How computer memory works - Kanawat Senanan

תרגום: Ido Dekkers עריכה: Sigal Tifferet

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

בדרכים רבות, הזיכרון שלנו עושה אותנו מי שאנחנו,

helping us remember our past,

עוזר לנו לזכור את העבר,

learn and retain skills,

ללמוד ולשמר כישורים חדשים,

and plan for the future.

ולתכנן את העתיד.

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

ובמחשבים שהרבה פעמים פועלים כשלוחה שלנו,

memory plays much the same role,

לזיכרון יש תפקיד דומה,

whether it's a two-hour movie,

בין אם זה סרט של שעתיים,

a two-word text file,

קובץ טקסט בן שתי מילים,

or the instructions for opening either,

או הוראה לפתוח אחד מהם,

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

כל דבר בזיכרון המחשב בנוי מיחידות בסיסיות שנקראות ביטים,

or binary digits.

או ספרות בינאריות.

Each of these is stored in a memory cell

כל אחת מאוכסנת בתא זיכרון

that can switch between two states for two possible values,

שיכול להתחלף בין שני מצבים עבור שני ערכים אפשריים:

0 and 1.

0 ו 1.

Files and programs consist of millions of these bits,

קבצים ותוכנות מכילים מיליוני ביטים כאלה,

all processed in the central processing unit,

כולם מעובדים ביחידת העיבוד המרכזית,

or CPU,

או CPU,

that acts as the computer's brain.

שפועלת כמוח של המחשב.

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

וכשמספר הביטים שצריך לעבד גדל מעריכית,

computer designers face a constant struggle

מתכנני מחשבים עומדים בפני מאבק מתמשך

between size, cost, and speed.

בין גודל, עלות ומהירות.

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

כמונו, למחשבים יש זיכרון לטווח קצר למשימות מיידיות,

and long-term memory for more permanent storage.

וזיכרון טווח ארוך לאחסון יותר קבוע.

When you run a program,

כשאתם מריצים תוכנה,

your operating system allocates area within the short-term memory

מערכת ההפעלה שלכם מקצה אזור בתוך הזיכרון לטווח קצר

for performing those instructions.

לביצוע הפקודות האלו.

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

לדוגמה, כשאתם לוחצים על מקש במעבד תמלילים,

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

המעבד יגש לאחד המיקומים האלו כדי לאחזר ביטים של מידע.

It could also modify them, or create new ones.

הוא יכול גם לשנות אותם, או ליצור חדשים.

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

הזמן שזה לוקח ידוע כהשהיית זיכרון.

And because program instructions must be processed quickly and continuously,

ובגלל שפקודות תוכנה חייבות להיות מעובדות במהירות ובהמשכיות,

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

ניתן לגשת לכל המיקומים בתוך הזיכרון לטווח קצר בכל סדר,

hence the name random access memory.

לכן השם "זיכרון בגישה אקראית" (RAM)

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

הסוג הכי נפוץ של RAM הוא RAM דינמי, או DRAM.

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

שם, כל תא זיכרון מכיל טרנזיסטור זעיר וקבל

that store electrical charges,

שאוגרים מטען חשמלי,

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

0 כשאין מטען, או 1 כשהוא טעון.

Such memory is called dynamic

זיכרון כזה קרוי דינמי

because it only holds charges briefly before they leak away,

כי הוא מחזיק מטען רק לזמן קצר לפני שהוא דולף,

requiring periodic recharging to retain data.

מה שדורש טעינה תקופתית כדי לשמור מידע.

But even its low latency of 100 nanoseconds

אבל אפילו השהיה קצרה של 100 ננו שניות

is too long for modern CPUs,

היא ארוכה מדי למעבדים מודרנים,

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

אז יש גם זיכרון מטמון פנימי מהיר ביותר

made from static RAM.

שעשוי מRAM סטטי.

That's usually made up of six interlocked transistors

הוא בדרך כלל עשוי משישה טרנזיסטורים מחוברים

which don't need refreshing.

שלא צריכים רענון.

SRAM is the fastest memory in a computer system,

SRAM הוא הזיכרון הכי מהיר במערכת המחשב,

but also the most expensive,

אבל גם הכי יקר,

and takes up three times more space than DRAM.

ולוקח פי שלושה יותר מקום מ DRAM.

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

אבל RAM וזיכרון מטמון יכולים להחזיק מידע רק כל עוד הם דלוקים.

For data to remain once the device is turned off,

כדי לשמור מידע ברגע שהמכשיר כבוי,

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

הוא חייב להיות מועבר לרכיב זיכרון לטווח ארוך,

which comes in three major types.

משלושה סוגים עיקריים.

In magnetic storage, which is the cheapest,

באחסון מגנטי, שהוא הכי זול,

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

מידע אגור בתבנית מגנטית על דיסקים מסתובבים שמצופים פילם מגנטי.

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

אבל בגלל שהדיסק חייב להסתובב למקום בו המידע נמצא

in order to be read,

כדי לקרוא אותו,

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

ההשהיה לכאלה דיסקים איטית פי 100,000 מאשר DRAM.

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

מצד שני, אחסון מידע אופטי כמו DVD ובלו ריי

also uses spinning discs,

גם משתמש בדיסקים מסתובבים,

but with a reflective coating.

אבל עם ציפוי מחזיר אור.

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

ביטים מקודדים כנקודות כהות ובהירות בעזרת דיו הנקרא על ידי לייזר.

While optical storage media are cheap and removable,

בעוד מדיית מידע אופטי היא מאוד זולה וניידת,

they have even slower latencies than magnetic storage

יש לה השהייה איטית משל אחסון מגנטי

and lower capacity as well.

וגם קיבולת נמוכה יותר.

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

לבסוף, הסוג הכי חדש והכי מהיר של אחסון לטווח ארוך הוא דרייבים של מצב מוצק,

like flash sticks.

כמו דיסק און קי.

These have no moving parts,

להם אין חלקים נעים,

instead using floating gate transistors

במקום הם משתמשים בטרנזיסטורים של שער צף

that store bits by trapping or removing electrical charges

שאוגרים ביטים על ידי לכידת או שחרור מטען חשמלי

within their specially designed internal structures.

בתוך המבנה הפנימי המתוכנן במיוחד.

So how reliable are these billions of bits?

אז כמה אמינים מיליוני הביטים האלה?

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

אנו נוטים לחשוב על זכרון מחשב כיציב וקבוע,

but it actually degrades fairly quickly.

אבל הוא למעשה מתדרדר די במהירות.

The heat generated from a device and its environment

החום שמייוצר על ידי מכשיר והסביבה שלו

will eventually demagnetize hard drives,

ידרדר לבסוף את המגנטיות של דיסקים קשיחים,

degrade the dye in optical media,

יפרק דיו במדיה אופטית,

and cause charge leakage in floating gates.

ויגרום לדליפת מטען בשערים צפים.

Solid-state drives also have an additional weakness.

לדיסקים של מצב מוצק יש גם חולשה נוספת.

Repeatedly writing to floating gate transistors corrodes them,

כתיבה חוזרת של טרנזיסטורים של שערים צפים מעכלת אותם,

eventually rendering them useless.

ולבסוף הופכת אותם לחסרי ערך.

With data on most current storage media

כשלמידע על מדיית האחסון הכי עדכנית

having less than a ten-year life expectancy,

יש אורך חיים צפוי של פחות מעשר שנים,

scientists are working to exploit the physical properties of materials

מדענים עובדים כדי לנצל את התכונות הפיזיות של חומרים

down to the quantum level

עד לרמה הקוואנטית

in the hopes of making memory devices faster,

בתקווה לייצר רכיבי זיכרון מהירים יותר,

smaller,

קטנים יותר,

and more durable.

ויותר עמידים.

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

בינתיים, חיי נצח נשארים מחוץ לטווח, לאנשים ולמחשבים כאחד.