How computer memory works - Kanawat Senanan

المترجم: Amal Matouk المدقّق: Ghalia Turki

In many ways, our memories make us who we are,

بطرق مختلفة تجعلنا ذاكرتنا ما نحن عليه،

helping us remember our past,

تساعدنا على تذكر ماضينا

learn and retain skills,

والتعلم والاحتفاظ بالمهارات

and plan for the future.

والتخطيط للمستقبل

And for the computers that often act as extensions of ourselves,

وبالنسبة للحواسب التي غالباً ما تتصرف كإضافات لنا،

memory plays much the same role,

الذاكرة تلعب دورا مشابها

whether it's a two-hour movie,

سواء كانت فيلماً مدته ساعتين

a two-word text file,

أو ملفاً نصياً من كلمتين

or the instructions for opening either,

أو تعليمات لفتح أحد الأمرين

everything in a computer's memory takes the form of basic units called bits,

كل شيء في ذاكرة الحاسوب يأخذ صيغة أحد الوحدات الأساسية وتدعى البت

or binary digits.

أو الأرقام الثنائية

Each of these is stored in a memory cell

كل واحدة من هؤلاء تخزن في خلية الذاكرة

that can switch between two states for two possible values,

والتي تنتقل بين حالتين بقيمتين محتملتين

0 and 1.

0 و 1

Files and programs consist of millions of these bits,

تألف الملفات والبرامج ملايين من هؤلاء البايتات

all processed in the central processing unit,

جميعها تتم معالجته في وحدة المعالجة المركزية

or CPU,

أو CPU

that acts as the computer's brain.

الذي يعمل بمثابة الدماغ بجهاز الحاسب.

And as the number of bits needing to be processed grows exponentially,

وبما أن عدد البايت التي تحتاج إلى معالجة يزداد باطراد

computer designers face a constant struggle

يواجه مصمموا الحواسب صراع ثابت

between size, cost, and speed.

بين الحجم والكلفة والسرعة.

Like us, computers have short-term memory for immediate tasks,

مثلنا، الحواسيب لديها ذاكرة صغيرة الأمد للمهمات الحالية،

and long-term memory for more permanent storage.

وذاكرة طويلة الأمد للتخزين الثابت الدائم.

When you run a program,

عندما تشغل برنامجا.

your operating system allocates area within the short-term memory

نظام تشغيل حاسبك يحجز منطقة ضمن الذاكرة قصيرة الأمد

for performing those instructions.

لتنفيذ تلك التعليمات.

For example, when you press a key in a word processor,

على سبيل المثال، عند الضغط على مفتاح في معالج الكلمة،

the CPU will access one of these locations to retrieve bits of data.

وحدة المعالجة المركزية سوف تتصل بواحدة من هذه الأماكن لاستعادة بايت من البيانات.

It could also modify them, or create new ones.

قد تعدلهم أو تخلق بايتات جديدة

The time this takes is known as the memory's latency.

الوقت المتطلب لهذه العملية يُعرف بـ كمون الذاكرة

And because program instructions must be processed quickly and continuously,

وذلك بسبب الحاجة إلى معالجة تعليمات البرنامج بسرعة استمرار.

all locations within the short-term memory can be accessed in any order,

يمكن الوصول إلى جميع الأماكن في الذاكرة قصيرة الأمد بأي ترتيب.

hence the name random access memory.

لهذا السبب تم تسميتها ذاكرة الوصول العشوائي.

The most common type of RAM is dynamic RAM, or DRAM.

النوع الأكثر شيوعا من أنواع الرام RAM هو الرام الديناميكية أو الدي رام DRAM.

There, each memory cell consists of a tiny transistor and a capacitor

هنالك، كل خلية من الذاكرة تألف من ترانزستورصغير الحجم ومكثفة.

that store electrical charges,

والتي تخزن الشحنات الكهربائية

a 0 when there's no charge, or a 1 when charged.

الصفر يعني عدم وجود شحنة ، والواحد يعني وجود شحنة .

Such memory is called dynamic

لهذا تسمى الذاكرة ديناميكية

because it only holds charges briefly before they leak away,

لأنها تعالج الشحنات لفترة قصيرة قبل أن تتتسرب.

requiring periodic recharging to retain data.

تتطلب اعادة شحن دوري للاحتفاظ بالبيانات.

But even its low latency of 100 nanoseconds

ولكن حتى كمونه المنخفض من 100 نانو ثانية

is too long for modern CPUs,

يعد رقماً طويلاً لوحدات المعالجة المركزية الحديثة

so there's also a small, high-speed internal memory cache

لذلك السبب يوجد أيضا ذاكرة مخبئة داخلية صغيرة وسريعة

made from static RAM.

مصنوعة من الرام الساكنة.

That's usually made up of six interlocked transistors

وتلك تصنع عادة من ست ترانزستورات متشابكة

which don't need refreshing.

ولا تحتاج إلى اعادة تنشيط.

SRAM is the fastest memory in a computer system,

SRAM هي الذاكرة الأسرع في نظام الحاسب،

but also the most expensive,

ولكنها الأغلى ثمنا.

and takes up three times more space than DRAM.

وتعادل ثلاثة أضعاف حجم الـ DRAM

But RAM and cache can only hold data as long as they're powered.

لكن الرام والكاش تستطيع احتواء البيانات طالما أنها مشحونة بالطاقة

For data to remain once the device is turned off,

يتم الاحتفاظ بالبيانات طالما الجهاز في حالة العمل

it must be transferred into a long-term storage device,

يتوجب نقلها إلى ذاكرة طويلة الأمد

which comes in three major types.

والتي تأتي على ثلاث أنماط أساسية.

In magnetic storage, which is the cheapest,

التخزين المغناطيسي والذي هو الأرخص ثمنا.

data is stored as a magnetic pattern on a spinning disc coated with magnetic film.

البيانات يتم تخزينها كنموذج مغناطيسي كقرص مطلي بطبقة مغناطيسية

But because the disc must rotate to where the data is located

لأن القرص يجب تدويره إلى حيث تقع البيانات

in order to be read,

بترتيب معين ليتم قراءته

the latency for such drives is 100,000 times slower than that of DRAM.

كمون هذه الأقراص أبطىء بمقدار 100000 من الـ DRAM

On the other hand, optical-based storage like DVD and Blu-ray

من ناحية أخرى التخزين البصري مثل DVD والـ Blu-Ray

also uses spinning discs,

يستخدمان أيضا أقراص الغزل

but with a reflective coating.

ولكن مع طلاء عاكس

Bits are encoded as light and dark spots using a dye that can be read by a laser.

البايت تُرمّز كنقاط مضيئة ومعتمة باستخدام طلاء يتم قراءته بالليزر

While optical storage media are cheap and removable,

بينما التخزين البصري رخيص وقابل للنقل

they have even slower latencies than magnetic storage

وفيه معدل كمون من التخزين المغناطيسي

and lower capacity as well.

بالإضافة إلى أنها أقل سعة

Finally, the newest and fastest types of long-term storage are solid-state drives,

في الختام،أحدث وأسرع نمط من التخزين طويل الأمد هو حالة التخزين الصلب

like flash sticks.

مثل قضيب متوهج

These have no moving parts,

هذا النوع لا يملك أجزاء متحركة

instead using floating gate transistors

عوضا عن ذلك فإنها تستخدم الترانزسيتورات الضيقة العائمة

that store bits by trapping or removing electrical charges

والتي تخزن مجموعة البايت باصطيادها أو نقل الشحنات الكهربائية

within their specially designed internal structures.

ضمن البنى الداخلية المصممة على نحو خاص

So how reliable are these billions of bits?

لذا ماهي وثوقية هذه البلايين من البايتات

We tend to think of computer memory as stable and permanent,

نحنا نميل للتفكير بذاكرة الحاسب كما لو أنها ثابتة ومستقرة

but it actually degrades fairly quickly.

ولكنها في الحقيقة تنهار مرتبتها بشكل سريع ومنصف

The heat generated from a device and its environment

الحرارة المولدة من الجهاز وبيئتها

will eventually demagnetize hard drives,

سوف تحرر مغنطت القرص الصلب أخيرا

degrade the dye in optical media,

تجرد الدهان من الاجهزة البصرية

and cause charge leakage in floating gates.

وتسبب تجرد الشحنة في البوابات العائمة

Solid-state drives also have an additional weakness.

الأقراص ذات الحالة الصلبة لديها نقاط ضعف أيضا

Repeatedly writing to floating gate transistors corrodes them,

تكرار الكتابة على بوابة الترانزستورات العائمة تسبب تاكلهم

eventually rendering them useless.

وفي النهاية يصبحون بلا فائدة

With data on most current storage media

having less than a ten-year life expectancy,

بتوقع أقل من عشر سنوات

scientists are working to exploit the physical properties of materials

يعمل العلماء على استغلال خصائص المادة الفيزيائية

down to the quantum level

وصولاً إلى مستوى الكم

in the hopes of making memory devices faster,

وتأمل في صنع أجهزة ذات ذواكر أسرع

smaller,

وأصغر

and more durable.

وأكثر متانه

For now, immortality remains out of reach, for humans and computers alike.

الآن، فإن الخلود لا زال بعيد المنال بالنسبة للبشر والحواسب كذلك.