Во многом именно память
делает нас теми, кто мы есть,

помогает помнить прошлое,

учиться новым навыкам, не забывать их

и строить планы на будущее.

Для компьютеров, которые зачастую
являются продолжением нас самих,

память играет ту же роль:

будь то двухчасовой фильм,

текстовый файл с парой слов

или программные команды —

в памяти компьютера всё принимает 
форму базовых элементов, битов,

или так называемых двоичных чисел.

Каждый бит хранится в ячейке памяти

и может переключаться
между двумя возможными значениями:

0 или 1.

Файлы и программы состоят 
из миллионов таких битов,

которые обрабатываются 
в центральном процессоре,

или сокращённо ЦП —

«мозге» компьютера.

Количество обрабатываемых бит
растёт экспоненциально,

и компьютерные инженеры 
вынуждены постоянно выбирать

между размером, ценой и скоростью.

Как и мы, компьютеры обладают 
кратковременной памятью для текущих задач

и долговременной памятью 
для постоянного хранения.

Когда вы запускаете программу,

операционная система выделяет область 
в кратковременной памяти

для выполнения программных команд.

Например, когда вы нажимаете на клавишу 
в текстовом редакторе,

процессор получает доступ к выделенной
области, чтобы получить биты данных.

Он также может изменять их
или создавать новые.

Время, которое занимают такие операции,
называется «латентностью памяти».

Так как команды должны обрабатываться 
быстро и непрерывно,

то ко всем областям кратковременной памяти
можно получить доступ в любом порядке,

её называют запоминающим устройством
с произвольным доступом [англ. RAM].

Самый распространённый тип такой памяти —
это динамическая память, или DRAM.

Каждая ячейка этой памяти состоит из 
крошечного транзистора и конденсатора,

который хранит электрический заряд

и принимает значение 0, когда нет заряда,
или 1, когда он есть.

Такая память называется динамической,

так как электрический заряд недолговечен

и для сохранения данных 
требуется периодическая подзарядка.

Но даже низкая латентность 
в 100 наносекунд

является слишком долгой 
для современных процессоров.

Поэтому ещё есть небольшая
сверхоперативная внутренняя память — кэш,

образованная из статической памяти RAM.

В такой памяти — шесть 
взаимосвязанных транзисторов,

не требующих перезарядки.

Статическая память RAM — 
самая быстрая память в компьютере,

но она же и самая дорогая

и занимает в три раза больше места,
чем динамическая RAM.

Но оперативная память и кэш сохраняют
данные, только когда подаётся питание.

Для сохранения данных 
после выключения питания

их требуется перенести на устройство
долговременного хранения.

В основном такие устройства
бывают трёх видов.

При магнитных носителях —
это самый дешёвый вид —

данные наносятся последовательно
на вращающийся диск с магнитным покрытием.

Но поскольку диску нужно вращаться,
чтобы считывать данные

из определённой области,

то латентность у таких устройств
в 100 000 раз больше, чем у DRAM.

С другой стороны, оптические диски
вроде DVD или Blu-ray

также используют вращающиеся диски,

но с отражающим покрытием.

Биты представлены в виде светлых
и тёмных пятен красителя,

которые считываются лазером.

И хотя оптические диски 
дешёвые и мобильные,

они ещё медленнее и менее вместимые,

чем магнитные диски.

И наконец, самый новый и быстрый тип
устройств долговременного хранения —

твердотельные накопители

вроде флеш-карт.

У них нет подвижных частей,

вместо этого они используют транзисторы
с плавающим затвором,

которые сохраняют биты, захватывая
или удаляя электрические заряды

в специальных внутренних структурах.

Так насколько надёжны эти миллиарды бит?

Мы привыкли считать, что компьютерная
память стабильна и долговечна,

но на самом деле она 
очень быстро изнашивается.

Тепло, которое выделяется устройством
и его окружением

в конечном счёте размагничивает
жёсткие диски,

стирает покрытие оптических дисков

и может вызывать потерю заряда
в транзисторах.

Твердотельные накопители
имеют ещё и другую слабость.

Постоянная перезапись в транзисторах
с плавающим затвором разрушает их,

делая бесполезными.

У большинства современных 
носителей информации

ожидаемый срок службы 
составляет меньше десяти лет.

Учёные работают над изучением
физических свойств материалов

вплоть до квантового уровня

в надежде сделать 
компьютерную память быстрее,

меньше

и долговечнее.

Но пока бессмертие недосягаемо
ни для людей, ни для компьютеров.