Co je to počítáčová paměť?

Když provádíme výpočty s tužkou a papírem, často potřebujeme ukládat průběžné výsledky. A to můžeme udělat třeba na použitý papír. A v tomto případě se papír chová jako forma externí paměti. A paměť, bez ohledu na její formu, fyzicky zabírá místo. Počítače obsahují paměť, kterou lze přirovnat právě k našemu použitému papíru. Když vytvoříte jisté pole k uložení hodnot ve vašem programu, potřebujete paměť. A na té nejnižší úrovni, počítače čtou a ukládají všechny instrukce jako řetězec čísel. Ale jak můžete uložit čísla do stroje? To byl kdysi velký problém. Zejména když potřebujete, aby si počítače paměť udržely i poté, co jsou odpojeny od napájení. Jde o tzv. trvalou (non-volatilní) paměť. Stroje umí nejlépe detekovat přítomnost versus absenci něčeho. A takto fungovaly děrné štítky. Podél horní části máme nějaké data a vertikální sloupce obsahují řadu vyděrovaných otvorů, které představují každý znak. Počítače mají jen 2 prsty - tedy základ 2, stejně tak jako světlo, kdy zapnuto je stav 1 a vypnuto stav 0. Jedná se o nejmenší množství informace, které nazýváme tzv. bit. Bity jsou vhodné pro ukládání dat, protože množství unikátních stavů roste exponenciálně když bity skládáme dohromady. Pamatujte si: jeden spínač světel je jeden bit a může uložit 2 stavy. Ale 2 vypínače mohou uložit 4 unikátní stavy. A 8 spínačů osvětlení nebo 8 bitů mohou uložit 256 jedinečných stavů. Prostor tedy měříme v bitech, ale fyzická velikost bitů závisí na metodě ukládání. Jak tedy počítače uloží stav 0 a 1 uvnitř paměti? Moderní systémy pro zpracování dat využívají tisíce magnetických jader. Co to jsou magnetická jádra? Jsou to malé kroužky poniklovaných nebo jiných magnetických materiálů. Nahradily elektronky v řadě důležitých funkcí v oblasti zpracování dat. A to umožnilo počítačům skladovat bity podle směru magnetizace. Protože každé jádro může být zmagnetováno dvěma způsoby, podle toho, kterým směrem byl proud aplikován. Bit totiž může být reprezentován jakýmkoliv bi-stabilním zařízením. A magnetické jádro je bi-stabilní zařízení. Později toho bylo docíleno pomocí magnetických disků, kde každá malá magnetická buňka představuje bit. které mohou uložit stav 1 nebo stav 0. Velikost bitů se od dob děrovaných štítků rapidně zmenšuje. Pevný disk v počítači můžeme chápat jako miliardy malých magnetických buněk. Možná se teď ptáte, jak malé tyto magnetické buňky mohou být? A současný výzkum v IBM již pracuje na úrovni atomů. Ukázalo se, že 12 atomů železa může pracovat jako stabilní magnetická jednotka. Jsou schopny uložit 1 nebo 0, podle toho, jak jsou orientovány. Blížíme se teoretické hranici, kdy udržíme jeden bit na jediném atomu! Zajímavý je odhad IBM, podle něhož lze uložit až 1 kvadrilion (10^15) bitů informací do přístroje o velikosti iPodu, a půjde o atomické ukládání. Nyní toto nazveme jako "super disk", který ještě neexistuje, ale čistě hypoteticky: Malé mobilní zařízení se super diskem na atomové bázi by bylo schopno uložit tisíce terabitů. což je jeden tisíc bilionů přepínačů. Nebo jinak, 125 TB na vaší dlani. Nebo si uvedeme příklad, kterému bude rozumět každý. 125 TB představuje 250 km dlouhou polici na knihy ve vašich rukou. Takhle vypadá budoucnost pamětí. Budeme někdy schopni uložit bit na něčem menším než je atom?