電腦記憶體的運作方式- Kanawat Senanan
-
0:07 - 0:10在許多方面來說,
記憶決定了我們是「誰」、 -
0:10 - 0:12讓我們想起過去、
-
0:12 - 0:14學習、維持技能、
-
0:14 - 0:16以及計畫未來。
-
0:16 - 0:20對作為人類延伸角色的電腦來說,
-
0:20 - 0:22記憶體的功用大致相同,
-
0:22 - 0:24無論 1 部 2 小時的電影、
-
0:24 - 0:25或 2 個單字的文字檔、
-
0:25 - 0:28或是打開它們的指令,
-
0:28 - 0:33無論如何,電腦記憶體
都以「位元」形式存放, -
0:33 - 0:36或稱「二進位」數字。
-
0:36 - 0:38每 1 位元存放於
1 個「記憶元」中, -
0:38 - 0:42且有 2 個狀態代表 2 個值:
-
0:42 - 0:440 與 1。
-
0:44 - 0:47檔案與程式由數百萬個位元組成,
-
0:47 - 0:50全部都在中央處理器中處理,
-
0:50 - 0:52稱為 CPU -
-
0:52 - 0:54作用如同電腦的大腦。
-
0:54 - 0:59隨著處理的位元容量指數成長,
-
0:59 - 1:01電腦設計師不斷努力處理
-
1:01 - 1:06容量、成本、和處理速度
三方面的難題。 -
1:06 - 1:10如同我們,電腦擁有短暫記憶體,
用於即時任務, -
1:10 - 1:13與永久記憶體作為儲存空間。
-
1:13 - 1:15當你執行程式時,
-
1:15 - 1:19作業作系統會分配短暫記憶體
-
1:19 - 1:21以便執行程式指令。
-
1:21 - 1:24例如,當你在編輯器中
上按下 1 個鍵時, -
1:24 - 1:30CPU 立即存取記憶體,
取得資料對應的位元組。 -
1:30 - 1:34可以修改位元組的值,
或是新增位元組。 -
1:34 - 1:39存取所花費的時間稱為「讀取時間」。
-
1:39 - 1:44由於程式的指令必須
迅速與連續的進行處理, -
1:44 - 1:49因此所有短暫記憶體
皆可按照任意順序來存取, -
1:49 - 1:52故又稱為「隨機存取記憶體」
- R A M。 -
1:52 - 1:56最常見的 RAM 為
「動態隨機存取記憶體」- D R A M -
1:56 - 2:01每個記憶元由微小
電晶體和電容組成, -
2:01 - 2:03可以儲存電荷,
-
2:03 - 2:070 值為不含電荷,
1 值則含電荷。 -
2:07 - 2:09此類記憶體稱為「動態」
的原因是: -
2:09 - 2:13因為電荷洩漏很快,
所以維持狀態很短暫, -
2:13 - 2:17需要高速重複
供應電荷以保持狀態。 -
2:17 - 2:20即便已是相當快速的
0.1 微秒的讀取時間, -
2:20 - 2:23對於現代 CPU 來說仍然太慢,
-
2:23 - 2:27所以另一種高速「快取記憶體」
-
2:27 - 2:28由「靜態」RAM 組成- SRAM。
-
2:28 - 2:32通常以 6 個相互聯結的電晶體構成,
-
2:32 - 2:34不需高速重複充電。
-
2:34 - 2:37SRAM 是計算機系統
中最快的記憶體, -
2:37 - 2:39但也是最貴的,
-
2:39 - 2:42比 DRAM 多 3 倍的占用空間。
-
2:42 - 2:46RAM 和快取記憶體只能在
供電情況下保持資料。 -
2:46 - 2:50若要在斷電後保留資料,
-
2:50 - 2:53必須將它們搬到「永久」儲存裝置上,
-
2:53 - 2:55市面上有 3 種儲存裝置。
-
2:55 - 2:58「磁」儲存裝置最便宜,
-
2:58 - 3:04資料以「磁性」形式儲存於
磁膜塗層的轉盤上。 -
3:04 - 3:07因圓盤必須旋轉到資料儲存的位置
-
3:07 - 3:09才能讀取得到,
-
3:09 - 3:14所以「磁」儲存裝置的讀取時間
比 DRAM 慢了100,000 倍。 -
3:14 - 3:19第 2 類為「光」儲存裝置,
如: DVD 與 藍光 -
3:19 - 3:21同樣也是轉盤設計,
-
3:21 - 3:23不過使用的是「光可反射」塗層。
-
3:23 - 3:28位元值使用可被雷射讀取的
顏料編碼成「光點」與「暗點」。 -
3:28 - 3:31儘管光儲存裝置便宜且可移除,
-
3:31 - 3:35但它們的讀取時間比磁儲存裝置更慢
-
3:35 - 3:37容量較小。
-
3:37 - 3:43最後一類永久儲存裝置為
最新型的固態硬碟, -
3:43 - 3:44例如快閃隨身碟。
-
3:44 - 3:46它們沒有機械組件,
-
3:46 - 3:49而是使用浮動閘極電晶體
-
3:49 - 3:53「捕捉」與「釋放」電荷來
呈現資料的位元值 -
3:53 - 3:57這是利用內部結構
的特殊設計使然。 -
3:57 - 4:00而這些成千上百億的
位元可靠性如何? -
4:00 - 4:03我們總認為電腦記憶體
具有穩定性和永久性, -
4:03 - 4:06但實際上性能降低相當得快。
-
4:06 - 4:09裝置和本身與周邊所產生的熱
-
4:09 - 4:12最終將導致硬碟消磁,
-
4:12 - 4:14光碟上的顏料退化,
-
4:14 - 4:17以及浮動閘極電荷的漏失。
-
4:17 - 4:20固態硬碟還有其他缺點:
-
4:20 - 4:24在不斷重複寫入下,
將造成電晶體的銹蝕, -
4:24 - 4:27最終導致失效。
-
4:27 - 4:29當今大絕大多數儲存的資料
-
4:29 - 4:32預期壽命都不會超過 10 年,
-
4:32 - 4:36所以科學家正嘗試活用
物質的物理特性 -
4:36 - 4:39深入至量子研究層級,
-
4:39 - 4:41希望下一代記憶體裝置可以更快、
-
4:41 - 4:42更小、
-
4:42 - 4:43更耐久。
-
4:43 - 4:49眼下,「永恆」對於人類或是
電腦而言仍是遙不可及。
- Title:
- 電腦記憶體的運作方式- Kanawat Senanan
- Speaker:
- Kanawat Senanan
- Description:
-
在許多方面,記憶決定了我們是「誰」,幫助我們想起過去,學習與維持技能,並計劃未來。而對經常扮演人類延伸角色的電腦來說,記憶體的功用大致相同。Kanawat Senanan 為大家解說電腦記憶體的運作方式。
課程製作: Kanawat Senanan,,動畫:TED-Ed。
- Video Language:
- English
- Team:
- closed TED
- Project:
- TED-Ed
- Duration:
- 05:05
Geoff Chen approved Chinese, Traditional subtitles for How computer memory works | ||
Gentian Pan accepted Chinese, Traditional subtitles for How computer memory works | ||
Gentian Pan edited Chinese, Traditional subtitles for How computer memory works | ||
Gentian Pan edited Chinese, Traditional subtitles for How computer memory works | ||
Gentian Pan edited Chinese, Traditional subtitles for How computer memory works | ||
Gentian Pan edited Chinese, Traditional subtitles for How computer memory works | ||
Gentian Pan edited Chinese, Traditional subtitles for How computer memory works | ||
Timothy Lee edited Chinese, Traditional subtitles for How computer memory works |