How computer memory works - Kanawat Senanan

翻訳: Tomoyuki Suzuki 校正: Akiko Asami

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

私たちの記憶はあらゆる方法で 私たちを形成し

helping us remember our past,

過去の思い出を残し

learn and retain skills,

スキルを習得して保持し

and plan for the future.

将来の計画を立てています

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

今や私たちの右腕となっている コンピュータでは

memory plays much the same role,

その同じ役割をメモリが果たしています

whether it's a two-hour movie,

それは２時間の映画でも

a two-word text file,

２語のテキストフ​​ァイルでも

or the instructions for opening either,

ファイルを開く指示でも同様で

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

コンピュータのメモリのすべては

ビット（binary digits）と 呼ばれる単位で構成されています

or binary digits.

Each of these is stored in a memory cell

それぞれのビットを格納しているのはメモリセルで

that can switch between two states for two possible values,

０と１という２つの状態を 切り替えることができます

０と１という２つの状態を 切り替えることができます

0 and 1.

Files and programs consist of millions of these bits,

ファイルやプログラムは 数百万ビットから作られていて

all processed in the central processing unit,

そのすべてが コンピュータの頭脳である

or CPU,

中央処理装置（CPU）で処理されています

that acts as the computer's brain.

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

処理するべきビットの量は 指数関数的に増大しているので

computer designers face a constant struggle

コンピュータ設計者はつねに

大きさ、コストやスピードという 問題に直面しています

between size, cost, and speed.

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

私たちと同じようにコンピュータにも 即時タスク用の短期的なメモリと

and long-term memory for more permanent storage.

永久的な保存のための 長期的なメモリがあります

When you run a program,

プログラムを実行するとき

your operating system allocates area within the short-term memory

オペレーティングシステムは 命令を実行するため

for performing those instructions.

短期メモリ内の領域を割り当てます

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

例えばワードプロセッサーで １つのキーを押したとき

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

CPUはこの領域にアクセスし 数ビットのデータを取得します

It could also modify them, or create new ones.

CPUはそのビットを修正したり 新しいものを作ることもできます

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

これにかかる時間を メモリのレイテンシー（遅延時間）と言います

And because program instructions must be processed quickly and continuously,

プログラムの命令は 迅速かつ連続的に処理しなければならないため

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

短期メモリ内の領域は任意の順序で アクセスできるようになっています

hence the name random access memory.

そのためランダム・アクセス・ メモリ（RAM）と呼ばれます

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

最も一般的なRAMのタイプは ダイナミックRAM（DRAM）です

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

各メモリセルは小さなトランジスタと

電気を保持するコンデンサで構成されていて

that store electrical charges,

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

電気がないときは０ 電気があるときは１となります

Such memory is called dynamic

このメモリがダイナミックと呼ば​​れるのは

because it only holds charges briefly before they leak away,

放電が起こるため 電気が保持できる時間が短く

requiring periodic recharging to retain data.

データを保持するために 一定間隔で再充電を必要とするからです

But even its low latency of 100 nanoseconds

100ナノ秒という低レイテンシーであっても

is too long for modern CPUs,

最新CPUにとっては遅すぎるので

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

スタティックRAM（SRAM）でできている

小さな高速内蔵メモリキャッシュも 使われます

made from static RAM.

That's usually made up of six interlocked transistors

SRAMは通常 トランジスタを ６個組み合わせて構成されていて

which don't need refreshing.

リフレッシュの必要はありません

SRAM is the fastest memory in a computer system,

SRAMはコンピュータシステムで 最速のメモリですが

but also the most expensive,

最も高価でもあり

and takes up three times more space than DRAM.

DRAMに比べ３倍以上のスペースを取ります

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

RAMとキャッシュの難点は データは電源がオンのときにのみ保持され

For data to remain once the device is turned off,

電源がオフのときに データを保持したい場合には

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

長期記憶装置に 転送しなければなりません

which comes in three major types.

そのタイプには大きく分けて３種あります

In magnetic storage, which is the cheapest,

まずは 磁気記憶媒体 これは最も安価で

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

データは回転ディスク上の磁性膜に 磁気パターンとして記憶されます

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

ただデータを読み込むには データがある場所まで

ディスクを回転する必要があるので

in order to be read,

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

ドライブのレイテンシーは DRAMよりも10万倍遅いです

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

次にDVDやブルーレイなどの 光学式記憶媒体です

also uses spinning discs,

これも回転するディスクを 使用していますが

but with a reflective coating.

反射コーティングも 併せて使用しています

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

ビット情報は 色素を使い レーザー読み取り可能な

明・暗で識別されるスポットとして 符号化されます

While optical storage media are cheap and removable,

光学式記憶媒体は 安価で取り外し可能ですが

they have even slower latencies than magnetic storage

磁気記憶媒体よりもさらに 遅延時間が大きく

and lower capacity as well.

容量が小さいことも問題です

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

最後にあげられるのが

フラッシュスティックなどの ソリッドステート・ドライブ（SSD）で

これが長期的な記憶媒体の中で 最新で最速のものです

like flash sticks.

These have no moving parts,

SSDは可動部をもたず

instead using floating gate transistors

フローティング・ゲート・トランジスタを 用いて

that store bits by trapping or removing electrical charges

特別に設計された内部構造に 電荷を閉じ込めたり―

within their specially designed internal structures.

解放したりすることによって ビットを格納します

So how reliable are these billions of bits?

では この数十億のビットは どのくらい信頼性があるのでしょう？

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

メモリのパフォーマンスは安定していて 永久的なものと考えがちですが

but it actually degrades fairly quickly.

実際はかなりの速さで劣化しています

The heat generated from a device and its environment

デバイスとその周辺部から発生した熱が

will eventually demagnetize hard drives,

ハードドライブの磁化を失わせ

degrade the dye in optical media,

光学式記憶媒体の色素を分解して

and cause charge leakage in floating gates.

フローティング ゲートの 電荷漏洩を引き起こしてしまうのです

Solid-state drives also have an additional weakness.

SSDにはもう１つ弱点があります

Repeatedly writing to floating gate transistors corrodes them,

フローティング・ゲート・トランジスタへの 繰り返しの書き込みが

劣化を引き起こし 最終的に記録できなくなります

eventually rendering them useless.

With data on most current storage media

現在の記憶媒体のデータ寿命が

having less than a ten-year life expectancy,

10年に満たないことを危惧して

scientists are working to exploit the physical properties of materials

科学者たちは 量子レベルで物理的特性を利用し

down to the quantum level

in the hopes of making memory devices faster,

記憶媒体を さらに高速で

smaller,

さらに小さく

さらに耐久性のあるものにすべく 開発に取り組んでいます

and more durable.

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

今のところ人間もコンピュータも まだ不滅の記憶を手に入れてはいません