Quanto pesa fisicamente un gigabyte di dati su un disco rigido?

Qual è il peso fisico di un gigabyte di memoria / archiviazione? Diciamo che questo è su un disco rigido.

Qual è il peso associato agli atomi che attualmente memorizzano i dati sul disco? Come è cambiato questo valore all'aumentare della densità dei dischi?

La densità del disco rigido è misurata in bit per pollice quadrato, il più alto dei quali sono attualmente (5/2013) 750 gigabit per pollice quadrato. Ciò significa che un gigabyte di dati richiederà circa 6,88 millimetri ² . Il peso di un'area di un piatto è costituito dal substrato (solitamente vetro e ceramica) e dallo strato magnetico che contiene effettivamente i grani magnetici che memorizzano i dati. Lo strato magnetico è solitamente costituito da una lega prevalentemente di cobalto con uno spessore di 10-20 nm. Supponendo uno spessore di 10 nm per facilitare la matematica, questo ci dà circa 6,88 * 10 ¹³ nm ³ di materiale di strato magnetico per un gigabyte.

Data la densità del cobalto, ciò significa che possiamo approssimare il peso a 0,612471 microgrammi.

Non sono sicuro di quanto pesa il substrato, ma è quasi sicuramente più di questo.

Aggiornamento 2012: si tratta solo di unità che stanno spedendo ora - c'è un sacco di buzz su Seagate che arriva a 1 terabit per pollice quadrato di recente, ma questa è una demo tecnologica e non ancora spedita.

Aggiornamento 2013: sembra che la densità areale dei piatti del disco rigido stia ristagnando, secondo un interessante rapporto IBM sull'argomento della densità areale . TDK afferma che essi possono avvicinarsi alle 1.5Tbits / inch ² marchio , ma non verranno visualizzati sul mercato fino al 2014. Il Seagate tecnologia propagandato l'anno scorso si suppone di presentarsi nel 2014 pure . L'anno prossimo dovrebbe essere eccitante per il peso di gigabyte.

Precedentemente su "Quanto pesa un gigabyte su un disco rigido?"

• 2009: Densità areale 400 Gbit / in ² = 1.1518 microgrammi (rif)
• 2010: Densità areale 541,4 GBit / in ² = 0,84817 microgrammi (rif)
• 2011: Densità areale 625 GBit / in ² = 0,734966 microgrammi (rif)
• 2012: Densità areale 744 GBit / in ² = 0,617411 microgrammi (rif)

I dati conservati su un disco non aumentano il peso del disco. Le uniche differenze di peso nei dischi sarebbero nella dimensione complessiva del disco (esempio: gli HDD normali sono più grandi degli HDD per laptop in termini di dimensioni e in genere di massa, e i dischi di dimensioni più grandi possono avere più piatti per contenere i dati rispetto a quelli più vecchi) stesso e nei materiali utilizzati per creare il disco.

I dati vengono memorizzati commutando la polarità magnetica sul disco, non aggiungendo o sottraendo qualcosa dalla sostanza reale. Un disco completo avrà la stessa massa e quindi peserà la stessa (supponendo che non si sposti il ​​disco in una posizione in cui la gravità è più forte o più debole, come la luna).

Cambiare la polarità di un disco rigido è come girare un magnete in modo da commutare i poli nord e sud. Non è analogo alla creazione di uno ione (rimozione o aggiunta di elettroni di un atomo per dargli un carattere positivo o negativo). Ciò potrebbe teoricamente regolare la massa del disco, ma a tutti gli effetti gli elettroni non hanno massa (così infinitamente piccola da sembrare almeno così), quindi si torna di nuovo al punto di partenza se il disco ha funzionato in qualche modo in questo modo, che non lo fa.

Sul disco un singolo bit non pesa nulla, è solo un cambiamento nella polarità magnetica; vedere la risposta di TheTXI per una spiegazione più elaborata di questo.

In RAM, invece, i bit sono composti di elettroni (o mancanza) e fare una massa che è circa 9,10,938215 millions × 10 ^-31 kg. Quindi per un GiB di memoria, assumendo una distribuzione uguale per zero e un bit, ci aggiriamo

4294967296 n × 9.10938215 × 10 ⁻³¹ kg

4294967296 sarebbe il numero di un bit in memoria (assunto come 50%) e n sarebbe il numero di elettroni che sono in media in un bit. Ho trovato una fonte ¹ che specificava questo numero a circa 10 ⁵ .

Quindi possiamo dare una stima della quantità di memoria di massa di 1 GiB (o 1 GB) che avrebbe:

1 GiB, riempito per metà con quelli ≈ 3,91 × 10 ⁻¹⁶ kg = 391 femtogrammi

1 GiB, completamente riempito con quelli ≈ 7,82 × 10 ^-16 kg = 782 femtogrammi

1 GB, riempito per metà con quelli ≈ 3,64 × 10 ⁻¹⁶ kg = 364 femtogrammi

1 GB, completamente riempito con quelli ≈ 7,29 × 10 ⁻¹⁶ kg = 729 femtogrammi

Quindi, in generale, si può presumere che il peso sia piuttosto impercettibile (o, con i dischi rigidi, inesistenti).

¹ Queste diapositive delle lezioni, ma sono in tedesco.

Risposta non seria

Dipende dalla dimensione del carattere in cui viene salvato il testo. Il carattere a 24 punti è molto pesante, mentre a 8 punti è abbastanza chiaro. Il testo in grassetto aumenta anche il peso e dovresti evitare di salvare un sacco di testo in corsivo, perché tutti i caratteri si inclinano a destra, il che cambia il modo in cui il disco gira.

Risposta seria

I dati non hanno massa.

La risposta corretta è 0. Non ha chiesto quanto disco rigido è necessario per memorizzare 1 GB, ha chiesto quanto pesa 1 GB su un disco rigido. Poiché sappiamo che utilizza una memoria magnetica e non una carica elettrica (che peserebbe qualcosa), la risposta corretta è 0.

Dipende dai dati.

Sì, i dischi rigidi memorizzano i dati capovolgendo i poli nei domini magnetici sul disco - a prima vista ciò significa che non viene aggiunto o sottratto nulla e quindi nessun peso.

Tuttavia, non è l'intero quadro. L'orientamento di questi domini è importante. C'è meno energia totale sul campo quando i domini sono 1010101010 rispetto a quando sono 11111111 o 00000000. Sono sicuro che tutti hanno familiarità con e = mc ^ 2. Mettere l'energia nei domini FA mass media, anche se incredibilmente piccola quantità di esso.

La mia fisica non sta nemmeno provando a stimare la massa, ma sono sicuro che è al di là di qualsiasi cosa la scala più sensibile possa eventualmente misurare.

Dipende da dove stai pesando. Una delle risposte passa immediatamente alla discussione dei femtogrammi, che non sono una misura di peso, ma misurano invece la massa.

Sulla luna le cose pesano meno, su Giove pesano di più. Nello spazio non pesano nulla.

Quindi, la risposta è ... dipende.