How computer memory works - Kanawat Senanan

Tłumaczenie: Paulina Kaniewska Korekta: Ola Królikowska

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

Na wiele różnych sposobów pamięć sprawia, że jesteśmy, kim jesteśmy.

Dzięki niej mamy dostęp do przeszłości,

helping us remember our past,

możemy uczyć się nowych rzeczy

learn and retain skills,

and plan for the future.

i planować przyszłość.

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

W komputerach, które są często przedłużeniem nas samych,

memory plays much the same role,

pamięć pełni te same funkcje.

whether it's a two-hour movie,

Zarówno dwugodzinny film,

a two-word text file,

jak krótki plik tekstowy

or the instructions for opening either,

albo instrukcja otwarcia odtwarzacza czy edytora,

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

w pamięci komputera mają postać bitów, czyli podstawowych jednostek informacji

or binary digits.

zwanych też cyframi dwójkowymi.

Each of these is stored in a memory cell

Bity są przechowywane w komórkach pamięci,

that can switch between two states for two possible values,

które mogą zmieniać stan i przyjmować jedną z dwóch wartości,

0 and 1.

0 albo 1.

Pliki i programy składają się z milionów bitów

Files and programs consist of millions of these bits,

all processed in the central processing unit,

przetwarzanych w centralnej jednostce obliczeniowej,

or CPU,

czyli w procesorze,

that acts as the computer's brain.

który stanowi mózg komputera.

Ponieważ liczba przetwarzanych bitów rośnie wykładniczo,

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

computer designers face a constant struggle

konstruktorzy komputerów muszą ciągle wybierać,

between size, cost, and speed.

co jest ważniejsze: rozmiar, cena czy szybkość.

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

Podobnie jak ludzie komputery mają pamięć krótkotrwałą do bieżących zadań

and long-term memory for more permanent storage.

i pamięć długotrwałą do magazynowania danych.

When you run a program,

Kiedy uruchamiamy program,

your operating system allocates area within the short-term memory

system operacyjny rezerwuje obszar w obrębie pamięci krótkotrwałej,

for performing those instructions.

żeby wykonać zawarte tam instrukcje.

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

Na przykład kiedy naciskamy klawisz, żeby coś napisać w edytorze tekstu,

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

procesor zyskuje dostęp do bitów danych zapisanych w odpowiedniej lokalizacji.

It could also modify them, or create new ones.

Może też je zmodyfikować albo stworzyć nowe.

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

Czas potrzebny do wykonania każdej z tych operacji nazywamy latencją.

And because program instructions must be processed quickly and continuously,

A ponieważ instrukcje zawarte w programie procesor wykonuje szybko i bez przerwy,

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

lokalizacje w pamięci krótkotrwałej odczytywane są w dowolnej kolejności.

hence the name random access memory.

Stąd nazwa RAM, czyli “random access memory”.

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

Najczęściej spotykanym typem pamięci RAM jest pamięć dynamiczna zwana też DRAM.

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

Każda komórka tej pamięci składa się z maleńkiego tranzystora i kondensatora,

that store electrical charges,

który magazynuje ładunki elektryczne.

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

Stan 0 jest wtedy, kiedy nie ma napięcia, a 1 kiedy jest napięcie.

Such memory is called dynamic

Pamięć tę nazywamy dynamiczną,

because it only holds charges briefly before they leak away,

dlatego że kondensator jest w stanie utrzymać ładunek tylko przez krótki czas,

requiring periodic recharging to retain data.

a zachowanie danych wymaga okresowego doładowywania.

But even its low latency of 100 nanoseconds

Jednak nawet latencja rzędu 100 nanosekund

is too long for modern CPUs,

to zbyt dużo dla nowoczesnego procesora,

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

dlatego mamy też szybką pamięć podręczną o małej pojemności.

made from static RAM.

To pamięć statyczna, SRAM.

That's usually made up of six interlocked transistors

SRAM składa się zwykle z sześciu połączonych tranzystorów,

which don't need refreshing.

których nie trzeba odświeżać.

SRAM is the fastest memory in a computer system,

SRAM jest najszybszą, ale i najdroższą pamięcią w komputerze.

but also the most expensive,

and takes up three times more space than DRAM.

Zajmuje też trzykrotnie więcej miejsca niż DRAM.

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

RAM i pamięć podręczna przechowują dane tylko do czasu wyłączenia zasilania.

For data to remain once the device is turned off,

Żeby zachować dane na dłużej, trzeba je przenieść na nośnik,

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

który umożliwia długoterminowe przechowywanie.

which comes in three major types.

Są trzy rodzaje takich nośników.

In magnetic storage, which is the cheapest,

W nośnikach magnetycznych, najtańszych z tych trzech,

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

dane są przechowywane na płycie pokrytej warstwą materiału magnetycznego.

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

Ponieważ odczyt danych wymaga, żeby dysk obrócił się do miejsca, gdzie są zapisane,

in order to be read,

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

te nośniki są 100 tysięcy razy wolniejsze niż DRAM.

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

Do zapisu optycznego, takiego jak DVD czy Blu-ray,

also uses spinning discs,

używane są też wirujące krążki,

but with a reflective coating.

ale te mają powłokę odbijającą światło.

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

Bity zakodowane jako jasne i ciemne plamki są odczytywane przez laser.

While optical storage media are cheap and removable,

Chociaż nośniki optyczne są tanie i przenośne,

they have even slower latencies than magnetic storage

są wolniejsze i mają mniejszą pojemność niż nośniki magnetyczne.

and lower capacity as well.

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

Najnowszym i najszybszym wynalazkiem jest dysk półprzewodnikowy SSD,

czyli Solid State Drive, na przykład w pendrivie.

like flash sticks.

These have no moving parts,

Te nośniki się nie obracają.

instead using floating gate transistors

Wykorzystuje się stosowane w nich tranzystory z bramką pływającą,

that store bits by trapping or removing electrical charges

która przechowuje bity, wyłapując i uwalniając ładunki elektryczne

within their specially designed internal structures.

w obrębie specjalnie zaprojektowanego układu.

So how reliable are these billions of bits?

Czy możemy polegać na tych miliardach bitów?

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

Często myślimy, że pamięć komputera jest czymś stałym i niezmiennym,

but it actually degrades fairly quickly.

ale tak naprawdę niszczeje dość szybko.

The heat generated from a device and its environment

Ciepło wytwarzane przez urządzenie i to pochodzące z otoczenia

will eventually demagnetize hard drives,

sprawia, że dyski twarde w końcu się rozmagnesują,

degrade the dye in optical media,

barwniki na nośnikach optycznych wyblakną,

and cause charge leakage in floating gates.

a w bramkach pływających dojdzie do wycieku ładunków.

Solid-state drives also have an additional weakness.

Dyski SSD mają jeszcze jedną słabość.

Repeatedly writing to floating gate transistors corrodes them,

Wielokrotnie powtarzana operacja zapisu powoduje korozję tranzystorów,

eventually rendering them useless.

aż w końcu stają się bezużyteczne.

With data on most current storage media

Ponieważ żywotność dostępnych obecnie nośników danych nie przekracza 10 lat,

having less than a ten-year life expectancy,

scientists are working to exploit the physical properties of materials

naukowcy pracują nad wykorzystaniem właściwości fizycznych materiałów

down to the quantum level

na poziomie kwantowym,

in the hopes of making memory devices faster,

żeby nośniki pamięci były szybsze,

smaller,

mniejsze

and more durable.

i bardziej wytrzymałe.

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

Póki co nieśmiertelność pozostaje poza zasięgiem i ludzi, i komputerów.