How computer memory works - Kanawat Senanan

Translator: Soe Yu N. Reviewer: Sanntint Tint

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

မှတ်ဉာဏ်တွေဟာ ကျွန်ုပ်တို့ ဖြစ်လာအောင်၊

အတိတ်ကိုသတိရအောင်၊ ကျွမ်းကျင်မှုတွေကို သင်ယူတတ်ကျွမ်းအောင်နဲ့

helping us remember our past,

learn and retain skills,

အနာဂတ်အတွက်ကြိုတင်စီစဉ်တတ်အောင် နည်းပေါင်းစုံကနေ ပြုလုပ်ပေးပါတယ်။

and plan for the future.

ကျွန်ုပ်တိုရဲ့ ကိုယ်ပွားတွေလို ဖြစ်နေတဲ့ ကွန်ပျူတာတွေအတွက်လည်း

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

memory plays much the same role,

မှတ်ဉာဏ်က အလားတူ အရေးပါတဲ့နေရာကနေ ပါဝင်နေပါတယ်။

whether it's a two-hour movie,

နှစ်နာရီကြာ ရုပ်ရှင်ဖြစ်ဖြစ် စာလုံးနှစ်လုံးပါဝင်တဲ့ စာဖိုင်ဖြစ်ဖြစ်

a two-word text file,

or the instructions for opening either,

ဒါမဟုတ် အဲ့တာတွေကိုဖွင့်ဖို့ နည်းလမ်းတွေဖြစ်ဖြစ်

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

ကွန်ပျူတာမှတ်ဥာဏ်ထဲမှာရှိတဲ့အရာအားလုံးက အခြေခံယူနစ်ဖြစ်တဲ့ "Bits" တွေအဖြစ်

or binary digits.

ဒါမဟုတ် Binary Digits တွေအဖြစ် ရှိကြပါတယ်။

Each of these is stored in a memory cell

ဒီတစ်ခုချင်းစီတိုင်းက သုညနဲ့ တစ်ဆိုတဲ့ အခြေအနေနှစ်မျိုးကြား

that can switch between two states for two possible values,

ပြောင်းနိုင်တဲ့ မှတ်ဥာဏ်ဆဲလ်ထဲမှာ သိမ်းဆည်းခံထားရပါတယ်။

0 and 1.

Files and programs consist of millions of these bits,

ဖိုင်နဲ့ ပရိုဂရမ်တွေမှာ

ကွန်ပျူတာရဲ့ ဦးနှောက်အဖြစ်အလုပ်လုပ်ပြီး CPU ဒါမဟုတ် ပင်မယူနစ်ကြီးမှာ ရှိနေတဲ့

all processed in the central processing unit,

or CPU,

that acts as the computer's brain.

ဒီ Bits တွေပေါင်း မီလီယံချီပါဝင်နေပါတယ်။

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

နောက်ပြီး Processed လုပ်ဖို့လိုအပ်လာတဲ့ Bits ပမာဏ အဆတိုးပွားလာတာနဲ့အမျှ

computer designers face a constant struggle

ကွန်ပျူတာဒီဇိုင်းဖန်တီးသူတွေဟာ ဆိုဒ်၊ ဈေးနှုန်း၊ လျင်မြန်မှုနဲ့ပတ်သက်ပြီး

between size, cost, and speed.

ပြဿနာ အဆက်မပြတ်ကြုံလာရပါတယ်။

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

ကျွန်ုပ်တို့လိုပဲ ကွန်ပျူတာတွေမှာ လက်ငင်းလုပ်ငန်းစဉ်တွေအတွက်ရေတိုမှတ်ဉာဏ်နဲ့

and long-term memory for more permanent storage.

ပိုပြီး ကြာရှည်တဲ့သိမ်းဆည်းမှုအတွက် ရေရှည်မှတ်ဉာဏ်ဆိုပြီး ရှိပါတယ်။

When you run a program,

ပရိုဂရမ်တစ်ခုကို ဖွင့်ထားတဲ့အခါ

your operating system allocates area within the short-term memory

ကွန်ပျူတာရဲ့ လည်ပတ်မှုစနစ်က ထိုညွှန်းကြားချက်တွေကိုလုပ်ဆောင်ဖို့

for performing those instructions.

ရေတိုမှတ်ဉာဏ်အတွင်း ဧရိယာကို ခွဲဝေပေးပါတယ်။

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

ဥပမာအနေနဲ့ Word Processor ထဲမှာ ခလုတ်တစ်ခုနှိပ်လိုက်တဲ့အခါ

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

CPUက အချက်အလက် bits တွေကို ရယူဖို့အတွက် ၎င်းတို့တည်ရှိရာနေရာတွေထဲကတစ်ခုကို

It could also modify them, or create new ones.

access လုပ်ပြီး ပြုပြင်နိုင်သလို အသစ်တွေလဲဖန်တီးနိုင်စွမ်းရှိပါတယ်။

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

ဒါရဲ့ ကြာတဲ့အချိန်ကိုတော့ မှတ်ဉာဏ်ရဲ့ နှေးကွေးမှုလို့လည်း သိကြပါတယ်

And because program instructions must be processed quickly and continuously,

ပြီးတော့ ပရိုဂရမ်ညွှန်ကြားချက်တွေက မြန်မြန်ဆန်ဆန် Processed ခံရမှာဖြစ်လို့

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

ရေတိုမှတ်ဉာဏ်ထဲက နေရာအားလုံးကို ဘယ်အစဉ်တိုင်းမဆို Access ရရှိနိုင်ပါတယ်

hence the name random access memory.

ဒါကြောင့်လည်း နာမည်က Random Access Memory ဆိုပြီး ဖြစ်လာတာပါ။

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

RAM ရဲ့ အသုံးအများဆုံး အမျိုးအစားက Dynamic RAM သို့မဟုတ် DRAM ဖြစ်ပါတယ်

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

အဲဒီမှာဆိုရင် မှတ်ဉာဏ်ဆဲလ်တစ်ခုစီက

ဓာတ်အား မရှိရင် သုည ၊ ဓာတ်အား ရှိရင် တစ် ဆိုတဲ့

that store electrical charges,

လျှပ်စစ် ဓာတ်အားတွေကို သိမ်းဆည်းထားတဲ့

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

သေးငယ်တဲ့ ထရန်စစ္စတာတစ်ခုနဲ့ Capacitor တစ်ခု ပါဝင်ပါတယ်

Such memory is called dynamic

ဒီလိုမှတ်ဉာဏ်မျိုးကို Dynamic လို့ခေါ်တယ်။

because it only holds charges briefly before they leak away,

ဘာလို့လဲဆို ဓာတ်အားတွေမထွက်သွားခင် ခေတ္တမျှသာ သိမ်းထားပေးပြီး

requiring periodic recharging to retain data.

အချက်အလက်တွေကိုသိမ်းထားနိုင်ဖို့အတွက်

အချိန်တစ်ခုကြာတိုင်း အားပြန်သွင်းပေးဖို့ လိုအပ်စေပါတယ်

But even its low latency of 100 nanoseconds

ခေတ်မီ CPU တွေအတွက် ၁၀၀ နာနိုစက္ကန့်မျှသာရှိတဲ့ နှေးကွေးမှု ကတောင်

is too long for modern CPUs,

အရမ်းများနေပါသေးတယ်။

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

ဒါ့ကြောင့် လျှပ်ငြိမ် RAM ကလုပ်တဲ့ သေးငယ်ပြီး လျင်မြန်တဲ့

made from static RAM.

အတွင်းပိုင်း Memory Cache လည်းရှိနေပါတယ်

That's usually made up of six interlocked transistors

ဒါကို ပြန်အားဖြည့်ဖို့မလိုတဲ့ အချင်းချင်းချိတ်ဆက်ထားတဲ့

which don't need refreshing.

ထရန်စစ္စတာ ခြောက်ခုနဲ့ များသောအားဖြင့် ပြုလုပ်ထားပါတယ်

SRAM is the fastest memory in a computer system,

SRAM က ကွန်ပျူတာစနစ်တစ်ခုလုံးမှာ အမြန်ဆုံးမှတ်ဉာဏ်ဖြစ်သလို

but also the most expensive,

ဈေးအကြီးဆုံးအရာလည်းဖြစ်ပါတယ်။

and takes up three times more space than DRAM.

DRAM ထက်လည်း နေရာကို သုံးဆ ပိုယူပါတယ်။

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

ဒါပေမဲ့ RAM နဲ့ Cache ဟာ အားဝင်နေစဉ်မှာသာ အချက်အလက်တွေကို သိမ်းထားနိုင်ပါတယ်

For data to remain once the device is turned off,

စက်ပိတ်သွားသည့်တိုင် အချက်အလက်တွေ ဆက်တည်ရှိနေဖို့အတွက်

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

ဒါကို အဓိကအမျိုးအစားသုံးခုနဲ့လာတဲ့ ရေရှည်သိမ်းထားလို့ရတဲ့

သိုလှောင်မှုထဲကို ရွှေ့ပြောင်းပေးရပါမယ်။

which comes in three major types.

In magnetic storage, which is the cheapest,

ဈေးအပေါဆုံး သံလိုက် သိုလှောင်မှုထဲမှာဆို

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

အချက်အလက်တွေက လည်နေတဲ့ သံလိုက်နဲ့အုပ်ထားတဲ့ အချပ်ပြားပေါ်မှာ

သံလိုက်ပုံစံအနေနဲ့ သိမ်းဆည်းခံထားရပါတယ်

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

ဒါပေမဲ့ အချက်အလက်တွေရှိနေတဲ့နေရာဆီ အချပ်ပြားလည်ရမှာဖြစ်တာကြောင့်

in order to be read,

ဖတ်နိုင်ဖို့ဆိုရင်

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

ဒီ drive တွေရဲ့ နှေးကွေးမှူက DRAM ထက် ပိုပြီး အဆ ၁ သိန်း နှေးနေမှာပါ။

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

တစ်ဖက်မှာတော့ DVD နဲ့ Blu-ray လို လေဆာရောင်ခြည်သုံး Storage တွေက

also uses spinning discs,

လည်နေပေမဲ့ ရောင်ပြန်မျက်နှာပြင်ရှိတဲ့ အချပ်ပြားတွေကို သုံးထားပါတယ်

but with a reflective coating.

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

Bits တွေကို လေဆာနဲ့ဖတ်နိုင်တဲ့ ဆေးတစ်မျိုးကိုသုံးပြီး

လင်း/မှောင်တဲ့ အစက်‌တွေအနေနဲ့ ကုဒ်သွင်းထားပါတယ်

While optical storage media are cheap and removable,

အလင်းသုံး သိုလှောင်မှု ကြားခံတွေက ဈေးသက်သာပြီး ဖြုတ်ရလွယ်ကူပေမဲ့

they have even slower latencies than magnetic storage

သံလိုက် သိုလှောင်မှု ထက်တောင် ပိုနှေးတဲ့ latency ရှိသလို

and lower capacity as well.

ဝင်ဆန့်နိုင်တဲ့ နေရာပမာဏကလည်း နည်းပါတယ်

နောက်ဆုံးအနေနဲ့ကတော့ အသစ်ဆုံးနဲ့အမြန်ဆုံး ရေရှည် သိုလှောင်မှု အမျိုးအစားတွေကတော့

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

အလင်းချောင်းနဲ့တူတဲ့ Solid-state drives တွေဖြစ်ပါတယ်။

like flash sticks.

These have no moving parts,

ဒါတွေမှာ ရွေ့လျားနေတဲ့ အစိတ်အပိုင်းတွေမရှိပါဘူး။

instead using floating gate transistors

အဲ့အစား သူတို့ရဲ့အထူးဒီဇိုင်းဆွဲထားတဲ့ အတွင်းပိုင်းဖွဲ့စည်းပုံအထဲက

that store bits by trapping or removing electrical charges

လျှပ်စစ် ဓာတ်အားတွေကို သိမ်းထားတဲ့နည်း ဒါမဟုတ် ဖယ်ရှားပစ်တဲ့နည်းနဲ့

within their specially designed internal structures.

bits တွေကို သိမ်းဆည်းထားတဲ့ Floating gate transistors ကိုသုံးထားပါတယ်

So how reliable are these billions of bits?

ဒါဆို ဒီဘီလီယံချီတဲ့ bits တွေက ဘယ်လောက်ထိယုံကြည်စိတ်ချရလဲ

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

ကျွန်ုပ်တို့ကကွန်ပြူတာမှတ်ဉာဏ်ကို တည်မြဲပြီး အမြဲတမ်းကြာရှည်ခံနိုင်တယ်လို့

ထင်မြင်လေ့ရှိကြပါတယ်

but it actually degrades fairly quickly.

တကယ်တော့ ၎င်းက အရည်အသွေးကျတာ မြန်ပါတယ်

The heat generated from a device and its environment

စက်က ထုတ်တဲ့ အပူရှိန်နဲ့ ၎င်းရဲ့ပတ်ဝန်းကျင်က

Hard drive တွေကို တဖြေးဖြေးနဲ့ သံလိုက်အားလျော့ကျစေသလို

will eventually demagnetize hard drives,

degrade the dye in optical media,

လေဆာသုံး Media က ဆေးကို ပျက်စီးစေပြီး

and cause charge leakage in floating gates.

Floating gateတွေမှာ ဓာတ်အားစိမ့်ထွက်တာကို ဖြစ်ပေါ်စေပါတယ်

Solid-state drive တွေမှာ အားနည်းချက်နောက်တစ်ခုရှိပါသေးတယ်

Solid-state drives also have an additional weakness.

Floating gate transistors တွေကို ဆက်တိုက်ဆိုသလိုသွားသုံးနေခြင်းက

Repeatedly writing to floating gate transistors corrodes them,

၎င်းတို့ကို ဆွေးမြေ့စေပြီး တဖြေးဖြေးနဲ့ အသုံးမဝင်တော့တဲ့အထိ ဖြစ်လာနိုင်ပါတယ်

eventually rendering them useless.

With data on most current storage media

သက်တမ်း ၁၀ နှစ်အောက်ပဲ ရှိတဲ့လက်ရှိ သိုလှောင်မှု ကြားခံတွေက အချက်အလက်တွေနဲ့

having less than a ten-year life expectancy,

scientists are working to exploit the physical properties of materials

သိပ္ပံပညာရှင်တွေက မှတ်ဉာဏ်စက်ကိရိယာတွေကို ပိုလျင်မြန်အောင်၊ ပိုသေးအောင်နဲ့

down to the quantum level

ပိုကြာရှည်ခံနိုင်အောင် ပြုလုပ်ဖို့ မျှော်လင့်ချက်နဲ့

in the hopes of making memory devices faster,

ပစ္စည်းတွေရဲ့ရုပ်ပိုင်းဆိုင်ရာဂုဏ်သတ္တိကို ကွမ်တမ်အဆင့်ထိသုံးနိုင်ဖို့ကြိုးစားနေပါတယ်

smaller,

and more durable.

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

အခုတော့ ထာဝရရှင်သန်ခြင်းကို

လူသားတွေရော၊ ကွန်ပျူတာတွေရော လက်လှမ်းမမှီနိုင်သေးပါဘူး။