數據位（通常512字節）。扇區之間有間隙隔開，用來存儲標識扇區的格式化位。

多個盤片封裝在一起到一個容器中，就是我們平時用的硬盤，稱為磁盤驅動器。

磁盤容量

容量很好理解，就是磁盤一共可以存儲的數據位。根據磁盤的構造，我們得出磁盤的容量由下面因素決定：

• 記錄密度（recording density,位/英寸）：磁道一英寸可以放入的位數。
• 磁道密度（track density，道/英寸）：從中心主軸向外的半徑上，一英寸可以有多少磁道。
• 面密度（areal density，位/平方英寸）：記錄密度與磁道密度的乘積。

通過上面的了解，增加磁盤容量其實就是增加面密度，近些年面密度每隔幾年就會翻倍。下面大家可以看一下這個磁盤容量的計算公式：

磁盤容量=字節數/扇區 * 平均扇區數/磁道 * 磁道數/表面 * 表面數/盤片 * 盤片數/磁盤

結合一個例子方便各位理解：

假如我們有一個磁盤，有5個盤片，每個扇區512字節，沒個面20000條磁道，每條磁道 300 個扇區，那麼容量計算為：

磁盤容量 = 512 * 300 * 20000 * 2 * 5 = 30720000000字節=30.72G

磁盤操作

磁盤讀寫操作靠的是讀寫頭來讀寫存儲在磁性表面的位，它在傳動臂的一端，通過這個傳動臂沿着半徑前後移動，從而讀取不同的磁盤上數據，這個過程就成為尋道（seek）

通過上圖可以清晰的了解到，在讀取數據的時候，首先通過傳動臂沿着半徑將讀寫頭移動到對應表面的磁道上，而表面一直在以固定的速率旋轉，讀取指定扇區的數據（磁盤是以扇區大小來讀寫數據）。因為對於數據訪問來說，消耗時間主要集中在：尋道時間、旋轉時間和傳送時間。

• 尋道時間：即移動傳動臂到包含目標扇區的磁道上所需的時間；
• 旋轉時間：即尋道完成后，等待目標扇區的第一個位旋轉到讀寫頭下的時間；
• 傳送時間：即扇區第一個位開始位於讀寫頭下，到最後一個位所需的時間；

這裏給出一個書上寫的結論，訪問一個磁盤扇區中512字節的時間主要是尋道時間和旋轉延遲。也就是訪問扇區中第一個字節花費很長時間，剩下的幾乎不用時間。

這裏大家可能有疑問，CPU是如何讀取磁盤的數據到主存的，這就需要了解I/O總線。他們通過多種適配器連接到總線，而I/O總線連接了內存和CPU。如下圖所示：

也就是I/O總線連接各種I/O設備、主存等。

固態硬盤

固態硬盤也就是俗稱的SSD（Solid State Disk），是一種基於閃存的存儲技術，目前常用的日常PC都用它來代替了磁盤，獲取更快的速度。

SSD是內部由閃存構成，一個閃存由B個塊的序列組成，每個塊由P頁組成。通常頁的大小是512字節~4KB，塊由32~128頁組成，塊的大小為16KB~512KB。

SSD的隨機讀比寫快很多，是因為：

1. 在寫的時候，只有一頁所屬的整個塊被擦除之後才能寫。而擦除塊需要較長時間，1ms級的，比讀取高一個數量級。
2. 如果寫的頁P已經有數據，那麼這個塊中所有帶數據的頁都必須被複制到一個新的已經擦除過的塊，然後才能對頁P寫操作。

在大約進行100000次重複寫之後，塊會被磨損，不能在使用，所以這也是網上建議保存固態磁盤不要頻繁格式化，作為系統盤的原因。

局部性

現在計算機頻繁的使用基於SRAM的告訴緩存，為了彌補處理器-內存之間的差距，這種方法行之有效是因為局部性這個基本屬性。

程序的局部性原理是指程序在執行時呈現出局部性規律，即在一段時間內，整個程序的執行僅限於程序中的某一部分。相應地，執行所訪問的存儲空間也局限於某個內存區域。局部性原理又表現為：時間局部性和空間局部性。時間局部性是指如果程序中的某條指令一旦執行，則不久之後該指令可能再次被執行；如果某數據被訪問，則不久之後該數據可能再次被訪問。空間局部性是指一旦程序訪問了某個存儲單元，則不久之後。其附近的存儲單元也將被訪問。

上面我們介紹了內存和磁盤的讀取邏輯，因此一旦某個數據被訪問過，很快的時間內再次被訪問，則會有緩存等手段，提高訪問效率。

因此我們程序中應該尊村下列普遍方法：

1. 重複引用相同變量的程序有良好的時間局部性；
2. 總是順序訪問數據，跨越的步長越小，則程序的空間局部性越好。
3. 對於取指令來說，循環有好的時間和空間局部性。循環體越小，循環迭代次數越多，局部性越好。

比如一個for循環，這是平時經常使用到的場景。假設它訪問一個同一個數組元素，那麼這個數組就是當前階段的訪問工作集，在緩存夠大的情況下，它是可以直接命中緩存的。

存儲器層次結構

上面主要介紹了存儲技術和計算機軟件一些基本的和持久的屬性：

• 存儲技術：不同的存儲技術的訪問時間差異很大。速度較快的技術每字節的成本要比速度慢技術高，而且容量越小。CPU和主存之間的速度差距在增大；
• 計算機軟件：一個便攜良好的程序傾向於展示出良好的局部性。

而現在計算機系統中，硬件和軟件這些基本屬性互相補充的很完美，即高層從底層走，存儲設備變得更慢、更便宜和更大，頂層的是CPU寄存器，CPU可以在一個時鐘周期內訪問他們，接下來是高速緩存SRAM、主存等 。

看上圖所示，其中心思想就是：對於每個k，位於k層的更快更小的存儲設備是作為位於k+1層更大更慢設備的緩存。

概括來說，基於緩存的存儲器層次結構行之有效，因為較慢的存儲設備比較快的設備更便宜，還因為程序傾向於展示局部性。

• 利用時間局部性：由於時間局部性，同一數據可能會被多次使用，在第一次使用緩存不命中后就被複制到緩存中，後面在訪問時性能就比第一次快很多。
• 利用空間局部性：存儲設備底層都有塊的概念，作為基本的讀取單位。通常塊包含多個數據，由於空間局部性，後面對該塊中其他對象的訪問即命中緩存，彌補首次訪問塊複製的消耗；

總結

今天，這篇文章主要學習了計算機存儲器的相關知識。

1. 常用的存儲技術，以及計算機是如何操作這些存儲設備中的數據的。
2. 講解了程序中的局部性原理，時間局部性和空間局部性。方便大家寫出更快的程序。
3. 最後學習了整個計算機系統的存儲器層次結構。存儲系統其實就是一個多級緩存系統，上層的存儲設備昂貴，容量小，價格貴，但是速度快，作為下一層設備的緩存。

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