How computer memory works - Kanawat Senanan

Übersetzung: Milena Koch Lektorat: Jo Pi

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

In vielerlei Hinsicht macht unser Gedächtnis aus, wer wir sind.

helping us remember our past,

Mit ihm erinnern wir uns an Geschehenes,

learn and retain skills,

lernen und behalten Fähigkeiten

and plan for the future.

und schmieden Zukunftspläne.

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

Für Computer, die uns oft als Erweiterung unserer selbst dienen,

memory plays much the same role,

spielt das Gedächtnis eine ähnliche Rolle.

whether it's a two-hour movie,

Sei es ein zweistündiger Film,

a two-word text file,

eine Textdatei aus zwei Wörtern,

or the instructions for opening either,

oder Befehle zum Öffnen dieser Dateien --

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

alles in einem Computerspeicher hat die Form von Bits, also Grundeinheiten,

or binary digits.

oder auch Binärziffern.

Each of these is stored in a memory cell

Sie sind alle in einer Zelle gespeichert,

that can switch between two states for two possible values,

die zwischen zwei Zuständen für zwei mögliche Werte wechseln kann,

0 and 1.

nämlich 0 und 1.

Files and programs consist of millions of these bits,

Dateien und Pogramme bestehen aus Millionen dieser Bits,

all processed in the central processing unit,

die alle in einem Prozessor verarbeitet werden,

kurz CPU für Central Processing Unit.

or CPU,

that acts as the computer's brain.

Er ist wie das Gehirn eines Computers.

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

Weil die Anzahl zu verarbeitender Bits exponentiell ansteigt,

computer designers face a constant struggle

stehen Computerdesigner ständig vor der Schwierigkeit,

between size, cost, and speed.

Größe, Kosten und Geschwindigkeit zu vereinen.

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

Computer haben ein Kurzzeitgedächtnis für sofort auszuführende Aufgaben,

and long-term memory for more permanent storage.

und ein Langzeitgedächnits für einen langfristigen Speicher.

When you run a program,

Wenn ein Programm läuft,

your operating system allocates area within the short-term memory

stellt das Betriebssystem Bereiche im Kurzzeitgedächtnis dafür ab,

for performing those instructions.

diese Befehle auszuführen.

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

Drückst du zum Beispiel eine Taste in einem Textverarbeitungsprogramm,

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

ruft der Prozessor einen Bereich ab, um Datenteile abzufragen.

It could also modify them, or create new ones.

Er kann sie auch verändern oder neue erstellen.

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

Die hierzu benötigte Zeit nennt man Speicherlatenz.

And because program instructions must be processed quickly and continuously,

Weil Programmbefehle schnell und laufend verarbeitet werden müssen,

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

können alle Bereiche im Kurzzeitgedächtnis

in beliebiger Reihenfolge abgerufen werden.

hence the name random access memory.

Daher der Name RAM (Random Access Memory) oder Direktzugriffsspeicher.

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

Am geläufigsten ist der dynamische RAM, auch DRAM genannt.

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

Hier besteht jede Speicherzelle aus einem winzigen Transistor und einem Kondensator,

that store electrical charges,

die elektrische Ladungen speichern.

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

Eine 0 steht für keine Ladung, eine 1 für Ladung.

Such memory is called dynamic

Man sagt dynamischer Speicher,

because it only holds charges briefly before they leak away,

weil Ladungen nur kurz gespeichert werden, bevor sie entweichen.

requiring periodic recharging to retain data.

Zum Speichern von Daten muss periodisch nachgeladen werden.

But even its low latency of 100 nanoseconds

Doch selbst die kurze Latenz von 100 Nanosekunden

is too long for modern CPUs,

ist für moderne Prozessoren zu lang.

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

Deshalb gibt es einen kleinen internen High-Speed-Zwischenspeicher

made from static RAM.

aus statischem RAM.

That's usually made up of six interlocked transistors

Er besteht meist aus sechs verbundenen Transistoren,

which don't need refreshing.

die nicht aufgefrischt werden müssen.

SRAM is the fastest memory in a computer system,

SRAM ist der schnellste Speicher für Computersysteme,

but also the most expensive,

aber auch der teuerste,

and takes up three times more space than DRAM.

und er braucht bis zu drei Mal mehr Platz als DRAM.

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

RAM und Zwischenspeicher können Daten aber nur bei Stromzufuhr behalten.

For data to remain once the device is turned off,

Damit Daten bei abgeschaltetem Gerät gespeichert bleiben,

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

muss man sie auf ein Langzeitspeichermedium überspielen.

which comes in three major types.

Davon gibt es drei Hauptarten:

In magnetic storage, which is the cheapest,

Der günstigste ist der Magnetspeicher.

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

Daten werden als Magnetmuster

auf eine rotierende Scheibe mit Magnetfilm gespeichert.

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

Doch die Scheibe muss sich dorthin drehen, wo die Daten sind,

in order to be read,

damit sie gelesen wird.

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

Deshalb ist die Latenz solcher Speicher 100 000-mal langsamer als die vom DRAM.

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

Auch optische Speichermedien wie DVD und Blu-ray

also uses spinning discs,

nutzen rotierende Scheiben,

but with a reflective coating.

aber mit einer reflektierenden Schicht.

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

Bits werden mit einer von Lasern lesbaren Farbe als helle und dunke Stellen kodiert.

While optical storage media are cheap and removable,

Optische Speichermedien sind günstig und können entfernt werden,

they have even slower latencies than magnetic storage

haben aber noch längere Latenzen als Magnetspeicher

and lower capacity as well.

und eine geringere Kapazität.

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

Die neuesten, schnellsten Langzeitspeicher sind Solid-State-Speicher,

like flash sticks.

zum Beispiel Flash Sticks.

These have no moving parts,

Sie haben keine beweglichen Teile,

instead using floating gate transistors

sondern Floating-Gate-Transistoren,

that store bits by trapping or removing electrical charges

die auf ihren speziellen inneren Strukturen Bits speichern,

indem elektrische Ladungen eingeschlossen oder entfernt werden.

within their specially designed internal structures.

So how reliable are these billions of bits?

Aber wie verlässlich sind diese Milliarden Bits?

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

Wir stellen uns den Computerspeicher oft stabil und dauerhaft vor,

but it actually degrades fairly quickly.

doch tatsächlich baut er recht schnell ab.

The heat generated from a device and its environment

Die Hitze des Geräts und aus der Umgebung

will eventually demagnetize hard drives,

entmagnetisiert die Festplatte nach und nach,

degrade the dye in optical media,

zersetzt die Farbe in optischen Speichern

and cause charge leakage in floating gates.

und führt zu Ladungsverlusten in Floating Gates.

Solid-state drives also have an additional weakness.

Solid-State-Speicher haben einen weiteren Schwachpunkt.

Repeatedly writing to floating gate transistors corrodes them,

Werden Floating-Gate-Transistoren öfters beschrieben, nutzen sie sich ab,

eventually rendering them useless.

wodurch sie unbrauchbar werden.

With data on most current storage media

Da die Daten auf neuesten Speichermedien

having less than a ten-year life expectancy,

eine Lebenserwartung von weniger als 10 Jahren haben,

scientists are working to exploit the physical properties of materials

versuchen Wissenschaftler, physikalische Eigenschaften der Materialien

down to the quantum level

bis auf die Quantenebene auszunutzen.

in the hopes of making memory devices faster,

Sie hoffen, Speichermedien so schneller,

smaller,

kleiner

and more durable.

und langlebiger zu machen.

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

Noch ist ewiges Leben außer Reichweite -- sowohl für Menschen als auch Computer.