How computer memory works - Kanawat Senanan

Перекладач: Inna Fedorenko Утверджено: Khrystyna Romashko

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

Багатьма способами наша пам'ять робить нас тими, ким ми є,

helping us remember our past,

допомагаючи пам'ятати минуле,

learn and retain skills,

навчатись та здобувати навички,

and plan for the future.

планувати майбутнє.

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

І для комп'ютера, який часто діє як розширена версія нас самих

memory plays much the same role,

пам'ять грає таку саму роль.

whether it's a two-hour movie,

Чи це двогодинне кіно,

a two-word text file,

чи файл із двох слів,

or the instructions for opening either,

чи інструкції для відкриття файлу,

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

все в пам'яті комп'ютера приймає форму базових одиниць під назвою біти,

or binary digits.

чи двійкові числа.

Each of these is stored in a memory cell

Кожне з них зберігається в клітині пам'яті,

that can switch between two states for two possible values,

яка перемикається між двома станами, двома можливими даними,

0 and 1.

0 та 1.

Files and programs consist of millions of these bits,

Файли та програми складаються із мільйонів цих біт,

all processed in the central processing unit,

які обробляються в центральному процесорі,

or CPU,

чи ЦП,

that acts as the computer's brain.

який функціонує як мозок комп'ютера.

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

І коли число бітів, які потребують обробки, зростає в геометричній прогресії,

computer designers face a constant struggle

комп'ютерні розробники стикаються з постійною проблемою

between size, cost, and speed.

між розміром, коштом та швидкістю.

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

Як і у нас, у комп'ютерів є короткострокова пам'ять для негайних завдань

and long-term memory for more permanent storage.

та довгострокова пам'ять для постійного зберігання.

When you run a program,

Коли ви вмикаєте програму,

your operating system allocates area within the short-term memory

ваша операційна система призначає місце у короткостроковій пам'яті

for performing those instructions.

для виконання цих інструкцій.

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

Наприклад, коли ви натискаєте кавішу у текстовому процесорі,

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

ЦП дає доступ до цих місць, щоб повернути біти даних.

It could also modify them, or create new ones.

Він також може змінити їх або створити нові.

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

Потрібний на це час зветься латентністю пам'яті.

And because program instructions must be processed quickly and continuously,

Оскільки інструкції програми мають оброблятись швидко та постійно,

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

всі локації у межах короткострокової пам'яті можуть бути доступні будь-коли,

hence the name random access memory.

тому команда довільно отримує доступ до пам'яті.

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

Найбільш відомий тип ОЗП - це динамічна ОЗП чи ДПЗП.

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

Тому кожна клітина пам'яті має тонкий транзистор чи конденсатор,

that store electrical charges,

який зберігає електричні заряди,

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

0 - коли немає заряду, чи 1 - коли заряджений.

Such memory is called dynamic

Така пам'ять зветься динамічною,

because it only holds charges briefly before they leak away,

тому що швидко утримує заряди перед тим, як вони зникнуть,

requiring periodic recharging to retain data.

вимагаючи періодичної перезарядки для збереження даних.

But even its low latency of 100 nanoseconds

Та навіть його низька латентність 100 наносекунд

is too long for modern CPUs,

занадто довга для сучасник ЦП,

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

тому існує щемаленький високошвидкісний внутрішній кеш,

made from static RAM.

зроблений зі статичної ОЗП.

That's usually made up of six interlocked transistors

Він зазвичай зроблений із шести централізованих транзисторів,

which don't need refreshing.

які не потрібно оновлювати.

SRAM is the fastest memory in a computer system,

СОЗП - це найшвидша пам'ять у комп'ютерній системі,

but also the most expensive,

а також найдорожча,

and takes up three times more space than DRAM.

і займає втричі більше простору, ніж ДПЗП.

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

Та ОЗП і кеш можуть тримати дані, настільки у них є на те потужності.

For data to remain once the device is turned off,

Щоб дані залишались, коли пристрій вимкнено,

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

вони мусять бути передані до довгострокового сховища,

which comes in three major types.

яке розділене на три головні типи.

In magnetic storage, which is the cheapest,

У магнітному накопичувачі, котрий є найдешевшим,

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

дані зберігаються як магнітна схема на диску, покритому магнітною плівкою.

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

Але оскільки диск мусить обертатись до місця, де розташовані дані,

in order to be read,

щоб їх змогли прочитати,

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

латентність таких приводів в 100 000 раз повільніша, ніж ДПЗП.

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

З іншого боку, оптичні сховища як DVD чи Blu-ray

also uses spinning discs,

також використовують диски, які крутяться,

but with a reflective coating.

але з відбиваючою поверхнею.

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

Біти кодуються в темні та чорні точки, використовуючи фарбу, яку зчитує лазер.

While optical storage media are cheap and removable,

Хоч оптичні носії для зберігання є дешевими та змінними,

they have even slower latencies than magnetic storage

та у них ще повільніша латентність, ніж у магнітному накопичувачі

and lower capacity as well.

і нижча потужність.

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

Найновіші та найшвидші довгострокові сховища - це твердотілі диски,

like flash sticks.

наприклад, флешки.

These have no moving parts,

У них немає рухомих частин,

instead using floating gate transistors

натомість є транзистори з плаваючим затвором,

that store bits by trapping or removing electrical charges

які зберігають біти, захоплюючи чи видаляючи електричні заряди

within their specially designed internal structures.

у межах спеціально сконструйованих внутрішніх структур.

So how reliable are these billions of bits?

Наскільки надійними є ці мільярди бітів?

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

Ми звикли думати, що пам'ять комп'ютера стабільна та постійна,

but it actually degrades fairly quickly.

але вона може дуже швидко погіршуватись.

The heat generated from a device and its environment

Тепло, яке йде від пристрою, та його середовище

will eventually demagnetize hard drives,

розмагнічують жорсткий диск,

degrade the dye in optical media,

пошкоджують фарбу в оптичному накопичувачі

and cause charge leakage in floating gates.

та спричиняють витік заряду із плаваючих затворів.

Solid-state drives also have an additional weakness.

Твердотілі диски мають ще один недолік.

Repeatedly writing to floating gate transistors corrodes them,

Постійне записування на транзистори плаваючих затворів роз'їдає їх

eventually rendering them useless.

і робить непридатними до використання.

With data on most current storage media

Із даними на найсучасніших накопичувачах

having less than a ten-year life expectancy,

із тривалістю роботи менше 10 років,

scientists are working to exploit the physical properties of materials

науковці працюють над розширенням фізичних властивостей матеріалів

down to the quantum level

аж до квантового рівня

in the hopes of making memory devices faster,

в надії зробити пристрої пам'яті швидшими,

smaller,

меншими

and more durable.

та витривалішими.

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

Безсмертя залишається поза досяжністю як для комп'ютерів, так і для людей.