Сколько гигабайт данных физически весит на жестком диске?

Каков физический вес одного гигабайта памяти / хранилища? Допустим, это на жестком диске.

Какой вес связан с атомами, которые на самом деле хранят данные на диске? Как изменилось это значение при увеличении плотности дисков?

Плотность жесткого диска измеряется в битах на квадратный дюйм, самая высокая из которых в настоящее время (5/2013) составляет 750 гигабит на квадратный дюйм. Это означает, что гигабайт данных займет около 6,88 миллиметра ² . Вес участка пластины состоит из подложки (обычно стеклянной и керамической) и магнитного слоя, который фактически удерживает магнитные зерна, хранящие данные. Магнитный слой обычно состоит из сплава кобальта толщиной 10-20 нм. Предполагая толщину 10 нм, чтобы сделать математику проще, это дает нам около 6,88 * 10 ¹³ нм ³ материала магнитного слоя на один гигабайт.

Учитывая плотность кобальта, это означает, что мы можем приблизить вес в 0,612471 микрограмма.

Я не уверен, сколько весит субстрат, но это почти наверняка больше.

Обновление 2012 года: это все о дисках, которые поставляются в настоящее время. В последнее время Seagate получает много шума до 1 терабит на квадратный дюйм, но это техническая демонстрация, которая еще не поступила в продажу.

Обновление 2013 года. Похоже, что плотность размещения жестких дисков в стагнации находится в состоянии стагнации, согласно интересному отчету IBM по плотности размещения . TDK говорит , что они могут приблизиться к 1.5Tbits / дюйм ² знака , но они не будут появляться на рынке до 2014 года Seagate технология не рекламировали в прошлом году предполагается показать в 2014 году , а также . Следующий год должен быть захватывающим для веса гигабайт.

Ранее в разделе «Сколько гигабайт весит на жестком диске?»

• 2009: плотность записи 400 Гбит / дюйм ² = 1,1518 микрограмм (ссылка)
• 2010: плотность записи 541,4 Гбит / дюйм ² = 0,84817 микрограмм (ссылка)
• 2011: плотность записи 625 Гбит / дюйм ² = 0,734966 микрограмм (ссылка)
• 2012: плотность записи 744 Гбит / дюйм ² = 0,617411 микрограмм (ссылка)

Данные, хранящиеся на диске, не увеличивают вес диска. Единственная разница в весе у дисков будет заключаться в общем размере диска (например, обычные жесткие диски больше, чем жесткие диски ноутбуков, с точки зрения размера и типичной массы, а на дисках большего размера может быть больше пластин для хранения данных, чем у старых), и в материалах, использованных для изготовления диска.

Данные хранятся путем переключения магнитной полярности на диске, а не путем добавления или вычитания чего-либо из фактического вещества. Полный диск будет иметь такую ​​же массу и поэтому будет весить одинаково (при условии, что вы не перемещаете диск в место, где гравитация сильнее или слабее, например на Луну).

Переключение полярности жесткого диска похоже на поворот магнита так, что северный и южный полюсы переключаются. Это не аналогично созданию иона (удаление или добавление электронов атома, чтобы придать ему положительный или отрицательный характер). Это может теоретически отрегулировать массу диска, но для всех намерений и целей электроны не имеют массы (настолько бесконечно малой, что это почти так кажется), поэтому вы снова возвращаетесь к исходной точке, если диск как-то работал таким образом, что это не так.

На диске отдельный бит ничего не весит, это просто изменение магнитной полярности; см . ответ TheTXI для более подробного объяснения этого.

В ОЗУ, однако, биты состоят из электронов (или ее отсутствие) , и они делают имеют массу , которая составляет около 9,10938215 × 10 ^-31 кг. Таким образом, для гигабайта памяти, предполагая равное распределение для нуля и одного бита, мы получаем

4294967296 н × 9,10938215 × 10 ⁻³¹ кг

4294967296 будет числом в памяти одного бита (предполагается, что он равен 50%), а n будет числом электронов, которые в среднем находятся в одном бите. Я нашел один источник ^1, который указал это число на отметке 10 ⁵ .

Таким образом, мы можем дать оценку того, сколько будет иметь 1 ГБ (или 1 ГБ) памяти:

1 ГиБ, наполовину заполненный ≈ 3,91 × 10 ⁻¹⁶ кг = 391 фемтограмм

1 ГиБ, полностью заполненный ≈ 7,82 × 10 ^-16 кг = 782 фемтограммы

1 ГБ, наполовину заполненные ≈ 3,64 × 10 ⁻¹⁶ кг = 364 фемтограммы

1 ГБ, полностью заполненный ≈ 7,29 × ^10–16 кг = 729 фемтограмм

В общем, вы можете предположить, что этот вес будет довольно незаметным (или с жесткими дисками, которые будут совершенно несуществующими).

¹ Эти лекционные слайды, но они на немецком языке.

Несерьезный ответ

Это зависит от размера шрифта, в котором сохранен ваш текст. 24-точечный шрифт очень тяжелый, тогда как 8-точечный довольно легкий. Жирный текст также увеличивает вес, и вы должны избегать сохранения большого количества текста курсивом, потому что все символы наклоняются вправо, что изменяет способ вращения диска.

Серьезный ответ

Данные не имеют массы.

Правильный ответ - 0. Он не спрашивал, сколько требуется жесткого диска для хранения 1 ГБ, он спрашивал, сколько весит 1 ГБ на жестком диске. Поскольку мы знаем, что он использует магнитный накопитель, а не электрический заряд (который будет что-то весить), то правильный ответ равен 0.

Это зависит от данных.

Да, жесткие диски хранят данные, переставляя полюса в магнитных доменах на диске - на первый взгляд это означает, что ничего не добавляется и не вычитается и, следовательно, не имеет веса.

Однако это еще не все. Ориентация этих доменов имеет значение. Когда домены 1010101010 имеют меньшую общую энергию поля, чем когда они 11111111 или 00000000. Я уверен, что все знакомы с e = mc ^ 2. Ввод энергии в областях ДЕЛАЕТ среднюю массу, хотя и невероятно небольшое количество этого.

Моя физика не в силах даже попытаться оценить массу, но я уверен, что это за пределами того, что мог бы измерить самый чувствительный масштаб.

Зависит от того, где вы делаете взвешивание. Один из ответов сразу переходит к обсуждению фемтограмм, которые не являются мерой веса, а вместо этого измеряют массу.

На Луне вещи весят меньше, на Юпитере они весят больше. В космосе они ничего не весят.

Итак, ответ ... зависит.