How computer memory works - Kanawat Senanan

Hur datorns minne fungerar - Kanawat Senanan

Översättare: Désirée Nordlund Granskare: Annika Bidner

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

På många sätt gör våra minnen oss till de vi är,

de hjälper oss att minnas vårt förflutna,

helping us remember our past,

learn and retain skills,

lära oss och behålla kunskaper,

and plan for the future.

och planera för framtiden.

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

Och för de datorer som ofta agerar som en förlängning av oss själva

memory plays much the same role,

spelar minnet till stor del samma roll

whether it's a two-hour movie,

oavsett om det är en långfilm,

a two-word text file,

en liten textfil med två ord

or the instructions for opening either,

eller instruktionerna för att läsa någon av dem,

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

är allt i ett datorminne uppbyggt av bitar

or binary digits.

eller binära siffor.

Each of these is stored in a memory cell

Var och en av dem är lagrad i en minnescell

that can switch between two states for two possible values,

som kan växla mellan två lägen för två möjliga värden,

0 and 1.

0 och 1.

Files and programs consist of millions of these bits,

Filer och program består av miljoner av dessa bitar

all processed in the central processing unit,

alla processade i en central processenhet,

or CPU,

eller CPU,

that acts as the computer's brain.

som fungerar som datorns hjärna.

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

Och medan det antal bitar som behöver bearbetas växer exponentiellt,

computer designers face a constant struggle

utkämpar datorkonstruktörer en konstant kamp

between size, cost, and speed.

mellan storlek, kostnad och hastighet.

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

Precis som oss, har datorer ett korttidsminne för pågående aktivitet

and long-term memory for more permanent storage.

och ett långtidsminne för mer permanent lagring.

When you run a program,

När du kör ett program

your operating system allocates area within the short-term memory

allokerar operativsystemet utrymme i korttidsminnet

for performing those instructions.

för att köra dess instruktioner.

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

När du trycker på en tangent i en ordbehandlare till exempel

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

går CPUn till en av dessa platser för att hämta bitar av data.

It could also modify them, or create new ones.

Den kan också modifiera dem eller skapa nya.

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

Tiden det tar kallas minnesfördröjning.

And because program instructions must be processed quickly and continuously,

Och för att programinstruktioner måste hanteras snabbt och utan fördröjning

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

kan korttidsminnet läsas i vilken ordning som helst

hence the name random access memory.

därav namnet RAM - random access memory.

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

Det vanligaste typen av RAM är dynamiskt RAM, eller DRAM.

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

Där består varje minnescell av en liten transistor och en kondensator

that store electrical charges,

som lagrar elektrisk laddning,

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

där 0 är ingen laddning och 1 är laddad.

Such memory is called dynamic

Ett sådant minne kallas dynamiskt

because it only holds charges briefly before they leak away,

därför att det håller laddningen under kort tid innan den tappas,

requiring periodic recharging to retain data.

vilket kräver omladdning med jämna mellanrum för att behålla datan.

But even its low latency of 100 nanoseconds

Men även dess korta minnesfördröjning på 100 nanosekunder

is too long for modern CPUs,

är för lång för en modern CPU,

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

så det finns en liten intern minnesbuffert med hög hastighet

made from static RAM.

gjord av statiskt RAM-minne.

That's usually made up of six interlocked transistors

Det är gjort av sex sammanlänkade transistorer

which don't need refreshing.

som inte behöver laddas om.

SRAM is the fastest memory in a computer system,

SRAM är det snabbaste minnet i en dator,

but also the most expensive,

men också det dyraste

and takes up three times more space than DRAM.

och tar upp tre gånger så mycket utrymme som DRAM.

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

Men RAM och cacheminne kan bara behålla data så länge de har ström.

For data to remain once the device is turned off,

För att data ska vara kvar när datorn stängs av

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

måste den föras över till långtidslagring,

which comes in three major types.

som finns i tre olika typer.

In magnetic storage, which is the cheapest,

I magnetisk lagring, som är billigast,

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

lagras data som ett magnetiskt mönster på en snurrande skiva med magnetisk film.

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

Men eftersom skivan måste snurra till det ställe där datan är sparad

in order to be read,

för att kunna läsas,

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

är minnesfördröjningen 100 000 gånger längre än för DRAM.

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

Å andra sidan, optisk lagring som DVD och Blu-ray

also uses spinning discs,

använder också snurrande skivor,

but with a reflective coating.

men med en reflekterade film.

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

Bitar kodas in som ljusa och mörka fläckar med en färg som kan läsas med en laser.

While optical storage media are cheap and removable,

Även om optisk lagring är billig och flyttbar,

they have even slower latencies than magnetic storage

är den till och med långsammare än magnetisk lagring

and lower capacity as well.

och har även lägre kapacitet.

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

Till sist, den nyaste och snabbaste typen av långtidsminne är SSD-minnen,

like flash sticks.

som USB-stickor.

These have no moving parts,

De har inga rörliga delar

instead using floating gate transistors

utan använder istället transitorer med "floating gate"

that store bits by trapping or removing electrical charges

som lagrar bitar genom att fånga eller släppa elektriska laddningar

within their specially designed internal structures.

inom sin specialdesignade interna struktur.

So how reliable are these billions of bits?

Hur tillförlitliga är dessa miljarder av bitar?

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

Vi vill gärna tro att datorminne är stabilt och permanent,

but it actually degrades fairly quickly.

men det degenererar ganska fort.

The heat generated from a device and its environment

Värmen som genereras från datorn och dess omgivning

will eventually demagnetize hard drives,

kommer till slut att avmagnetisera hårddiskarna,

degrade the dye in optical media,

försämra färgen i optisk media

and cause charge leakage in floating gates.

och orsaka läckage i "floating gates"

Solid-state drives also have an additional weakness.

SSD-minnen har ytterligare en svaghet.

Repeatedly writing to floating gate transistors corrodes them,

Att skriva upprepade gånger till en "floating gate"-transistor

eventually rendering them useless.

sliter ner dem och gör dem till slut oanvändbara.

With data on most current storage media

Eftersom data

på det senaste lagringsmediet

having less than a ten-year life expectancy,

har en förväntad livslängd på mindre än tio år,

scientists are working to exploit the physical properties of materials

arbetar vetenskapsmännen på att utforska fysiska förutsättningar för material

down to the quantum level

ner på kvantnivå

in the hopes of making memory devices faster,

med hoppet att kunna göra minnen som är snabbare,

smaller,

mindre,

and more durable.

och mer hållbara.

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

För stunden är odödlighet utom räckhåll, både för människor och datorer.