Ads 468x60px

понедельник, 23 апреля 2018 г.

Вага жорсткого диска

Можна без перебільшення сказати, що інформація - це основа сучасного світу. Щодня мільйони людей у всьому світі створюють мільйони гігабайт інформації, зберігаючи її на своїх комп'ютерах або мобільних пристроях. Виникає цікаве питання: коли ми записуємо все більше і більше інформації на наші пристрої - завантажуємо музику, фотографуємо, встановлюємо додатки, створюємо документи - чи збільшує це фізичну масу жорсткого диска?

У даній статті мова піде про записи інформації на SSD диски - твердотільні накопичувачі, котрі використовуються в більшості сучасних пристроїв.

Зберігання інформації в твердотільному носії забезпечується за допомогою мільярдів транзисторів, які приймають значення «1» або «0». Кожен такий транзистор складається з двох напівпровідників з надлишком електронів, а між ними знаходиться напівпровідник з нестачею електронів. Над цими напівпровідниками встановлений так званий керуючий затвор, на який подається позитивна або негативна напруга.

Нижче нього розташований плаваючий затвор, з усіх боків ізольований оксидною плівкою-діелектриком. Якщо подати на керуючий затвор позитивну напругу, то в справу вступає квантова механіка - на плаваючий затвор завдяки тунельному ефекту пересунеться частина електронів незважаючи на присутність оксидної плівки-діелектрика, що не проводить струм.

Тунельний ефект - це унікальне явище, властиве квантовій механіці. Завдяки властивості корпускулярно-хвильового дуалізму (тобто вмінню бути одночасно хвилею і часткою) елементарна частинка може виявитися по інший бік від потенційного бар'єру, навіть якщо її повна енергія вище висоти бар'єру. У нашому випадку електрон опиняється по інший бік від оксидної плівки-діелектрика і переходить на плаваючий затвор.

Плаваючий затвор, який отримав негативний заряд від «посаджених» на нього електронів, буде заважати проводити струм через транзистор. У цьому випадку транзистор буде мати значення «1». Якщо ж він буде проводити струм, то осередок буде зберігати значення «0».

Отже, щоб записати в транзистор значення «1», необхідно «закинути» на плаваючий затвор електрони. Оточені діелектриком, вони здатні зберігати заряд на довгі роки навіть після виключення комп'ютера, саме тому інформація зберігається в пам'яті навіть коли ми відключаємо наші пристрої від харчування. Так як електрони - це частинки, що мають масу, то кожна записана «одиничка» додає мізерну масу до жорсткого диска. Однак необхідно пам'ятати, що інформація - це не тільки «одиниці», а послідовність «нулів» і «одиниць». Якщо, завантаживши будь-якої байт інформації ви поміняєте значення транзисторів з 01100111 на 10001100, то маса жорстко диска зменшиться, звільнивши плаваючий затвор від електронів, щоб отримати два зайвих «нулика».

Виходить, що при записi інформації жорсткий диск дійсно може стати важче на неймовірно мале значення. Однак при цьому інформація повинна бути впорядкована таким способом, щоб транзисторів з негативним зарядом на плаваючому затворі стало більше. Цілком можливо, до цього може призвести і видалення інформації, а не її запис.

Схожi статтi: