How computer memory works - Kanawat Senanan

Tradutor: Catarina Palas Revisora: Margarida Ferreira

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

As nossas memórias definem-nos de várias formas:

helping us remember our past,

ajudam-nos a recordar o nosso passado,

learn and retain skills,

a aprender e a reter competências

and plan for the future.

e a planear para o futuro.

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

Tal como os computadores agem, muitas vezes,

como extensões de nós mesmos,

memory plays much the same role,

a memória desempenha o mesmo papel,

quer seja um filme de duas horas,

whether it's a two-hour movie,

a two-word text file,

um ficheiro de texto de duas palavras

or the instructions for opening either,

ou as instruções para abrir ambos,

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

tudo o que existe na memória de um computador

assume a forma de unidades básicas designadas por bits

or binary digits.

ou dígitos binários.

Each of these is stored in a memory cell

Cada uma destas unidades é armazenada numa célula de memória

that can switch between two states for two possible values,

capaz de alternar entre dois estados em dois valores possíveis,

0 and 1.

0 e 1.

Files and programs consist of millions of these bits,

Os ficheiros e os programas são compostos por milhões destes bits,

all processed in the central processing unit,

todos eles processados numa unidade de processamento central,

or CPU,

ou CPU,

that acts as the computer's brain.

que age como o cérebro do computador.

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

À medida que o número de bits que é necessário processar

aumenta de forma exponencial,

computer designers face a constant struggle

os designers de computadores enfrentam uma luta constante

between size, cost, and speed.

entre tamanho, custo e velocidade.

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

Como nós, os computadores têm uma memória de curto-prazo

para as tarefas imediatas

and long-term memory for more permanent storage.

e uma memória de longo-prazo para um armazenamento mais permanente.

When you run a program,

Quando se executa um programa,

your operating system allocates area within the short-term memory

o sistema operativo atribui uma área da memória de curto-prazo

for performing those instructions.

para processar as instruções.

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

Por exemplo, quando se prime uma tecla num processador de texto,

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

a CPU acede a um destes locais para recuperar bits de dados.

It could also modify them, or create new ones.

Também pode modificá-los ou criar novos.

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

O tempo que isto demora designa-se latência de memória.

And because program instructions must be processed quickly and continuously,

Como as instruções dos programas

têm de ser processadas de forma rápida e contínua,

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

na memória de curto-prazo

pode-se aceder a todos os locais por qualquer ordem,

hence the name random access memory.

daí o nome memória de acesso aleatório (RAM).

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

O tipo de RAM mais comum é a RAM dinâmica, ou DRAM.

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

Na DRAM, cada célula da memória

é composta por um transístor minúsculo e por um condensador

that store electrical charges,

que armazenam as cargas elétricas,

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

um 0 quando não existe carga ou um 1 quando existe.

Such memory is called dynamic

Esta memória designa-se dinâmica

because it only holds charges briefly before they leak away,

porque armazena as cargas durante pouco tempo

antes de se dispersarem,

requiring periodic recharging to retain data.

o que requer recargas periódicas para reter os dados.

But even its low latency of 100 nanoseconds

Mesmo esta latência reduzida de 100 nanossegundos

is too long for modern CPUs,

é demasiado longa para as CPU modernas,

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

por isso também há uma pequena cache

de memória interna de alta velocidade

made from static RAM.

feita de RAM estática.

That's usually made up of six interlocked transistors

Normalmente, é composta por seis transístores interligados

which don't need refreshing.

que não requerem atualização.

SRAM is the fastest memory in a computer system,

A SRAM é a memória mais rápida de um sistema de computador,

but also the most expensive,

mas também é a mais cara

and takes up three times more space than DRAM.

e ocupa três vezes mais espaço do que a DRAM.

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

Mas a RAM e a cache só conseguem reter dados se estiverem a receber energia.

For data to remain once the device is turned off,

Para manter os dados depois de desligar o dispositivo,

é necessário transferi-los

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

para um dispositivo de armazenamento a longo-prazo,

which comes in three major types.

que se pode dividir em três tipos.

In magnetic storage, which is the cheapest,

No armazenamento magnético — o mais barato —

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

os dados são armazenamos como um padrão magnético

num disco em rotação revestido com uma película magnética.

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

Uma vez que o disco deve rodar até onde os dados se encontram

in order to be read,

para que possam ser lidos,

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

a latência deste tipo de unidades é cem mil vezes inferior à da DRAM.

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

Por outro lado, o armazenamento de base ótica, como os DVD e Blu-Ray,

also uses spinning discs,

também utiliza discos em rotação,

but with a reflective coating.

mas com um revestimento refletor.

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

Os bits são codificados como pontos claros e escuros

com uma tinta que pode ser lida por um laser.

While optical storage media are cheap and removable,

Embora os suportes de armazenamento ótico sejam baratos e amovíveis,

they have even slower latencies than magnetic storage

possuem latências ainda mais reduzidas do que o armazenamento magnético,

and lower capacity as well.

bem como uma menor capacidade.

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

Finalmente, os tipos mais rápidos e recentes

de armazenamento a longo-prazo são as unidades de estado sólido,

like flash sticks.

como as pens USB.

These have no moving parts,

Não possuem peças móveis,

instead using floating gate transistors

em vez disso, utilizam transístores de porta flutuante

that store bits by trapping or removing electrical charges

que armazenam bits ao recolher ou remover cargas elétricas

within their specially designed internal structures.

nas respetivas estruturas internas especialmente concebidas para tal.

So how reliable are these billions of bits?

Estes milhares de milhões de bits são fiáveis?

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

Temos tendência para pensar que a memória dos computadores é estável e permanente,

but it actually degrades fairly quickly.

mas na verdade degrada-se de forma relativamente rápida.

The heat generated from a device and its environment

O calor gerado por um dispositivo e o respetivo ambiente

will eventually demagnetize hard drives,

acaba por desmagnetizar os discos duros,

degrade the dye in optical media,

degradar a tinta no suporte ótico

and cause charge leakage in floating gates.

e causar fugas de carga em portas flutuantes.

Solid-state drives also have an additional weakness.

As unidades de estado sólido também têm mais uma vulnerabilidade.

Repeatedly writing to floating gate transistors corrodes them,

A escrita repetida nos transístores de porta flutuante corrói os mesmos,

eventually rendering them useless.

o que acaba por os tornar inúteis.

With data on most current storage media

Como os dados nos suportes de armazenamento mais atuais

having less than a ten-year life expectancy,

têm menos de 10 anos de vida útil,

scientists are working to exploit the physical properties of materials

os cientistas estão a tentar explorar as propriedades físicas de materiais

down to the quantum level

até ao nível quântico dos mesmos,

in the hopes of making memory devices faster,

na esperança de tornar os dispositivos de memória mais rápidos

smaller,

mais pequenos e mais resistentes.

and more durable.

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

Por enquanto, a imortalidade está fora do alcance

tanto para os seres humanos como para os computadores.