Во многих отношениях наша память делает нас теми, кем мы являемся. Она помогает нам фиксировать прошлое, получить новые навыки и сохранять их и планировать будущее. Для компьютеров, которые часто выступают, как продолжение нас самих память играет примерно такую же роль. Будто восьмичасовой фильм, тексты с двух слов или команда открыть все в компьютере принимает форму базовых элементов – битов или двоичных чисел. Каждый бит храниться в ячейки памяти, которая может переключаться между двумя возможными значениями ноль и единица.

Память компьютера

Файлы и программы состоят из миллионов битов, которые обрабатываются в центральном процессорном устройстве ЦПУ, который играет роль мозга компьютера. И поскольку количество битов, которых необходимо обработать растет в геометрической прогрессии разработчики компьютеров постоянно сталкиваются с проблемой выбора размера, цены и скорости. Как и у нас у компьютеров есть кратковременная память, оперативная память, память для непосредственных задач и долговременная память для постоянного хранения данных.

Когда вы запускаете программу операционные системы выделяют место в оперативной памяти для выполнения нужных команд. Например, когда вы нажимаете клавишу в текстовом редакторе ЦПУ, обращается к ячейкам оперативной памяти чтобы получить биты информации. Он может также изменять их и создавать новые. Время, необходимое для этой операции, называется временной задержкой или латентностью памяти и поскольку программные команды должны обрабатываться быстро и постоянно, ЦПУ обращается к ячейкам оперативной памяти в произвольном порядке от сюда и название RAM (Random Access Memory).

Самый распространенный тип RAM динамическая RAM или DRAM. В ней каждая ячейка памяти состоит из маленького транзистора и конденсатора которые хранят электрический заряд, ноль, когда заряда нет и единица, когда он есть. Такая память называется динамическая, потому что она недолго хранить заряд, перед тем как он погаснет и ее необходимо подзаряжать, чтобы не потерять данные. Даже маленькая временная задержка в сто наносекунд слишком велика для современных ЦПУ, поэтому также существует маленький высокоскоростной кэш внутренней памяти, состоящий из статической RAM.

Он обычно состоит из шести соединенных друг с другом транзисторов, которым не нужна подзарядка. SRAM является самой быстрой памятью в компьютере, но в тоже время и самой дорогой и занимает в три раза больше места, чем DRAM. Но RAMы кэша хранят данные только пока есть питание. Чтобы сохранить данные, когда устройство выключено их необходимо переместить на устройство, долгосрочного хранения которое представлено тремя основными типами и на магнитном запоминающем устройстве самом дешевом. Данные хранятся в виде магнитного изображения на вращающемся диски.

Информация кодируется при помощи магнитной пленки, но поскольку диск должен повернуться так чтобы считались нужные данные задержка в таком приводи в сто тысяч раз больше чем у DRAM. С другой стороны, оптические устройства хранения, например, DVD или Blu-Ray также представляют собой вращающийся диск, но с отражающим покрытием. Биты, изображены при помощи красителя виде светлых и темных точек, которые считываются лазером.

Хотя оптические носители, недорогие и легко заменяемые задержка передачи данных в них еще больше, чем в магнитных устройствах к тому же их емкость меньше. И наконец, самый новый и самый быстрый тип устройств долгосрочного хранения данных твердотельный накопитель, такой как флэшка. В таких устройствах нет вращающихся частей, но есть транзистор, с плавающим затвором, который захватывает или гасит электрические заряды внутри своей особой структуры.

И так насколько надежно эти миллиарды битов? Мы привыкли думать, что компьютерная память устойчивая, постоянна, но она довольно быстро приходит в негодность. Тепло производимое устройством и внешней средой со временем размагничивает жесткий диск, портит краситель на оптических носителях и вызывает утечку зарядов в плавающим затворе.

У твердотельных накопителей есть еще одна слабость - постоянные перезаписи данных вызывает коррозию на плавающем затворе в итоге приводя устройство в негодность. Сейчас большинство устройств хранения данных рассчитаны на менее десяти лет работы. Ученые работают над усовершенствованием физических свойств материалов на квантовом уровне надеясь сделать устройства хранения данных быстрее, меньше и прочнее. На данный момент бессмертие не доступна как для людей, так и для компьютеров.