Це жорсткий диск важчий, коли він заповнений?

Переглядаючи Quora, я побачив наступне запитання із суперечливими відповідями.

Біти представлені певною орієнтацією магнітних полів, які не повинні впливати на гравітаційну масу.

Але інша відповідь суперечить цій:

Найголовніше, що більший інформаційний вміст корелює з більш енергійною конфігурацією, і це вірно незалежно від конкретного типу сховища. Зараз, за найвідомішою формулою Ейнштейна, енергія еквівалентна масі.

Яка відповідь правильна?

7 відповідей 7

Я писав про це в блозі деякий час тому. Відповідь так, але на крихітну суму, яку ви ніколи не змогли б виміряти: щось на зразок $ 10 ^ \ text< g>$ (приблизно) за типовий

Це значення походить від формули потенційної енергії пари магнітних диполів,

У своєму дописі я підрахував, що жорсткий диск може містити загальну суму $ 10 ^ $ електронів, розділених на магнітні домени $ 10 ^ $, які розташовані на відстані приблизно 0,1 $ \ \ mathrm $. Це означає, що магнітний момент кожного з цих доменів становить $ 10 ^ \ mu_B $, причому $ \ mu_B = \ frac $ є магнітом Бора. Якщо ви підключите це до наведеної вище формули і помножите на 4, припускаючи, що кожен магнітний домен взаємодіє з 4 найближчими сусідами, ви отримуєте, виявивши, що загальна енергія не перевищує 5 доларів США \ text< J>$, залежно від значення $ \ cos \ theta $. Це відповідає, через $ E = mc ^ 2 $, еквівалентній масі близько $ 10 ^ \ тексту< g>$.

Слід визнати, що всі ці цифри є приблизними оцінками порядку величини, і існують різні інші ефекти, які вносять невеликі біти в енергію, але будь-які виправлення не змістять це більше ніж на кілька порядків в один бік або інший. Враховуючи, що еквівалентна маса енергії, що зберігається в магнітах, на цілих 17 порядків менше маси самого жорсткого диска, можна впевнено сказати, що різниця не виявляється.

До речі, я також спробував еквівалентний розрахунок для флеш-пам'яті в іншому дописі в блозі.

Дуже подібне питання полягає в тому, скільки енергії (або маси) потрібно для зберігання певної кількості інформації, незалежно від формату. Незалежно від того, чи зберігаєте ви інформацію з напругою над капіктором магнітного домену, щоб уникнути помилок/помилок читання, енергія для зберігання одного біта повинна становити $$ E >> kT $$

Загалом, хорошим мінімумом є $ E = 6kT $. Це $ 10 ^ \; \ mathrm $ при кімнатній температурі, або $ 10 ^ \; \ mathrm = 10 ^ \; \ mathrm $ для накопичувача на 1 ТБ.

Зауважте, що це набагато нижча цифра, ніж пост Давида Заславського. Взагалі, електронне зберігання та обробка використовує більше енергії або енергії, ніж термодинамічна межа, на багато порядків.

Незалежно від того, заповнено ваш жорсткий диск чи ні, він відформатований. Так ваш комп’ютер, наприклад, може визначити, наскільки великий накопичувач. Отже, щоб правильно відповісти на запитання, нам потрібно з’ясувати статистику кількості цифрових доменів у свіжо відформатованому диску та порівняти їх із статистикою доменів в одному із (імовірно випадковими) даними, записаними на нього.

Свіжо відформатований жорсткий диск із заводу має нулі, що зберігаються у його секторах. Дивіться цікаву статтю Вікіпедії про форматування, особливо цей запис. Якщо ви хочете стерти дані на жорсткому диску, недостатньо їх «видалити». Потрібно також написати над ним нулі, щоб усі ці цифрові домени застрягли у своїй нещодавно відформатованій ситуації. Ці нулі не означають, що ніяких змін магнітного домену не відбувається. Натомість це означає, що зміни домену мають певний шаблон, який кодує "0" на відміну від "1".

Кодування жорстких дисків зазвичай є схемою "обмежена довжина прогону (RLL)". Під "довжиною пробігу" вони означають кількість послідовних доменів, орієнтованих в одному напрямку. Обмеження полягає в тому, щоб запобігти тому, щоб це число було занадто великим, оскільки це дозволило б читачеві жорсткого диска не синхронізуватися з даними. Вікіпедія стверджує, що деякі ЗМІ також збалансовані постійним струмом із "деякими типами носіїв запису", тобто існує стільки ж доменів, орієнтованих як в один бік, так і в інші. Я не бачив цього в записаних носіях, але це звично для таких речей, як швидкий Ethernet (використовуються чіпи PHY) або цифрові відео стандарти, такі як HDMI, який використовує TMDS.

Тож прийнятий пост Давида Заславського є неправильним. Однак фізика його правильна, і тому я проголосував +1 за це. Але ця відповідь дає "решту історії"; життя не таке просте, як часом виглядає.