Как работает компьютерная память — Канават Сенанан
-
0:07 - 0:10Во многом именно память
делает нас теми, кто мы есть, -
0:10 - 0:12помогает помнить прошлое,
-
0:12 - 0:14учиться новым навыкам, не забывать их
-
0:14 - 0:16и строить планы на будущее.
-
0:16 - 0:20Для компьютеров, которые зачастую
являются продолжением нас самих, -
0:20 - 0:22память играет ту же роль:
-
0:22 - 0:24будь то двухчасовой фильм,
-
0:24 - 0:25текстовый файл с парой слов
-
0:25 - 0:28или программные команды —
-
0:28 - 0:33в памяти компьютера всё принимает
форму базовых элементов, битов, -
0:33 - 0:36или так называемых двоичных чисел.
-
0:36 - 0:38Каждый бит хранится в ячейке памяти
-
0:38 - 0:42и может переключаться
между двумя возможными значениями: -
0:42 - 0:440 или 1.
-
0:44 - 0:47Файлы и программы состоят
из миллионов таких битов, -
0:47 - 0:50которые обрабатываются
в центральном процессоре, -
0:50 - 0:52или сокращённо ЦП —
-
0:52 - 0:54«мозге» компьютера.
-
0:54 - 0:59Количество обрабатываемых бит
растёт экспоненциально, -
0:59 - 1:02и компьютерные инженеры
вынуждены постоянно выбирать -
1:02 - 1:05между размером, ценой и скоростью.
-
1:05 - 1:10Как и мы, компьютеры обладают
кратковременной памятью для текущих задач -
1:10 - 1:13и долговременной памятью
для постоянного хранения. -
1:13 - 1:15Когда вы запускаете программу,
-
1:15 - 1:19операционная система выделяет область
в кратковременной памяти -
1:19 - 1:21для выполнения программных команд.
-
1:21 - 1:24Например, когда вы нажимаете на клавишу
в текстовом редакторе, -
1:24 - 1:30процессор получает доступ к выделенной
области, чтобы получить биты данных. -
1:30 - 1:34Он также может изменять их
или создавать новые. -
1:34 - 1:38Время, которое занимают такие операции,
называется «латентностью памяти». -
1:38 - 1:44Так как команды должны обрабатываться
быстро и непрерывно, -
1:44 - 1:47то ко всем областям кратковременной памяти
можно получить доступ в любом порядке, -
1:47 - 1:52её называют запоминающим устройством
с произвольным доступом [англ. RAM]. -
1:52 - 1:56Самый распространённый тип такой памяти —
это динамическая память, или DRAM. -
1:56 - 2:01Каждая ячейка этой памяти состоит из
крошечного транзистора и конденсатора, -
2:01 - 2:03который хранит электрический заряд
-
2:03 - 2:08и принимает значение 0, когда нет заряда,
или 1, когда он есть. -
2:08 - 2:10Такая память называется динамической,
-
2:10 - 2:13так как электрический заряд недолговечен
-
2:13 - 2:17и для сохранения данных
требуется периодическая подзарядка. -
2:17 - 2:20Но даже низкая латентность
в 100 наносекунд -
2:20 - 2:23является слишком долгой
для современных процессоров. -
2:23 - 2:27Поэтому ещё есть небольшая
сверхоперативная внутренняя память — кэш, -
2:27 - 2:29образованная из статической памяти RAM.
-
2:29 - 2:32В такой памяти — шесть
взаимосвязанных транзисторов, -
2:32 - 2:34не требующих перезарядки.
-
2:34 - 2:37Статическая память RAM —
самая быстрая память в компьютере, -
2:37 - 2:39но она же и самая дорогая
-
2:39 - 2:42и занимает в три раза больше места,
чем динамическая RAM. -
2:42 - 2:47Но оперативная память и кэш сохраняют
данные, только когда подаётся питание. -
2:47 - 2:50Для сохранения данных
после выключения питания -
2:50 - 2:53их требуется перенести на устройство
долговременного хранения. -
2:53 - 2:55В основном такие устройства
бывают трёх видов. -
2:55 - 2:58При магнитных носителях —
это самый дешёвый вид — -
2:58 - 3:04данные наносятся последовательно
на вращающийся диск с магнитным покрытием. -
3:04 - 3:07Но поскольку диску нужно вращаться,
чтобы считывать данные -
3:07 - 3:09из определённой области,
-
3:09 - 3:15то латентность у таких устройств
в 100 000 раз больше, чем у DRAM. -
3:15 - 3:19С другой стороны, оптические диски
вроде DVD или Blu-ray -
3:19 - 3:21также используют вращающиеся диски,
-
3:21 - 3:23но с отражающим покрытием.
-
3:23 - 3:26Биты представлены в виде светлых
и тёмных пятен красителя, -
3:26 - 3:28которые считываются лазером.
-
3:28 - 3:31И хотя оптические диски
дешёвые и мобильные, -
3:31 - 3:35они ещё медленнее и менее вместимые,
-
3:35 - 3:37чем магнитные диски.
-
3:37 - 3:41И наконец, самый новый и быстрый тип
устройств долговременного хранения — -
3:41 - 3:43твердотельные накопители
-
3:43 - 3:44вроде флеш-карт.
-
3:44 - 3:46У них нет подвижных частей,
-
3:46 - 3:49вместо этого они используют транзисторы
с плавающим затвором, -
3:49 - 3:53которые сохраняют биты, захватывая
или удаляя электрические заряды -
3:53 - 3:56в специальных внутренних структурах.
-
3:56 - 4:00Так насколько надёжны эти миллиарды бит?
-
4:00 - 4:03Мы привыкли считать, что компьютерная
память стабильна и долговечна, -
4:03 - 4:06но на самом деле она
очень быстро изнашивается. -
4:06 - 4:09Тепло, которое выделяется устройством
и его окружением -
4:09 - 4:12в конечном счёте размагничивает
жёсткие диски, -
4:12 - 4:14стирает покрытие оптических дисков
-
4:14 - 4:17и может вызывать потерю заряда
в транзисторах. -
4:17 - 4:20Твердотельные накопители
имеют ещё и другую слабость. -
4:20 - 4:24Постоянная перезапись в транзисторах
с плавающим затвором разрушает их, -
4:24 - 4:27делая бесполезными.
-
4:27 - 4:29У большинства современных
носителей информации -
4:29 - 4:32ожидаемый срок службы
составляет меньше десяти лет. -
4:32 - 4:36Учёные работают над изучением
физических свойств материалов -
4:36 - 4:39вплоть до квантового уровня
-
4:39 - 4:41в надежде сделать
компьютерную память быстрее, -
4:41 - 4:42меньше
-
4:42 - 4:44и долговечнее.
-
4:44 - 4:49Но пока бессмертие недосягаемо
ни для людей, ни для компьютеров.
- Title:
- Как работает компьютерная память — Канават Сенанан
- Speaker:
- Kanawat Senanan
- Description:
-
Полное видео: http://ed.ted.com/lessons/how-computer-memory-works-kanawat-senanan
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. Kaнават Сенанан объясняет, как она работает.
Урок составил Kaнават Сенанан, анимация — TED-Ed.
- Video Language:
- English
- Team:
- closed TED
- Project:
- TED-Ed
- Duration:
- 05:05
Retired user edited Russian subtitles for How computer memory works | ||
Retired user approved Russian subtitles for How computer memory works | ||
Retired user edited Russian subtitles for How computer memory works | ||
Natalia Ost accepted Russian subtitles for How computer memory works | ||
Natalia Ost edited Russian subtitles for How computer memory works | ||
Ivan Khozyainov edited Russian subtitles for How computer memory works | ||
Ivan Khozyainov edited Russian subtitles for How computer memory works |