How computer memory works - Kanawat Senanan

Translator: Ahmad Khallied Reviewer: Daban Q. Jaff

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

لە زۆر ڕووەوە، یادگەمان کەسایەتیمان دادەڕێژن.

helping us remember our past,

یارمەتیدەرن بۆ ئەوەی ڕابردوومان لەبیر بێت،

learn and retain skills,

فێری شارەزایی زیاتر ببین و بیان پارێزین،

and plan for the future.

هەروەها پلان بۆ داهاتوو دابنێین.

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

هەروەها سەبارەت بە کۆمپیوتەرەکان کە وەک پاشکۆی ئێمە ڕۆڵ دەبینن،

memory plays much the same role,

یادگەکەیان هەمان ڕۆڵ دەبینێت،

whether it's a two-hour movie,

جا گەر فیلمێکی دوو کاتژمێری بێت،

a two-word text file,

یان فایلێکی دوو وشەیی بێت،

or the instructions for opening either,

یاخود ڕێنماییەکانی کردنەوەی هەردووکیان بێت،

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

هەموو شتێک لە یادگەی کۆمپیوتەردا شێوازی بنەڕەتی یەکەیی هەیە کە پێی دەڵێن بیتس،

or binary digits.

یان سیستەمی ژمارەیی دووانی.

Each of these is stored in a memory cell

هەر یەک لەمانە پارێزراون لە خانەکانی یادگەدا

that can switch between two states for two possible values,

کە دەتوانێت بگۆڕدرێت بۆ دوو بەهای پەسند کراو،

0 and 1.

سفر و یەک.

Files and programs consist of millions of these bits,

فایل و پڕۆگرامەکان لە ملیۆنان لەم جۆرە بیتانە پێک دێن،

all processed in the central processing unit,

هەمووی کۆکراونەتەوە لە یەکەی جێبەجێکردنی ناوەندیدا،

or CPU,

یان CPU،

that acts as the computer's brain.

کە وەک میشکی کۆمپیوتەر کار دەکات.

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

لە کاتێکدا ژمارەی بیتەکان پێویستییان بەوەیە کە بەخێرایی گەشەیان پێبدرێت،

computer designers face a constant struggle

دیزاینەرەکانی کۆمپیوتەر ڕووبەڕووی ئاریشەی بەردەوام دەبنەوە

between size, cost, and speed.

لە نێوان قەبارە، تێچوو و خێراییەکەیدا.

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

وەکو ئێمە، کۆمپیوتەرەکان خاوەنی یادگەی کورت خایەنن بۆ کردارە خێراکان،

and long-term memory for more permanent storage.

هەروەها خاوەنی یادگەیی درێژخایەنن بۆ پاراستنی هەمیشەیی.

When you run a program,

کاتێک پڕۆگرامێک دەکەیتەوە،

your operating system allocates area within the short-term memory

سیستەمی وەگەڕخەرەکەت بەشێک تەرخان دەکات لە ناو یادگەی ماوە درێژەدا

for performing those instructions.

بۆ ئەنجامدانی کارەکانی پرۆگرامەکە.

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

بۆ نموونە، کاتێک پەنجە لەسەر دوگمەیەک دادەگریت لە جێکەوتەی ووشەیەکدا،

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

پەیوەندی دەکات cpu بۆ وەرگرتنی بیتەکان

It could also modify them, or create new ones.

هەروەها گۆڕانکارییان تێدا دەکات، یان یەکەیی نوێیان لی بەرهەم دەهێنێت.

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

ئەو ماوەیەی ئەمەی تێدا ئەنجام دەدرێت بە ماوەی ناچالاک بوونی یادگە ناودەبرێت.

And because program instructions must be processed quickly and continuously,

بەهۆی ئەوەی دەبێت ڕێنامییەکانی پڕۆگرامەکە بە خێرایی و بەردەوامی جێبەجێ بکرێن

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

بۆیە هەموو بەشەکانی یادگەی کورت خایەن بە ئاسانی دەتوانرێت پەیوەندییان پێوە بکردرێت،

hence the name random access memory.

لەبەرئەوە پێی دەڵێن RAM.

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

باوترین جۆری ڕام بریتییە لە ڕامی جوڵاو، یان دی ڕام.

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

کەواتە هەر خانەیەکی یادگە لە ترانزستەر و کۆکەرەوەی تەوژمی کارەبا پێک دێت

that store electrical charges,

کە ووزە ئەلیکترۆنییەکان بە کۆگا دەکات،

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

سفر واتە هیچ ووزەیەک نییە و یەک واتا ووزە هەیە.

Such memory is called dynamic

بەم جۆرە یادگەیە دەوترێت جوڵاو

because it only holds charges briefly before they leak away,

لەبەر ئەوەی ووزەیەکی کەم هەڵدەگرێت پێش ئەوەی ووزەکە نەمێنێت،

requiring periodic recharging to retain data.

بۆیە پێویستی بە ووزە وەرگرتنێکی کاتی هەیە بۆ گەڕاندنەوەی زانیارییەکان.

But even its low latency of 100 nanoseconds

هەرچەندە ئەمە دوا کەوتنێکی کەمە لە ١٠٠ نانۆ چرکەدا

CPUو تازەکان زۆرە بەڵام ھێشتا بۆ

is too long for modern CPUs,

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

بۆیە خەزێنەیەکی بچوکی شارەوەی ناوکی هەیە

made from static RAM.

کە لە ڕامی نەگۆڕ درووست کراوە.

That's usually made up of six interlocked transistors

کە لە پێکەوە بەستنی شەش ترانزستەر درووست دەکرێت

which don't need refreshing.

هەروەها پێویستی بە نوێ بوونەوە نییە.

SRAM is the fastest memory in a computer system,

ئێس ڕام خێراترین جۆری یادگەیە بۆ سیستەمی کۆمپیتەر،

but also the most expensive,

لەگەڵ ئەوەشدا لە نرخدا گرانترینییانە،

and takes up three times more space than DRAM.

هەروەها سێ هێندەی DRAM شوێن.

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

بەڵام RAM و کۆگاکە تەنها دەتوانن داتاکە هەڵبگرن تا ئەو کاتەی ووزەیان تێدایە.

For data to remain once the device is turned off,

بۆ ئەوەی داتاکە بمێنێتەوە کاتێک کە ئامێرەکە کوژایەوە،

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

ئەوا پێویستە بگوازرێتەوە بۆ ناو کۆگای درێژخایەن،

کە سێ جۆری هەیە.

which comes in three major types.

In magnetic storage, which is the cheapest,

لە کۆگای موگناتیسیدا، کە هەرزانترینییانە،

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

زانیارییەکان هەڵدەگیرێن بە شێوەی موگناتیسی لەسەر دیسکێکی بە موگناتیس ڕوپۆش کراو.

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

بەهۆی ئەوەی دیسکەکە دەبێت بسووڕێتەوە بۆ ئەوەی بتواندرێت زانیارییەکانی

in order to be read,

سەر دیسکەکە بخوێندرێتەوە،

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

ماوەی شارەوەیی بۆ ئەم درایڤانە ١٠٠،٠٠٠ جار هێواش ترە بە بەرواورد بە DRAM.

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

لەلایەیکی ترەوە، کۆگای بینراوی وەک دی ڤی دی و Blu-ray

also uses spinning discs,

بەهەمان شێوە دیسکی سوڕاو بەکار دەهێنن،

but with a reflective coating.

بەڵام لەگەڵ ڕووپۆشیکی باریک،

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

بیتەکان بە شێوەی خاڵە ڕەش و سپی کۆد کراون و ڕەنگ کراون بۆ ئەوەی بخوێندرێنەوە

While optical storage media are cheap and removable,

لە کاتێکدا کۆگای بینراو هەرزان و جوڵاون،

they have even slower latencies than magnetic storage

بەڵام گواستنەوەی داتاکان هێواشترە بە بەراورد بە کۆگای موگناتیسی

and lower capacity as well.

هەروەها تواناشی کەمترە.

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

نوێترین و خێراترین جۆری یادگەی درێژ خایەن بریتین لە ڕەقە دراڤەکان،

like flash sticks.

وەکو فلاش.

These have no moving parts,

خاوەنی هچ بەشێکی جووڵاو نین.

instead using floating gate transistors

لە بری ئەوە، دەروازەیەکی درێژی ترانزستەری هەیە

that store bits by trapping or removing electrical charges

کە بیتەکان بە کۆگا دەکات بەهۆی ڕاکێشانیان یان گواستنەوەیان بە هۆی ووزەی ئەلیکترۆنی

within their specially designed internal structures.

لە نێو پێکهاتە ناوخۆییە تایبەتییەکەیاندا دیزاین کراوە.

So how reliable are these billions of bits?

کەواتە تا چەند ئەو ملیۆنان بیتانە ڕاستین؟

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

دێینە سەر باسی میمۆری کۆمپیوتەر وەک پارچەیەکی جێگیر و هەمیشەیی،

but it actually degrades fairly quickly.

بەڵام لە ڕاستیدا بەخێرایی دادەبەزێت.

The heat generated from a device and its environment

ئەو گەرمییەی کە بەرهەم دێت بە هۆی ئامێرەکە و ژینگەکەی

دەبێتە هۆی زیان گەیاندن بە هاردەکان،

will eventually demagnetize hard drives,

degrade the dye in optical media,

ڕەنگەکەش لە بەشی میدیای بینراودا کەم بکاتەوە،

and cause charge leakage in floating gates.

هەروەها دەبێتە هۆکاری کەمبوونەوەی ووزە لە دەروازە گۆڕاوەکاندا.

Solid-state drives also have an additional weakness.

ڕەقە درایڤەکان چەند کێشەیەکی تریشیان هەیە.

Repeatedly writing to floating gate transistors corrodes them,

چەند جارێک ئاگاداری ترانزستەرەکانی دەروازەی گۆڕاو دەکاتەوە بەمەش لاواز دەبن،

eventually rendering them useless.

لە کۆتاییدا لە کار دەکەون.

With data on most current storage media

زانیارییەکان لەسەر زۆربەیی کۆگاکانی ئێستا

having less than a ten-year life expectancy,

بۆ ماوەی کەمتر لە ١٠ ساڵ پارێزراون

scientists are working to exploit the physical properties of materials

زاناکان ئێستا کار لەسەر بەرەو پێشبردنیان دەکەن

down to the quantum level

تاکو بیان گەیەنن بە ئاستی کوانتم

in the hopes of making memory devices faster,

ئەمەش بە هیوای ئەوەی یادگەکان خێراتر کار بکەن،

smaller,

و بچووکتر بن

and more durable.

هەروەها بەهێزتر بن.

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

لە ئێستادا، مانەوەی هەتاهەتایی بۆ مرۆڤەکان و کۆمپیوتەرەکان شتێکی ئەستەمە.