Naša memorija nas umnogome čini onakvima kakvi jesmo,
tako što nam pomaže da se setimo prošlosti,
da naučimo i upamtimo veštine
i planiramo budućnost.
Kod kompjutera, koji često funkcionišu kao produžetak nas samih,
memorija igra istu ulogu.
Bilo da je u pitanju film od dva sata,
tekstualni dokument od dve reči
ili uputstvo za otvaranje nečeg od ta dva,
sve u kompjuterskoj memoriji je u obliku osnovnih jedinica zvanih „bitovi“
ili „binarne cifre“.
Svaka od njih je uskladištena u memorijskoj ćeliji
koja može biti u jednom od dva stanja za dve moguće vrednosti:
0 i 1.
Dokumenti i programi se sastoje od miliona ovakvih bitova
koji se obrađuju u centralnoj procesorskoj jedinici
ili CPU,
koja se ponaša kao mozak kompjutera.
Kako broj bitova koji treba da se obrade eksponencijalno raste,
konstruktori kompjutera se suočavaju sa stalnom borbom
između veličine, cene i brzine.
Kao i mi, kompjuteri imaju kratkotrajnu memoriju za brze zadatke
i dugotrajnu memoriju za trajnije čuvanje.
Kada pokrenete neki program,
vaš operativni sistem dodeljuje oblast u kratkotrajnoj memoriji
za izvršavanje ovih naredbi.
Na primer, kad pritisnete dugme u programu za obradu teksta,
CPU će pristupiti jednoj od ovih lokacija da bi preuzeo bitove podataka.
On ih takođe može i modifikovati ili napraviti nove.
Vreme koje je za to potrebno naziva se latencija memorije.
A zbog toga što se instrukcije programa moraju obrađivati brzo i neprestano,
svim lokacijama u krakotrajnoj memoriji može se pristupiti bilo kojim redosledom
i otud naziv „memorija sa nasumičnim pristupom“ (RAM).
Najuobičajenija vrsta RAM-a je dinamička RAM ili DRAM memorija.
U njoj, svaka memorijska ćelija se sastoji od malog tranzistora i kondenzatora
u kojima su uskladištena naelektrisanja -
0, kad nema naelektrisanja ili 1, kad ima naelektrisanja.
Takva memorija se naziva dinamička
jer zadržava naelektrisanja samo kratko pre nego što nestanu
i zahteva periodično napajanje da bi zadržala podatke.
Međutim, čak je i njena niska latencija od 100 nanosekundi
preduga za moderne procesore,
pa postoji i mala „keš“ unutrašnja memorija koja ima veliku brzinu
napravljena od statičke RAM memorije.
Obično se sastoji od šest povezanih tranzistora
kojima ne treba osvežavanje.
SRAM je najbrža memorija u kompjuterskom sistemu,
ali je i najskuplja
i zauzima tri puta više prostora od DRAM memorije.
Međutim, RAM memorija i keš mogu da čuvaju podatke samo dok ima napajanja.
Da bi se podaci zadržali kad je uređaj isključen,
oni se moraju prebaciti u dugotrajni nosač podataka
koji se javlja u tri glavna oblika.
U magnetnom nosaču podataka, koji je najjeftiniji,
podaci se čuvaju u obliku koncentričnih krugova
na magnetizovanom disku koji se okreće.
Međutim, zbog toga što disk mora da se okrene tamo gde su podaci sačuvani
da bi ih pročitao,
latencija ovih diskova je 100 000 puta sporija od onih u DRAM memoriji.
S druge strane, optički nosači podataka kao što su DVD i Blu-rej
takođe koriste rotirajuće diskove,
ali sa površinskim slojem koji odbija svetlost.
Bitovi su enkodirani u vidu svetlih i tamnih tačaka
sa bojom koja može da se očita pomoću lasera.
Mada su optički nosači podataka jeftini i prenosni,
oni imaju čak i sporije latencije od magnetnih nosača podataka,
kao i manji kapacitet.
I na kraju, najnoviji i najbrži oblici dugotrajnih nosača podataka
su poluprovodnički diskovi (SSD)
kao što su USB memorije.
Oni nemaju pokretnih delova
i umesto toga, koriste MOSFET tranzistore
koji skladište bitove tako što zadržavaju ili otpuštaju naelektrisanja
u svojoj specijalno konstruisanoj unutrašnjoj strukturi.
Koliko su, dakle, pouzdane ove milijarde bitova?
Obično mislimo da je kompjuterska memorija stabilna i trajna,
ali, u stvari, ona se raspada vrlo brzo.
Toplota koju stvara uređaj i njegovo okruženje
u nekom trenutku će razmagnetisati diskove,
izbledeti boju u optičkim nosačima podataka
i prouzrokovati curenje naelektrisanja na gejtovima tranzistora.
Poluprovodnički diskovi takođe imaju i dodatnu slabost.
Višestruko upisivanje na gejtu tranzistora dovodi do njihove korozije
i na kraju ih učini neupotrebljivima.
S obzirom da je životni vek većine nosača podataka danas
manji od deset godina,
naučnici pokušavaju da iskoriste fizičke osobine materijala
u kvantnim razmerama
u nadi da će učiniti memorijske uređaje bržima,
manjima
i trajnijima.
Za sada, besmrtnost je izvan domašaja, kako ljudi, tako i kompjutera.