0:00

5:05

How computer memory works - Kanawat Senanan

TED-Ed·5:05·Technology·B2

Chương · 4

Chương 1·Bits and Binary Architecture

Hiển thị

Tiếng ViệtAuto-scroll

0:00

Music In many ways, our memories make us who we are, helping us remember our past, learn and retain skills, and plan for the future.

[Âm nhạc] Về nhiều mặt, ký ức định hình nên con người chúng ta, giúp chúng ta nhớ về quá khứ, học hỏi và duy trì các kỹ năng, cũng như lên kế hoạch cho tương lai.

0:12

And for the computers that often act as extensions of ourselves, memory plays much the same role.

Và đối với những chiếc máy tính vốn thường đóng vai trò như phần mở rộng của chính chúng ta, bộ nhớ cũng đảm nhận vai trò tương tự.

0:20

Whether it's a 2-hour movie, a two-word text file, or the instructions for opening either, everything in a computer's memory takes the form of basic units called bits or

Dù đó là một bộ phim dài 2 tiếng, một tệp văn bản vỏn vẹn hai từ, hay các chỉ dẫn để mở một trong hai thứ đó, mọi thứ trong bộ nhớ máy tính đều mang hình thức của các đơn vị cơ bản được gọi là bit hoặc

0:34

binary digits.

chữ số nhị phân.

0:34

Each of these is stored in a memory cell that can switch between two states for two possible values: zero and one.

Mỗi bit này được lưu trữ trong một ô nhớ có thể chuyển đổi giữa hai trạng thái cho hai giá trị khả dĩ: số không và số một.

0:44

Files and programs consist of millions of these bits, all processed in the central processing unit, or CPU, that acts as the computer's brain.

Các tệp tin và chương trình bao gồm hàng triệu bit này, tất cả đều được xử lý trong bộ xử lý trung tâm, hay CPU, đóng vai trò như bộ não của máy tính.

0:54

And as the number of bits needing to be processed grows exponentially, computer designers face a constant struggle between size,

Và khi số lượng bit cần xử lý tăng lên theo cấp số nhân, các nhà thiết kế máy tính phải đối mặt với một cuộc giằng co không ngừng giữa kích thước,

1:03

cost, and speed.

chi phí và tốc độ.

1:04

Like us, computers have shortterm memory for immediate tasks and long-term memory for more permanent storage.

Giống như chúng ta, máy tính có bộ nhớ ngắn hạn cho các tác vụ tức thời và bộ nhớ dài hạn để lưu trữ lâu dài hơn.

1:11

When you run a program, your operating system allocates area within the short-term memory for performing those instructions.

Khi bạn chạy một chương trình, hệ điều hành sẽ phân bổ một vùng trong bộ nhớ ngắn hạn để thực thi các chỉ dẫn đó.

1:20

For example, when you press a key in a word processor, the CPU will access one of these locations to retrieve bits of data;

Ví dụ, khi bạn nhấn một phím trong trình xử lý văn bản, CPU sẽ truy cập vào một trong các vị trí này để truy xuất các bit dữ liệu;

1:31

it could also modify them or create new ones.

nó cũng có thể sửa đổi chúng hoặc tạo ra những bit mới.

1:34

The time this takes is known as the memory's latency.

Khoảng thời gian cần thiết cho việc này được gọi là độ trễ của bộ nhớ.

1:39

And because program instructions must be processed quickly and continuously, all locations within the short-term memory can be accessed in any order, hence the name Random Access Memory.

Và bởi vì các chỉ dẫn chương trình phải được xử lý nhanh chóng và liên tục, mọi vị trí bên trong bộ nhớ ngắn hạn đều có thể được truy cập theo bất kỳ thứ tự nào, do đó có tên gọi là Bộ nhớ truy cập ngẫu nhiên (RAM).

1:50

The most common type of RAM is dynamic RAM, or DRAM.

Loại RAM phổ biến nhất là RAM động, hay DRAM.

1:55

There, each memory cell consists of a tiny transistor and a

Ở đó, mỗi ô nhớ bao gồm một bóng bán dẫn nhỏ xíu và một

2:00

capacitor that store electrical charges: a zero when there's no charge, or a one when charged.

tụ điện để lưu trữ điện tích: số không khi không có điện tích, hoặc số một khi được nạp điện.

2:06

Such memory is called dynamic because it only holds charges briefly before they leak away, requiring periodic recharging to retain data.

Loại bộ nhớ như vậy được gọi là động vì nó chỉ giữ điện tích trong chốc lát trước khi bị rò rỉ mất, đòi hỏi phải nạp lại định kỳ để duy trì dữ liệu.

2:16

But even its low latency of 100 ns is too long for modern CPUs, so there's also a small high-speed internal memory cache made from static RAM that's usually made

Nhưng ngay cả độ trễ thấp 100 nano giây của nó vẫn là quá dài đối với các CPU hiện đại, vì vậy còn có một bộ nhớ đệm nội bộ tốc độ cao, dung lượng nhỏ được làm từ RAM tĩnh thường được tạo

2:29

up of six interlocked transistors, which don't need refreshing.

thành từ sáu bóng bán dẫn khóa liên động, vốn không cần phải làm mới.

2:32

SRAM is the fastest memory in a computer system, but also the most expensive and takes up three times more space than DRAM.

SRAM là bộ nhớ nhanh nhất trong một hệ thống máy tính, nhưng cũng đắt nhất và chiếm không gian gấp ba lần so với DRAM.

2:40

But RAM and cache can only hold data as long as they're powered.

Nhưng RAM và bộ nhớ đệm chỉ có thể lưu giữ dữ liệu khi chúng được cấp điện.

2:45

For data to remain once the device is turned off, it must be transferred into a long-term storage device, which comes in three major types:

Để dữ liệu vẫn còn lại sau khi thiết bị tắt nguồn, dữ liệu đó phải được chuyển vào một thiết bị lưu trữ dài hạn, vốn có ba loại chính:

2:55

In magnetic storage, which is the cheapest, data is stored as a magnetic pattern on a spinning disc coated with magnetic film.

Trong lưu trữ từ tính, loại rẻ nhất, dữ liệu được lưu trữ dưới dạng một mẫu từ tính trên một đĩa quay phủ màng từ.

3:03

But because the disc must rotate to where the data is located in order to be read, the latency for such drives is 100,000 times slower than that of DRAM.

Nhưng vì đĩa phải quay đến vị trí chứa dữ liệu để đọc, nên độ trễ của các ổ đĩa này chậm hơn 100.000 lần so với DRAM.

3:15

On the other hand, optical-based storage like DVD and Blu-ray also uses spinning discs, but with a reflective

Mặt khác, các phương tiện lưu trữ dựa trên quang học như DVD và Blu-ray cũng sử dụng đĩa quay, nhưng có một lớp phủ phản quang

3:22

coating: bits are encoded as light and dark spots using a dye that can be read by a laser.

lớp phủ: các bit được mã hóa dưới dạng các điểm sáng và tối bằng thuốc nhuộm có thể đọc được bằng tia la-de.

3:29

While optical storage media are cheap and removable, they have even slower latencies than magnetic storage and lower capacity as well.

Mặc dù các phương tiện lưu trữ quang học rẻ tiền và có thể tháo rời, chúng lại có độ trễ thậm chí còn chậm hơn lưu trữ từ tính và dung lượng cũng thấp hơn.

3:38

Finally, the newest and fastest types of long-term storage are solid-state drives, like flash sticks.

Cuối cùng, các loại lưu trữ dài hạn mới nhất và nhanh nhất là ổ cứng thể rắn (SSD), như thẻ nhớ flash.

3:44

These have no moving parts, instead using floating gate

Những ổ này không có bộ phận chuyển động, thay vào đó sử dụng cổng nổi

3:48

transistors that store bits by trapping or removing electrical charges within their specially designed internal structures.

các bóng bán dẫn lưu trữ bit bằng cách giữ lại hoặc loại bỏ điện tích bên trong các cấu trúc nội bộ được thiết kế đặc biệt của chúng.

3:54

So how reliable are these billions of bits?

Vậy hàng tỷ bit này đáng tin cậy đến mức nào?

3:58

We tend to think of computer memory as stable and permanent, but it actually degrades fairly quickly.

Chúng ta có xu hướng nghĩ rằng bộ nhớ máy tính ổn định và vĩnh cửu, nhưng trên thực tế nó thoái hóa khá nhanh chóng.

4:05

The heat generated from a device and its environment will eventually demagnetize hard drives, degrade the dye in optical

Nhiệt lượng sinh ra từ thiết bị và môi trường xung quanh cuối cùng sẽ làm mất từ tính của ổ cứng, làm hỏng thuốc nhuộm trong các đĩa quang

4:13

media, and cause charge leakage in floating gates.

phương tiện quang học, và gây rò rỉ điện tích trong các cổng nổi.

4:16

Solid-state drives also have an additional weakness: repeatedly writing to floating gate transistors corrodes them, eventually rendering them useless.

Ổ cứng thể rắn cũng có thêm một điểm yếu: việc ghi dữ liệu liên tục vào các bóng bán dẫn cổng nổi sẽ làm hao mòn chúng, cuối cùng khiến chúng trở nên vô dụng.

4:25

With data on most current storage media having less than a 10-year life expectancy, scientists are working to exploit the physical properties of materials down to the quantum level in

Với việc dữ liệu trên hầu hết các phương tiện lưu trữ hiện nay có tuổi thọ dưới 10 năm, các nhà khoa học đang nỗ lực khai thác các đặc tính vật lý của vật liệu xuống tận cấp độ lượng tử với

4:39

the hopes of making memory devices faster, smaller, and more durable.

hy vọng tạo ra các thiết bị bộ nhớ nhanh hơn, nhỏ hơn và bền hơn.

4:47

For now, immortality remains out of reach for humans and computers alike. Music

Hiện tại, sự bất tử vẫn nằm ngoài tầm với của cả con người lẫn máy tính. [Âm nhạc]

Transcript

Hiển thị

Bits and Binary Architecture

Computer memory fundamentally relies on binary digits to represent every piece of digital information. Kanawat Senanan introduces how individual memory cells switch electrical states to store bits, which the central processing unit processes while balancing component physical size, manufacturing cost, and processing speed.

Bộ nhớ máy tính về cơ bản dựa vào các chữ số nhị phân để biểu diễn mọi thông tin kỹ thuật số. Kanawat Senanan giới thiệu cách các ô nhớ chuyển đổi trạng thái điện tích để lưu trữ bit, nơi bộ xử lý trung tâm xử lý đồng thời cân bằng giữa kích thước linh kiện, chi phí và tốc độ.

Music In many ways, our memories make us who we are, helping us remember our past, learn and retain skills, and plan for the future.

And for the computers that often act as extensions of ourselves, memory plays much the same role.

Và đối với những chiếc máy tính vốn thường đóng vai trò như phần mở rộng của chính chúng ta, bộ nhớ cũng đảm nhận vai trò tương tự.

Whether it's a 2-hour movie, a two-word text file, or the instructions for opening either, everything in a computer's memory takes the form of basic units called bits or

binary digits.

chữ số nhị phân.

Each of these is stored in a memory cell that can switch between two states for two possible values: zero and one.

Mỗi bit này được lưu trữ trong một ô nhớ có thể chuyển đổi giữa hai trạng thái cho hai giá trị khả dĩ: số không và số một.

Files and programs consist of millions of these bits, all processed in the central processing unit, or CPU, that acts as the computer's brain.

Các tệp tin và chương trình bao gồm hàng triệu bit này, tất cả đều được xử lý trong bộ xử lý trung tâm, hay CPU, đóng vai trò như bộ não của máy tính.

And as the number of bits needing to be processed grows exponentially, computer designers face a constant struggle between size,

Và khi số lượng bit cần xử lý tăng lên theo cấp số nhân, các nhà thiết kế máy tính phải đối mặt với một cuộc giằng co không ngừng giữa kích thước,

1 / 4