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极速鲨课堂36:固态硬盘装满会变重吗?

昨天凌晨,看完FBI警告的小姐姐后准备睡觉。突然手机微信声音响起,打开后发现是许久不联系的大学舍友杜哥。说起杜哥,在大学时代也是一个神人,脑子里经常蹦出一些奇奇怪怪的问题。比如,大口吸气后人会不会变重?如果三天不睡觉,能不能连睡三天?

他知道我在大学时比较喜欢捣鼓电脑,所以这次杜哥在微信上问了我一个电脑方面的问题。他说:我前段时间看了你的文章,感觉你对固态硬盘挺了解的。我现在这个固态硬盘是1TB的,如果我把它装满了,会变重吗?

如果其他人问我这问题,我肯定鸟都不鸟。但杜哥在大学时期经常请我吃饭上网,我小陈岂是那种忘恩负义之人?

于是我在微信上对杜哥说道,这个问题有点难,容我想想。明天给你答复。

作为一个技术流,无论问题看上去多么荒谬,都要严谨的对待。想要知道这个问题,我们首先要知道固态硬盘是如何存储信息的。在前面的文章中,我们提到固态硬盘由三大件组成。其中存储颗粒就是主要负责存储信息的。

固态硬盘内部构造

那么存储颗粒是如何工作的呢?存储颗粒是由很多浮栅晶体管构成的。每个浮栅晶体管中的浮栅被二氧化硅包裹,与上下层绝缘,断电时可以保存电子。这就是固态硬盘可以存储数据的原因。

电脑中的数据是以0和1的二进制数据保存在硬盘中,浮栅中的电子数量多于中间值时,就表示0。少于中间值时就表示1。

写入数据时,会在下方的P极增加一个电压。浮栅内的电子会在量子遂穿的影响下,穿过绝缘氧化层,吸附于P极。这时浮栅内的电子就小于中间数,表示为1。

反之,在上方的控制极增加一个电压,就能使原来的P极的电子再遂穿至浮栅内。使得浮栅内电子数高于平均值,此时表示为0。

根据网络信息显示,一个8nm制程SLC存储单元的浮栅晶体管可存储13个电荷。也就是说,当每个浮栅晶体管有13个电荷时,表示为0。如果有7个以下电荷则表示为1。

在计算机中最小的信息单位是bit,也就是一个二进制位,8个bit组成一个Byte,也就是字节。

一般情况下,信息的分布是比较随机的。从概率上来说,0和1是平均分配的。也就是说,当固态硬盘存满数据时,有一半0,一半1。所以,固态硬盘中的一半浮栅晶体管有13个电子,另外一半则有7.5个电子。所以一个字节大概估算有4*13+4*7.5=52+30=82个电子。

那么1TB的容量有多少字节呢?在物理存储中1KB=1000字节(软件计算为1024),1000KB=1MB,1000MB=1TB。所以1TB=1x10⁹。也就是8.2x10^10个电子数量。

一个电子的重量为9.10956*10^⁻28g,我们就可以计算出来1TB的固态硬盘装满后,电子的重量为7.4*10^-17g,也就是0.000000000000000074g。

最终,我们得出结论。一块使用8nm制程SLC存储单元的1TB固态硬盘,在浮栅晶体管没有电子的情况下,存储满数据,会增加0.000000000000000074g的重量。

杜哥,来看我的结论吧。

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