Return to Video

Как работает компьютерная память — Канават Сенанан

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

Russian subtitles

Revisions Compare revisions

Our website uses cookies for analysis purposes.