How computer memory works - Kanawat Senanan

Πώς λειτουργεί η μνήμη του υπολογιστή - Κάναουατ Σινάναν

Μετάφραση: Maria K. Επιμέλεια: Lucas Kaimaras

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

Με πολλούς τρόπους, οι μνήμες μας μάς κάνουν αυτό που είμαστε,

βοηθώντας μας να θυμόμαστε το παρελθόν μας,

helping us remember our past,

να μαθαίνουμε και να διατηρούμε δεξιότητες,

learn and retain skills,

and plan for the future.

και να σχεδιάζουμε το μέλλον.

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

Και για τους υπολογιστές που συχνά δρουν ως επεκτάσεις του εαυτού μας,

memory plays much the same role,

η μνήμη παίζει εν πολλοίς τον ίδιο ρόλο,

whether it's a two-hour movie,

είτε είναι μια ταινία δύο ωρών,

a two-word text file,

ένα αρχείο κειμένου δύο λέξεων,

or the instructions for opening either,

ή οι οδηγίες για να ανοίξεις κάποιο από τα δύο,

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

όλα στη μνήμη ενός υπολογιστή

παίρνουν τη μορφή βασικών μονάδων που λέγονται μπιτ,

or binary digits.

ή δυαδικά ψηφία.

Each of these is stored in a memory cell

Κάθε ένα από αυτά αποθηκεύεται σε ένα κελί μνήμης

that can switch between two states for two possible values,

που μπορεί να αλλάξει ανάμεσα σε δύο καταστάσεις για δύο πιθανές τιμές,

0 and 1.

0 και 1.

Αρχεία και προγράμματα αποτελούνται από εκατομμύρια από αυτά τα μπιτ,

Files and programs consist of millions of these bits,

all processed in the central processing unit,

και όλα τα επεξεργάζεται η κεντρική μονάδα επεξεργασίας,

or CPU,

ή ΚΜΕ,

that acts as the computer's brain.

που δρα ως το μυαλό του υπολογιστή.

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

Και καθώς ο αριθμός των μπιτ που πρέπει να επεξεργαστούν

μεγαλώνει εκθετικά,

computer designers face a constant struggle

οι σχεδιαστές υπολογιστών αντιμετωπίζουν έναν συνεχή αγώνα

between size, cost, and speed.

ανάμεσα στο μέγεθος, το κόστος και την ταχύτητα.

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

Όπως κι εμείς, οι υπολογιστές έχουν βραχυπρόθεσμη μνήμη για άμεσες εργασίες,

and long-term memory for more permanent storage.

και μακροπρόθεσμη μνήμη για πιο μόνιμη αποθήκευση.

When you run a program,

Όταν τρέχεις ένα πρόγραμμα,

your operating system allocates area within the short-term memory

το λειτουργικό σου σύστημα εκχωρεί περιοχή εντός της βραχυπρόθεσμης μνήμης

for performing those instructions.

για την εκτέλεση αυτών των οδηγιών.

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

Για παράδειγμα, όταν πατάς ένα πλήκτρο σε έναν επεξεργαστή κειμένου,

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

η ΚΜΕ θα προσπελάσει μια από αυτές τις τοποθεσίες

για να ανακτήσει μπιτ δεδομένων.

It could also modify them, or create new ones.

Μπορεί επίσης να τα τροποποιήσει ή να δημιουργήσει καινούρια.

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

Ο χρόνος που παίρνει αυτό είναι γνωστός ως υστέρηση μνήμης.

And because program instructions must be processed quickly and continuously,

Και επειδή οι οδηγίες προγράμματος πρέπει να επεξεργάζονται γρήγορα και συνεχώς,

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

όλες οι τοποθεσίες εντός της βραχυπρόθεσμης μνήμης

μπορούν να προσπελαστούν με οποιαδήποτε σειρά,

hence the name random access memory.

εξ ου και το όνομα «μνήμη τυχαίας προσπέλασης» (RAM).

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

Ο πιο κοινός τύπος RAM είναι η δυναμική RAM, ή DRAM.

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

Εκεί, κάθε κελί μνήμης αποτελείται

από ένα μικροσκοπικό τρανζίστορ και έναν πυκνωτή

that store electrical charges,

που αποθηκεύουν ηλεκτρικά φορτία,

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

ένα 0 όταν δεν υπάρχει φορτίο, ή ένα 1 όταν είναι φορτισμένο.

Such memory is called dynamic

Τέτοια μνήμη αποκαλείται δυναμική,

because it only holds charges briefly before they leak away,

επειδή κρατά φορτία μόνο για λίγο πριν αυτά διαρρεύσουν,

requiring periodic recharging to retain data.

και απαιτεί περιοδική επαναφόρτιση για να διατηρήσει δεδομένα.

But even its low latency of 100 nanoseconds

Αλλά ακόμα και η χαμηλή υστέρηση των 100 νανοδευτερολέπτων

είναι πολύ μεγάλη για τις σύγχρονες ΚΜΕ,

is too long for modern CPUs,

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

έτσι υπάρχει επίσης μια μικρή, υψηλής ταχύτητας εσωτερική κρυφή μνήμη

made from static RAM.

φτιαγμένη από στατική RAM.

That's usually made up of six interlocked transistors

Αυτή συνήθως αποτελείται από έξι ενωμένα τρανζίστορ,

which don't need refreshing.

τα οποία δε χρειάζονται ανανέωση.

SRAM is the fastest memory in a computer system,

Η SRAM είναι η ταχύτερη μνήμη σε ένα υπολογιστικό σύστημα,

but also the most expensive,

αλλά και η πιο ακριβή,

and takes up three times more space than DRAM.

και καταλαμβάνει τρεις φορές περισσότερο χώρο από την DRAM.

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

Η RAM και η κρυφή μνήμη, όμως,

μπορούν να κρατήσουν δεδομένα μόνο εφόσον τροφοδοτούνται.

For data to remain once the device is turned off,

Για να παραμείνουν δεδομένα μόλις απενεργοποιηθεί η συσκευή,

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

πρέπει να μεταφερθούν σε μια συσκευή μακροπρόθεσμης αποθήκευσης,

which comes in three major types.

η οποία υπάρχει σε τρεις βασικούς τύπους.

In magnetic storage, which is the cheapest,

Στη μαγνητική αποθήκευση, που είναι η φθηνότερη,

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

τα δεδομένα αποθηκεύονται ως μαγνητικό πρότυπο

σε έναν περιστρεφόμενο δίσκο με μαγνητική επίστρωση.

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

Επειδή όμως ο δίσκος πρέπει να περιστραφεί έτσι ώστε να διαβαστούν τα δεδομένα,

in order to be read,

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

η υστέρηση σε τέτοιους δίσκους

είναι 100.000 φορές πιο αργή από αυτή της DRAM.

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

Από την άλλη, η οπτική αποθήκευση όπως το DVD και το Blu-ray

also uses spinning discs,

επίσης χρησιμοποιούν περιστρεφόμενους δίσκους,

but with a reflective coating.

αλλά με ανακλαστική επίστρωση.

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

Τα μπιτ κωδικοποιούνται ως φωτεινά και σκούρα στίγματα

με τη χρήση μιας βαφής που μπορεί να διαβαστεί από λέιζερ.

While optical storage media are cheap and removable,

Ενώ τα μέσα οπτικής αποθήκευσης είναι φθηνά και αφαιρούμενα,

they have even slower latencies than magnetic storage

έχουν ακόμη μεγαλύτερη υστέρηση από τη μαγνητική αποθήκευση

and lower capacity as well.

και επίσης μικρότερη χωρητικότητα.

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

Τέλος, οι νεότεροι και πιο γρήγοροι τύποι μακροπρόθεσμης αποθήκευσης

είναι οι δίσκοι στέρεης κατάστασης, όπως τα φλας στικ (USB).

like flash sticks.

These have no moving parts,

Αυτά δεν έχουν κινούμενα μέρη,

instead using floating gate transistors

αντίθετα χρησιμοποιούν τρανζίστορ πλωτής πύλης

that store bits by trapping or removing electrical charges

που αποθηκεύουν μπιτ παγιδεύοντας ή απομακρύνοντας ηλεκτρικά φορτία

within their specially designed internal structures.

εντός των ειδικά σχεδιασμένων εσωτερικών κατασκευών τους.

So how reliable are these billions of bits?

Πόσο αξιόπιστα είναι, λοιπόν, αυτά τα δισεκατομμύρια των μπιτ;

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

Τείνουμε να θεωρούμε τη μνήμη υπολογιστή ως σταθερή και μόνιμη,

but it actually degrades fairly quickly.

αλλά στην πραγματικότητα αποσυντίθεται αρκετά γρήγορα.

The heat generated from a device and its environment

Η θερμότητα που παράγεται από μια συσκευή και το περιβάλλον της

will eventually demagnetize hard drives,

τελικά απομαγνητίζει τους σκληρούς δίσκους,

degrade the dye in optical media,

αποσυνθέτει τη βαφή στα οπτικά μέσα,

and cause charge leakage in floating gates.

και προκαλεί διαρροή φορτίου στις πλωτές πύλες.

Οι δίσκοι στέρεης κατάστασης έχουν μια επιπρόσθετη αδυναμία.

Solid-state drives also have an additional weakness.

Repeatedly writing to floating gate transistors corrodes them,

Η επαναλαμβανόμενη εγγραφή σε τρανζίστορ πλωτής πύλης τούς διαβρώνει,

eventually rendering them useless.

και τελικά τους καθιστά άχρηστους.

With data on most current storage media

Με τα δεδομένα στα περισσότερα σύγχρονα μέσα αποθήκευσης

having less than a ten-year life expectancy,

να έχουν λιγότερο από 10 χρόνια προσδόκιμο ζωής,

scientists are working to exploit the physical properties of materials

οι επιστήμονες δουλεύουν πάνω στην αξιοποίηση

των φυσικών ιδιοτήτων των υλικών στο κβαντικό επίπεδο

down to the quantum level

in the hopes of making memory devices faster,

με την ελπίδα να κάνουν τις συσκευές μνήμης πιο γρήγορες,

smaller,

μικρότερες,

and more durable.

και με μεγαλύτερη διάρκεια.

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

Για την ώρα, η αθανασία παραμένει άπιαστη,

τόσο για τους ανθρώπους, όσο και για τους υπολογιστές.