På många sätt gör våra minnen oss till de vi är,
de hjälper oss att minnas vårt förflutna,
lära oss och behålla kunskaper,
och planera för framtiden.
Och för de datorer som ofta agerar som en förlängning av oss själva
spelar minnet till stor del samma roll
oavsett om det är en långfilm,
en liten textfil med två ord
eller instruktionerna för att läsa någon av dem,
är allt i ett datorminne uppbyggt av bitar
eller binära siffor.
Var och en av dem är lagrad i en minnescell
som kan växla mellan två lägen för två möjliga värden,
0 och 1.
Filer och program består av miljoner av dessa bitar
alla processade i en central processenhet,
eller CPU,
som fungerar som datorns hjärna.
Och medan det antal bitar som behöver bearbetas växer exponentiellt,
utkämpar datorkonstruktörer en konstant kamp
mellan storlek, kostnad och hastighet.
Precis som oss, har datorer ett korttidsminne för pågående aktivitet
och ett långtidsminne för mer permanent lagring.
När du kör ett program
allokerar operativsystemet utrymme i korttidsminnet
för att köra dess instruktioner.
När du trycker på en tangent i en ordbehandlare till exempel
går CPUn till en av dessa platser för att hämta bitar av data.
Den kan också modifiera dem eller skapa nya.
Tiden det tar kallas minnesfördröjning.
Och för att programinstruktioner måste hanteras snabbt och utan fördröjning
kan korttidsminnet läsas i vilken ordning som helst
därav namnet RAM - random access memory.
Det vanligaste typen av RAM är dynamiskt RAM, eller DRAM.
Där består varje minnescell av en liten transistor och en kondensator
som lagrar elektrisk laddning,
där 0 är ingen laddning och 1 är laddad.
Ett sådant minne kallas dynamiskt
därför att det håller laddningen under kort tid innan den tappas,
vilket kräver omladdning med jämna mellanrum för att behålla datan.
Men även dess korta minnesfördröjning på 100 nanosekunder
är för lång för en modern CPU,
så det finns en liten intern minnesbuffert med hög hastighet
gjord av statiskt RAM-minne.
Det är gjort av sex sammanlänkade transistorer
som inte behöver laddas om.
SRAM är det snabbaste minnet i en dator,
men också det dyraste
och tar upp tre gånger så mycket utrymme som DRAM.
Men RAM och cacheminne kan bara behålla data så länge de har ström.
För att data ska vara kvar när datorn stängs av
måste den föras över till långtidslagring,
som finns i tre olika typer.
I magnetisk lagring, som är billigast,
lagras data som ett magnetiskt mönster på en snurrande skiva med magnetisk film.
Men eftersom skivan måste snurra till det ställe där datan är sparad
för att kunna läsas,
är minnesfördröjningen 100 000 gånger längre än för DRAM.
Å andra sidan, optisk lagring som DVD och Blu-ray
använder också snurrande skivor,
men med en reflekterade film.
Bitar kodas in som ljusa och mörka fläckar med en färg som kan läsas med en laser.
Även om optisk lagring är billig och flyttbar,
är den till och med långsammare än magnetisk lagring
och har även lägre kapacitet.
Till sist, den nyaste och snabbaste typen av långtidsminne är SSD-minnen,
som USB-stickor.
De har inga rörliga delar
utan använder istället transitorer med "floating gate"
som lagrar bitar genom att fånga eller släppa elektriska laddningar
inom sin specialdesignade interna struktur.
Hur tillförlitliga är dessa miljarder av bitar?
Vi vill gärna tro att datorminne är stabilt och permanent,
men det degenererar ganska fort.
Värmen som genereras från datorn och dess omgivning
kommer till slut att avmagnetisera hårddiskarna,
försämra färgen i optisk media
och orsaka läckage i "floating gates"
SSD-minnen har ytterligare en svaghet.
Att skriva upprepade gånger till en "floating gate"-transistor
sliter ner dem och gör dem till slut oanvändbara.
Eftersom data
på det senaste lagringsmediet
har en förväntad livslängd på mindre än tio år,
arbetar vetenskapsmännen på att utforska fysiska förutsättningar för material
ner på kvantnivå
med hoppet att kunna göra minnen som är snabbare,
mindre,
och mer hållbara.
För stunden är odödlighet utom räckhåll, både för människor och datorer.