Ce este memoria calculatorului?

Când facem calcule pe hârtie, deseori trebuie să salvăm rezultate intermediare. Și am putea face asta pe niște ciorne. În acest caz, hârtia este ca o memorie externă. Indiferent ce formă are, memoria ocupă spațiu fizic. Calculatoarele conțin memorie, la care ne putem gândi ca la niște foi de hârtie ale calculatorului. De exemplu, când construiești un vector ca să stochezi valori în programul tău, ai nevoie de memorie. La cel mai de jos nivel, calculatoarele citesc și stochează toate instrucțiunile ca șiruri de numere. Dar cum memorează numere o mașină? Aceasta era o problemă foarte grea la început, mai ales atunci când calculatoarele aveau nevoie să păstreze memoria după ce alimentarea cu electricitate era întreruptă. Aceasta e cunoscută drept memorie nevolatilă. O mașină detectează cel mai ușor o diferență între două stări pur și simplu prin prezența sau absența unui lucru. Așa funcționau vechile cartele perforate. În partea de sus avem niște date iar coloanele verticale conțin o serie de găuri perforate în hârtie, găuri care reprezintă fiecare caracter. Așadar, calculatoarele funcționează cu două valori, în baza 2, similar cu întrerupătoarele care au "pornit" pentru 1 și "oprit" pentru 0. Aceasta este cea mai mică cantitate de informație, o singură diferență, pe care o numim bit. Dar biții ne permit să stocăm foarte mult căci numărul de stări unice crește exponențial pe măsură ce adăugăm biți. Reține, un comutator este un bit și poate menține două stări. Două comutatoare pot menține 4 stări unice. Iar 8 comutatoare, sau 8 biți, pot stoca 256 de stări unice. Spațiul este măsurat în biți, dar dimensiunea fizică a unui bit depinde de metoda de stocare. Cum reprezintă un calculator pe zero și unu? Sistemele moderne de procesare a datelor, precum acesta, folosesc mii de miezuri magnetice. Ce sunt miezurile magnetice? Sunt inele foarte mici din aliaj de nichel sau alte materiale magnetice. Ele au înlocuit tuburile electronice pentru multe funcții importante în sistemele de procesare de date. Și au permis calculatoarelor să stocheze biți în sensul acelor de ceasornic în loc de invers, ca direcție a magnetizării. Pentru că fiecare miez putea fi magnetizat în două feluri diferite, în funcție de direcția în care era transmis curentul. Un bit poate fi reprezentat de orice dispozitiv bistabil, iar un miez magnetic este un dispozitiv bistabil. Mai târziu, aceasta era realizată folosind disc magnetic cu peliculă subțire. Fiecare bit este o celulă magnetică minusculă, care poate fi încărcată să stocheze ori 1 ori 0. Așadar, pe scurt, dimensiunea unui bit se reduce rapid față de vremea cartelelor perforate. Un hard disk al unui calculator modern poate fi privit ca miliarde de celule magnetice minuscule. Acum, te poți întreba: Cât de mici pot fi aceste celule magnetice? Cercetarea curentă de la IBM duce această întrebare până la un nivel atomic: au arătat că 12 atomi de fier pot lucra împreună ca o unitate magnetică stabilă, care este capabilă de a stoca 1 sau 0, în funcție de cum sunt orientați. Iar aceasta atinge o limită teoretică unde am putea păstra un singur bit pe un singur atom! Și mai interesant, IBM estimează că putem stoca în jur de un cvadrilion de biți de informație pe un dispozitiv personal, de mărimea unui iPod, folosind stocare atomică. Și, să îl numim super disc, acesta nu există încă, este doar un exemplu ipotetic. Un mic dispozitiv cu super disc folosind stocare atomică ar păstra o mie de terabiți, însemnând o mie de trilioane de comutatoare sau 125 de teraocteți în propria ta palmă, sau ca să folosim un exemplu ușor de înțeles de toată lumea, 125 de teraocteți este același lucru cu a avea un raft de cărți lung de 1250 de kilometri în propria ta palmă. Așa arată viitorul memoriei... vom putea oare vreodată să stocăm un bit pe ceva chiar mai mic decât un atom?