How computer memory works - Kanawat Senanan

Translator: soheila Jafari Reviewer: Ali Hosseini

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

از بسیاری جهات، حافظه ما آنچه که هستیم را می‌سازد،

و به ما کمک می‌کند که گذشته مان را به خاطر بیاوریم،

helping us remember our past,

مهارتی را یاد بگیریم و آن را حفظ کنیم،

learn and retain skills,

and plan for the future.

و برای آینده‌مان برنامه ریزی کنیم.

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

و برای کامپیوترها که اغلب به عنوان ضمیمه‌ای از ما عمل می‌کند،

memory plays much the same role,

حافظه نقش نسبتا مشابه‌ای را ایفا می‌کند،

whether it's a two-hour movie,

چه دو ساعت فیلم باشد،

a two-word text file,

چه دو فایل متنی باشد،

or the instructions for opening either,

یا دستورالعملی برای بازکردن باشد،

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

همه چیز در حافظه کامپیوتر به شکل واحدهای پایه‌ای به نام بیت‌ها،

or binary digits.

یا رقم‌های دوتایی درمی‌آید. ( صفر و یک)

Each of these is stored in a memory cell

هریک از آنها در یک سلول حافظه ذخیره می‌شوند

that can switch between two states for two possible values,

که می‌توانند بین دو حالت برای دو مقدار ممکن جابجا شوند،

0 and 1.

صفر و یک.

Files and programs consist of millions of these bits,

فایل ها و برنامه دربرگیرنده میلیون‌ها از این بیت‌ها هستند،

all processed in the central processing unit,

همه پردازش‌ها در مرکز پردازش

or CPU,

یا CPU صورت می پذیرد،

that acts as the computer's brain.

که به عنوان مغز کامپیوتر عمل می‌کند.

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

و هرچه تعداد بیت‌های نیازمند پردازش اضافه شوند،

computer designers face a constant struggle

طراحان کامپیوتر با تقلایی بیشتری برای،

between size, cost, and speed.

اندازه، هزینه و سرعت کامپیوتر مواجه می‌شوند.

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

کامپیوترها مانند ما دارای حافظه کوتاه مدت برای کارهای آنی هستند،

and long-term memory for more permanent storage.

و حافظه بلند مدت برای ذخیره دائمی.

When you run a program,

هنگامی که شما یک برنامه را اجرا می‌کنید،

your operating system allocates area within the short-term memory

سیستم عامل شما منطقه ای را در حافظه کوتاه مدت

for performing those instructions.

برای انجام دستورهای به آن اختصاص می‌دهد.

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

برای مثال، هنگامی که شما یک کلید را در برنامه واژه پرداز فشار می‌دهید،

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

پردازنده یکی از این مکان‌ها را برای بازیابی بیت از داده‌ها در دسترس می‌گذارد.

It could also modify them, or create new ones.

همچنین می تواند آنها را تغییر داده، و یا یک حرف نو بنویسد.

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

زمانی که طول می‌کشد به به عنوان تاخیر حافظه شناخته می‌شود.

And because program instructions must be processed quickly and continuously,

و چون دستورالعمل برنامه باید به سرعت و به طور مداوم پردازش شود،

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

همه مکانهای موجود در حافظه کوتاه مدت می تواند در هر سفارش قابل دسترسی باشد،

hence the name random access memory.

از این رو به آن حافظه با دسترسی تصادفی می‌گویند.

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

رایج ترین نوع RAM، رم دینامیک یا DRAM هست.

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

هر سلول حافظه شامل یک ترانزیستور کوچک و یک خازن وجود است

that store electrical charges,

که بارهای الکتریکی را ذخیره می‌کند،

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

صفر زمانی که هیچ بار الکتریکی وجود ندارد، یا یک برای وقتی که دارای بار الکتریکی هست

Such memory is called dynamic

این نوع حافظه را پویا یا داینامیک می‌گویند

because it only holds charges briefly before they leak away,

زیرا این‌ها تنها دارای بارهای کوتاه مدتی قبل ازاینکه بارهای آنها خالی شود هستند،

requiring periodic recharging to retain data.

که نیاز به شارژ تناوبی برای حفظ داده ها دارند.

But even its low latency of 100 nanoseconds

اما حتی اگر زمان تأخیر آن کمتر از ۱۰۰ نانو ثانیه باشد

is too long for modern CPUs,

برای پردازنده‌های مدرن طولانی است،

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

همچنین یک حافظه پنهان داخلی کوچک با سرعت بالا

made from static RAM.

که از حافظه استاتیک ساخته شده در آنجا وجود دارد.

That's usually made up of six interlocked transistors

که معمولاً از شش ترانزیستور داخلی به هم پیوسته شده ساخته شده

which don't need refreshing.

که نیازمند دوباره سازی نیستند.

SRAM is the fastest memory in a computer system,

SRAM سریع ترین حافظه در یک سیستم کامپیوتری هست،

but also the most expensive,

همچنین گران ترین بخش آن،

and takes up three times more space than DRAM.

و سه برابر DRAM فضا می‌گیرد.

اما رم و حافظه پنهان تنها می‌تواند داده ها را تا

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

زمانی که در حال کارهستند در خود را نگه دارند.

For data to remain once the device is turned off,

برای اینکه داده ها هنگامی که دستگاه خاموش است باقی بمانند،

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

آنها باید به یک دستگاه ذخیره سازی طولانی مدت منتقل شوند،

which comes in three major types.

که در سه نوع اصلی می باشند.

In magnetic storage, which is the cheapest,

بصورت ذخیره سازی مغناطیسی، است که ارزان ترین هست،

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

داده‌ها یه عنوان یک الگوی مغناطیسی بر یک دیسک گردان با فیلم مغناطیسی ذخیره می‌شوند

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

اما چون دیسک باید در جایی‌که داده‌ها هستند دوران کند،

in order to be read,

برای اینکه خوانده شود،

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

زمان تاخیری برای چنین درایوهای ۱۰۰٫۰۰۰ بار آهسته تر از DRAM هست.

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

از سوی دیگر، ذخیره سازی نوری مبتنی بر دی وی دی و Blu-ray

also uses spinning discs,

نیز از دیسک‌های گردان استفاده می‌کنند،

but with a reflective coating.

اما با یک پوشش منعکس کننده.

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

بیت‌ها به شکل نقاط روشن و تاریکی با استفاده

از رنگی که توسط لیز خوانده می‌شوند کدگذاری می‌شوند.

While optical storage media are cheap and removable,

در حالی که رسانه‌های ذخیره‌سازی نوری ارزان و قابل حمل هستند،

they have even slower latencies than magnetic storage

آنها در زمان شروع کندتر از ذخیره سازی مغناطیسی هستند

and lower capacity as well.

و ظرفیت پایین تری دارند.

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

در آخر، جدیدترین و سریع‌ترین نوع ذخیره‌سازی بلند مدت درایوهای حالت جامد هستند،

like flash sticks.

مانند فلش استیک‌ها.

These have no moving parts,

آنها قطعات متحرک ندارند،

instead using floating gate transistors

به جای استفاده از ترانزیستور‌های نیم رسانا

that store bits by trapping or removing electrical charges

که بیت‌ها را با دام انداختن یا از بین بردن بارهای الکتریکی ذخیره می‌کند

within their specially designed internal structures.

سازه‌های داخلی با طراحی ویژه‌ای که دارند ذخیره می‌شوند.

So how reliable are these billions of bits?

خُب چگونه به این میلیاردها بیت اعتماد کنیم؟

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

ما تمایل داریم که حافظه کامپیوتر یک حافظه پایدار و دائمی باشد،

but it actually degrades fairly quickly.

اما در واقع حافظه کامپیوتر نسبتا به سرعت از بین می‌رود.

The heat generated from a device and its environment

حرارت تولید شده از یک کامپیوتر و محیط پیرامون آن

will eventually demagnetize hard drives,

در نهایت بار مغناطیسی دیسکهای سخت را از بین می‌برد،

degrade the dye in optical media,

در رسانه‌های نوری کاهش رنگ صورت می‌گیرد،

and cause charge leakage in floating gates.

و باعث نشت شارژ در ترانسیستورهای نیمه رسانا می‌شوند.

Solid-state drives also have an additional weakness.

همچنین درایوهای جامد ضعف دیگری هم دارند

Repeatedly writing to floating gate transistors corrodes them,

نوشتن مکرر بر روی ترانسیستورهای نیم رسانا خوردگی ایجاد می‌کند

eventually rendering them useless.

در نهایت بی استفاده می‌شوند.

With data on most current storage media

داده ها در بسیاری از رسانه های ذخیره سازی فعلی

having less than a ten-year life expectancy,

عمر متوسطی کمتر از ده سال دارند،

scientists are working to exploit the physical properties of materials

دانشمندان در حال کار به بهره برداری خواص فیزیکی مواد

down to the quantum level

تا سطح کوانتومی آنها هستند

in the hopes of making memory devices faster,

به امید ساخت دستگاه هایی با حافظه سریع تر،

smaller,

کوچکتر،

and more durable.

و با دوام تر.

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

اکنون، جاودانگی برای انسان و کامپیوتر، به طور یکسانی دور از دسترس هست.