程序是保存在硬盘中的，要载入内存才能运行，CPU也被设计为只能从内存中读取数据和指令。
对于CPU来说，内存仅仅是一个存放指令和数据的地方，并不能在内存中完成计算功能，
如：计算a=b+c,必须将a,b,c都读取到CPU内部才能进行加法运算。
CPU结构如下：

其中运算单元：是CPU的大脑，负责加减乘除，比较，位移等运算。

寄存器：CPU内部非常小，非常快速的存储不见，容量很有限，对于64位的CPU，每个寄存器一般能存储64位（8个字节）的数据。一般：现代CPU内置了几十个或几百个寄存器，嵌入式系统功能单一，寄存器数量较少。（我们经常说的CPU多少位，指的就是寄存器的位数）
用途：完成数学运算，控制循环次数，程序的执行流程等。

缓存：虽然内存读取速度已经很快了，但和CPU比，相差甚远，如果每次偶读从内存读取数据，会严重拖慢CPU的运行速度。缓存容量是有限的，对于不是很频繁使用的数据，会绕过缓存，直接到内存中读取。

CPU指令：要让CPU工作，必须借助特定的指令，例：add用于加法运算，sub除法等。

假设有下面的C语言代码：
int a = 0X14, b = 0XAE, c;
c = a + b;

在VS2010 Debug模式下生成的CPU指令为：
mov  ptr[a], 0X14
mov  ptr[b], 0XAE
mov  eax, ptr[a]
add  eax, ptr[b]
mov  ptr[c], eax

虚拟内存：

代码:
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
int a = 1, b = 255;
int main(){
    int *pa = &a;
    printf("pa = %#X, &b = %#X\n", pa, &b);
    system("pause");
    return 0;
}
结果：
pa = 0X402000, &b = 0X402004
代码a，b是全局变量，他们的内存地址在链接时就已经决定了，再也不能改变，所以程序运行结果都是一样的。
问题：若物理内存中的这两个地址被其他程序占用了，程序是否无法运行？
幸运的是，这些内存地址都是假的，不是真实的物理内存地址，而是虚拟地址。虚拟地址通过CPU的转换才能对应到物理地址，且每次程序运行，操作系统都会重新安排虚拟地址和物理地址的对应关系，
哪一段物理内存空闲就使用哪一段，如下图：

虚拟地址：程序给出的地址，通过某种映射的方法，将虚拟地址转换为实际的物理地址。
只有我们可以妥善的控制这个映射过程，就可保证每次运行时都使用相同的地址。
例：上面代码中变量 a 的地址是 0X402000，第一次运行时它对应的物理内存地址可能是 0X12ED90AA，第二次运行时可能又对应 0XED90，而我们的程序不需要关心这些，这些繁杂
的内存管理工作交给操作系统处理即可。

除了编程时可以使用固定的内存地址，给程序员带了方便，使用虚拟地址还能使得不同程序
的地址空间相互隔离，提供内存使用率。
1.使不同程序的地址空间相互隔离：
使用虚拟地址后，程序A和B虽然都可访问同一个地址，但他们对应的物理地址是不同的，无论如何操作，都不会修改对方的内存。

2.提高内存使用效率
使用虚拟地址后，操作系统会更多地介入到内存管理工作中，这使得控制内存权限成为可能。