How computer memory works - Kanawat Senanan

Překladatel: Karel Kohout Korektor: Kateřina Jabůrková

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

V mnohých ohledech nás naše vzpomínky dělají těmi, kdo jsme,

helping us remember our past,

pomáhají nám vzpomenout si na minulost,

learn and retain skills,

naučit se a udržet si dovednosti,

and plan for the future.

a plánovat budoucnost.

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

A pro počítače, jež jsou často naší prodlouženou rukou,

memory plays much the same role,

má paměť stejnou roli.

whether it's a two-hour movie,

Ať je to dvouhodinový film,

a two-word text file,

soubor se dvěma slovy,

or the instructions for opening either,

nebo příkazy k otevření,

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

všechno v počítačové paměti má formu základních jednotek zvaných bity,

or binary digits.

nebo binární číslice.

Each of these is stored in a memory cell

Každý z nich je uložen v paměťové buňce,

that can switch between two states for two possible values,

která může přepínat mezi dvěma stavy pro dvě možné hodnoty,

0 and 1.

0 a 1.

Files and programs consist of millions of these bits,

Soubory a programy se stávají z miliónů těchto bitů,

all processed in the central processing unit,

zpracovaných v mikroprocesoru,

or CPU,

nebo-li CPU,

that acts as the computer's brain.

jenž zastává úlohu mozku počítače.

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

A jak množství bitů potřebných ke zpracování exponenciálně roste,

computer designers face a constant struggle

počítačoví designeři čelí neustálému boji

between size, cost, and speed.

mezi velikostí, cenou a rychlostí.

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

Jako my, mají počítače krátkodobou paměť pro okamžité úkoly

and long-term memory for more permanent storage.

a dlouhodobou paměť pro trvalejší ukládání.

When you run a program,

Když běží program,

your operating system allocates area within the short-term memory

váš operační systém přiděluje prostor v krátkodobé paměti

for performing those instructions.

k vykonání jeho instrukcí.

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

Například když stisknete klávesu v textovém programu,

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

CPU přistoupí k jednomu z těchto umístění pro získání bitů těchto dat.

It could also modify them, or create new ones.

Může je také měnit nebo tvořit nové.

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

Čas, který je k tomu zapotřebí, je znám jako paměťová latence.

And because program instructions must be processed quickly and continuously,

A protože instrukce programu musí být zpracovávány rychle a souvisle,

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

všechna umístění v krátkodobé paměti mohou být přístupná v jakémkoliv pořadí.

hence the name random access memory.

Odtud pochází název "paměť s náhodným přístupem", nebo-li RAM.

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

Nejběžnější typ RAM je dynamická RAM nebo-li DRAM.

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

V ní je každá paměťová buňka složena z malinkého tranzistoru a kondenzátoru,

that store electrical charges,

jenž uchovává elektrické náboje,

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

0 - když zde není žádný náboj, nebo 1 - když je nabitý.

Such memory is called dynamic

Takové paměti se říká dynamická,

because it only holds charges briefly before they leak away,

protože drží náboje pouze chviličku, než utečou pryč,

requiring periodic recharging to retain data.

což vyžaduje pravidelné nabíjení k udržení dat.

But even its low latency of 100 nanoseconds

Avšak i její nízká latence, 100 nanosekund,

is too long for modern CPUs,

je příliš dlouhá pro moderní CPU,

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

a proto je zde také malá vysokorychlostní vnitřní paměť cache,

made from static RAM.

tvořená statickou RAM.

That's usually made up of six interlocked transistors

Ta je obvykle vyrobena ze šesti propojených tranzistorů,

which don't need refreshing.

jež nepotřebují obnovování.

SRAM is the fastest memory in a computer system,

SRAM je nejrychlejší pamětí v počítačovém systému,

but also the most expensive,

ale také tou nejdražší,

and takes up three times more space than DRAM.

a zabírá třikrát více místa než DRAM.

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

Ale RAM a cache mohou udržovat data pouze pokud jsou napájeny.

For data to remain once the device is turned off,

Pro udržení dat, když je zařízení vypnuté,

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

se musí přenést do dlouhodobého úložiště,

which comes in three major types.

které má tři hlavní druhy.

In magnetic storage, which is the cheapest,

V magnetickém úložišti, jež je nejlevnější,

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

jsou data ukládána jako magnetické vzorce na otočný disk pokrytý magnetickým filmem.

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

Ale protože se disk musí otáčet tam, kde jsou data uložena,

in order to be read,

aby je mohl přečíst,

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

latence této mechaniky je 100 000 krát pomalejší než u DRAM.

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

Na druhou stranu optická úložiště jako DVD nebo Blu-ray

also uses spinning discs,

také úžívají otáčecí disk,

but with a reflective coating.

avšak s reflexní vrstvou.

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

Bity jsou zakódovány jako světlé a tmavé skvrny barvivem, které umí přečíst laser.

While optical storage media are cheap and removable,

Zatímco jsou optická úložiště levná a odnímatelná,

they have even slower latencies than magnetic storage

mají dokonce delší latenci než magnetická úložiště

and lower capacity as well.

a stejně tak nižší kapacitu.

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

Nakonec nejnovějším a nejrychlejším typem dlouhodobé paměti jsou elektronická média,

like flash sticks.

jako flash disk.

These have no moving parts,

Ty nemají žádné pohyblivé části,

instead using floating gate transistors

ale používají tranzistory s plovoucím hradlem,

that store bits by trapping or removing electrical charges

jež uchovávají bity zachycením či odstraněním elektrických nábojů

within their specially designed internal structures.

v jejich speciálně navržené vnitřní struktuře.

So how reliable are these billions of bits?

Takže jak spolehlivé jsou tyto miliardy bitů?

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

Máme tendenci si představovat paměť počítače jako stabilní a trvalou,

but it actually degrades fairly quickly.

ve skutečnosti se však znehodnocuje docela rychle.

The heat generated from a device and its environment

Teplo vytvářené zařízením a jeho okolím

will eventually demagnetize hard drives,

může nakonec odmagnetizovat pevné disky,

degrade the dye in optical media,

znehodnotit barvivo v optických médiích

and cause charge leakage in floating gates.

a způsobit únik náboje v plovoucích hradlech.

Solid-state drives also have an additional weakness.

Elektronická média mají také další slabost.

Repeatedly writing to floating gate transistors corrodes them,

Opakovaný zápis způsobuje narušování tranzistorů s plovoucím hradlem,

eventually rendering them useless.

jež se nakonec stanou nepoužitelnými.

With data on most current storage media

S daty na nejaktuálnějších paměťových médiích,

having less than a ten-year life expectancy,

s očekávanou méně než desetiletou životností,

scientists are working to exploit the physical properties of materials

vědci pracují na využití fyzických vlastností materiálů

down to the quantum level

až na kvantové úrovni,

in the hopes of making memory devices faster,

a to v naději, že vytvoří paměťové zařízení rychlejší,

smaller,

menší

and more durable.

a trvanlivější.

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

Prozatím zůstává nesmrtelnost mimo dosah lidí, stejně jako počítačů.