¿Qué pesa más: una unidad flash vacía de 32 GB o una unidad flash de 32 GB completamente cargada? Si los datos no son más que una disposición de electrones, ¿cómo afecta el peso de una unidad flash?

Que pregunta tan interesante. Entra en la misma categoría que las preguntas sobre si un teléfono completamente cargado pesa más que uno muerto.

La respuesta simple sería: Sí, una unidad flash completa pesa más que una vacía, pero ¿cuánto cuesta?

Recordemos qué datos son realmente. Los datos son 1 y 0 almacenados en algún medio. Para el almacenamiento flash, los 1 y 0 se almacenan atrapando electrones. Estos electrones tienen un peso de 1/1820 unidades, lo que equivale a 1.7 × 10 ^ (- 24) gramos.

Cuantos más datos almacena una unidad flash, más electrones quedan atrapados. Para 4 GB de datos, la diferencia entre lleno y vacío es de 10 ^ (- 18) gramos. Para 32 GB, sería 8 veces más.

Estos cálculos fueron realizados en 2011 por el profesor de ciencias de la computación de la Universidad de California en Berkeley, John D. Kubiatowicz para el lector electrónico Kindle de Amazon, pero serían aplicables a cualquier unidad flash.

De otra manera, si considera que la carga total en cualquier dispositivo sigue siendo la misma, por lo que no hay cambios en la masa total del sistema. Cada bit de información es como un condensador cargado y, aunque en un condensador cargado, las cargas están separadas, la fuerza de carga general no cambia y, por lo tanto, no se observa diferencia de masa, excepto cantidades extremadamente pequeñas que se producen debido a la diferencia en la energía niveles de cada dispositivo. La diferencia es pequeña: ningún equipo de laboratorio podría medirlo con precisión, pero sí.

Finalmente, un disco duro completo tendrá una masa más alta, ¡pero una diferencia MUY pequeña!

No creo que una tarjeta de memoria cambie su peso si la llena por completo. Hay un número determinado de bits configurado en 1 y 0. ¿Un 1 pesa más o menos que 0? No lo creo. En cualquier caso, los archivos de datos consisten en un número de 0 y 1 que se distribuye “al azar”. Una tarjeta de memoria vacía está llena de 1s. En un mundo hexadecimal, la tarjeta está llena de F (al menos así es como borro las EPROM).
Pones energía para cambiar los bits, pero eso es solo temporal. La energía eventualmente desaparecerá como radiación de calor. No lo carga con energía como si cargara una batería. Simplemente reorganice los bits de una manera diferente a la que se organizaron primero. La tarjeta de memoria contiene tanta información como vacía cuando está llena, excepto que la tarjeta de memoria completa tendrá información reconocible mientras que la tarjeta vacía contendrá información inútil.

Esto probablemente sería lo mismo que pesar una baraja de cartas antes y después de barajarlas. Pones energía cuando los barajas, pero eso no cambia el peso de la baraja.

Sin embargo, si carga una batería con energía, el peso cambiará. Aproximadamente 1,112650056053618432174089964848 x 10 ^ -17 kg pr. Joule.
Una batería de automóvil de 65Ah 12V (2,8 MJ de capacidad energética) aumentará su peso en 3,1243213573985605575448446212932e-11 kg de completamente vacía a completamente cargada.

A2A: es una pregunta no específica, por lo que no es de extrañar que haya una variedad de respuestas. Normalmente no me acercaría a estas preguntas sin una barcaza, pero bueno, A2A, así que intentaré ser comprensivo y lógico en la respuesta. Pero tenga en cuenta que la respuesta que elija depende no solo de la teoría, sino también de los detalles de ingeniería.

Por cierto, si mi unidad vacía tenía cero GB, estaría pidiendo un reembolso. Creo que debe significar que una unidad vacía está escrita con ceros de datos. Aún así, como verá a continuación, no ha logrado hacer la pregunta o respuesta más fácil.

Primero a un punto práctico: existen varios mecanismos por los cuales el sistema puede aumentar de peso o perder peso mediante transferencia directa de masa que no tienen nada que ver con el almacenamiento de datos.

a1) desgaste y abrasión

a2) oxidación de componentes.

a3) suciedad / mugre / huella digital del aceite en sus manos, etc.

a4) cualquier carga estática residual en la carcasa de plástico.

a5) ubicación en la tierra y el tiempo. El geoide de gravedad de la tierra no sigue los contornos de la tierra y también fluctúa con el tiempo.

Todo esto tendrá un efecto mucho mayor sobre el peso que cualquier arreglo de datos.

Si bien existen varias formas diferentes de implementar la tecnología flash, hasta donde yo sé, todas son neutrales a la carga, por lo que los procesos de lectura / escritura / borrado son neutrales a la transferencia de masa; la unidad no cambia de peso en los procesos de datos debido a la transferencia de masa.

También debe notarse que la física ha adoptado una definición muy estricta de masa como la “masa en reposo” del sistema. Como tal, esta masa tampoco cambiará por los procesos de lectura / escritura de datos.

Entonces, dejando a un lado todas estas advertencias, finalmente llegamos al corazón del problema;

El peso medido también dependerá en un minuto de la energía almacenada en la unidad, de acuerdo con la fórmula familiar de Einstein, que en el caso de la unidad flash dependerá tanto de cómo se almacenan los datos como de la temperatura de la unidad: ¡Más energía almacenada, pesará un poco más, siendo una exageración importante de ingeniería aquí! Estamos hablando aproximadamente del orden de algunos cientos de femtoNewtons de cambio de peso debido a la transferencia de datos como máximo.

Entonces, para la advertencia de temperatura: cualquier actividad en el disco, ya sea que la borre para vaciarla o que escriba datos, aumentará su temperatura, y debe esperar a que esta temperatura se equilibre nuevamente a alguna condición estándar elegida antes de comparar sus respuestas.

Finalmente a la energía de almacenamiento de datos: sin los manuales detallados de los fabricantes particulares, simplemente no es posible saber cómo almacenan la información utilizando las diversas tecnologías flash.

Dependiendo de esto, un cero de datos puede almacenarse como un estado de alta o baja energía del sistema, y ​​así con el de datos.

Todo lo que puede decir es que el disco pesa menos cuando todos los datos se escriben de manera uniforme utilizando el estado de baja energía, y pesa más cuando se escribe de manera uniforme con el estado de alta energía, y pesará en algún punto intermedio cuando se escriben datos que contienen información.

Suponiendo que los datos estén comprimidos y / o encriptados de manera eficiente (como suele ser el caso en estos días), habrá un número más o menos igual de ceros y unos, y un disco completo pesará a medio camino entre los dos casos anteriores.

En términos prácticos, estas opciones son a discreción del fabricante: un disco vacío puede ser ceros o unos o una mezcla aleatoria, y pesar su mínimo, máximo o intermedio cuando está “vacío” de datos. Una unidad completa generalmente pesará alrededor de la mitad entre el mínimo y el máximo.

Entonces, para responder a su pregunta, en función de los datos almacenados, una unidad vacía puede pesar menos, más o más o menos lo mismo que una unidad completa, según cómo el fabricante elija implementar la tecnología flash.

Los pendrives usan lo que se llama almacenamiento FLASH. Básicamente, el almacenamiento tiene la forma de lo que se llama un transistor de puerta flotante, un transistor de efecto de campo en el que la “puerta” (para encender y apagar el transistor) está aislada eléctricamente. Para programar, la puerta se inyecta con electrones a través de la pared aislante utilizando un alto voltaje. Después de la inyección, la puerta retendrá los electrones, y la carga resultante afectará el estado del transistor que le permite conducir.

Es este cargo el que almacena sus datos. Sin carga significa que el transistor está apagado, lo que generalmente significa digital 1, y una carga significa que el transistor está encendido, lo que generalmente significa digital 0. El FLASH moderno también mide la cantidad de carga (cuánto está encendido el transistor) para proporcionar más de un un solo bit de almacenamiento por transistor (celda multinivel o MLC)

Para borrar los datos, se usa un voltaje de borrado aún mayor para permitir que la carga incorporada fluya a través del aislador para escapar.

Dicho esto, es cierto que un pendrive con muchos 0s pesa menos que uno con muchos 1s, por lo que el cambio de peso por los datos almacenados depende exclusivamente de la cantidad de 1s que está almacenando. Dicho esto, depende de la representación de sus datos y del formato que le esté dando (lo que llama vacío).

OK

Cuando el directorio está vacío, todos los punteros se borran. Cuando se formatea la unidad, se crea un directorio emty. En cualquier caso, una unidad vacía todavía tiene 32 GB de datos. Pero son solo datos desconocidos que podrían llenarse con ceros o unos o más probablemente una colección aleatoria de ellos. Una razón es que al borrar una unidad simplemente elimina el directorio y borra todos los punteros, por lo que en ese caso la sección de datos (99%) todavía tendrá datos antiguos. Si se formatea rápidamente, solo el directorio se sobrescribirá con punteros vacíos. Si está completamente configurado, puede borrar todas las pistas de datos a algún valor.

PERO siempre habrá algunos datos en las secciones de datos. Por lo tanto, la unidad pesa tanto como antes cuando todo el directorio estaba lleno de punteros a datos conocidos.

Todas las respuestas aquí que afirman un aumento de peso debido a la masa en reposo de “más” electrones … están equivocadas. En pocas palabras, si el dispositivo permanece eléctricamente neutro después de escribir datos, y no se agregan PROTONS al dispositivo durante la escritura, entonces existe el mismo número EQUILIBRADO de protones y electrones en el dispositivo antes y después de escribir datos. Mismo peso debido a la masa en reposo.

No se agregan protones.

Por favor, comprenda que, incluso si los detalles del mecanismo de almacenamiento requieren la “inyección en caliente” de las elecciones (sea lo que sea), eso no cambia nada. Dichas elecciones “adicionales” se compensarían con la conexión a tierra del dispositivo, dejando los electrones desde otras ubicaciones dentro del dispositivo para equilibrar la carga general. Exprimir electrones “extra” aquí o allá EN el dispositivo, incluso si sucede, no cambiará el hecho de que otras elecciones son LIBRES DE SALIR … Y lo harán.

Sin embargo, si el dispositivo almacena más energía en ciertas configuraciones de 1 y 0 (presumiblemente, esto se almacenaría por mantener una pequeña separación de carga entre dominios pequeños), entonces el aumento de energía equivaldría a un pequeño aumento de masa, por energía de Einstein equivalencia masiva E = mc ^ 2

Y sería pequeño … Y no necesariamente un valor positivo

No importa la contribución relativamente gigantesca de las huellas digitales y / o las partículas de polvo. Un cambio de masa debido al almacenamiento de una pequeña cantidad de energía de deformación debido a que algunos arreglos de bits son hipotéticamente más tensados ​​mecánicamente que otros … se vería enanizada por la evaporación de una sola molécula volátil de la caja de plástico, o la oxidación de un solo átomo de metal.

Creo que esta es una de esas preguntas molestas donde la teoría y la realidad chocan. Has postulado la existencia de una unidad flash vacía con CERO GB. Tal cosa no existe. Entonces, si la pregunta se relaciona con un experimento mental con respecto a una clase imaginaria de almacenamiento, entonces sí, un disco imaginario completo pesa más que uno vacío.

Si desea lidiar con unidades flash reales que podrían usarse, primero debe inicializar su estructura de almacenamiento y asignar la memoria. Una vez que asigna la memoria, contiene valores. La unidad “vacía” se rellena con representaciones binarias de cero. ¿Las representaciones binarias de cero pesan menos que las binarias? No.

Un Kindle (o una unidad flash) no es una máquina imaginaria en un experimento mental. Un Kindle es un lector de libros electrónicos. Como tal, tiene una cantidad asignada y asignada de memoria. El acto de encenderlo igualará el peso de su memoria activa.

La diferencia de peso exacta es difícil de determinar, porque un bit 0 realmente no significa ‘sin cargo’ y un bit uno realmente no significa ‘cargo’. Es más una ‘carga baja’ y ‘carga alta’, y varía mucho. Pero podemos decir que una unidad flash “vacía” (es decir, completamente cargada con bits 0) probablemente pese más que una unidad flash “llena” (completamente cargada con bits 1). Eso sucede debido a cómo se construyen las unidades flash. Las unidades flash usan celdas hechas de transistores de puerta flotante para almacenar bits. Cada celda tiene dos puertas, la Puerta de Control y la Puerta Flotante. Cuando se carga la puerta flotante, cancela el campo eléctrico de la puerta de control (haciendo que se detecte un 0 al leer un transistor). Básicamente, la diferencia entre un bit activo y un bit inactivo es la puerta flotante, que se carga cuando el bit es 0 y no se carga cuando el bit es 1. Por lo tanto, una unidad flash ‘vacía’ de 32GB pesará más que un ‘full Unidad flash de 32 GB.

Solía ​​diseñar chips de puerta flotante.

Un 1 o 0 dentro de una celda de transistor puede ser una celda de transistor encendida o apagada. Esto depende del número de inversores desde la celda hasta el pin de salida del chip.

Entonces, los electrones quedan atrapados en una capa de óxido aislante.

Pensé que los electrones en la capa aislante tendrían una carga eléctrica que repele los electrones en el transistor (o en cualquier lugar cercano). Esto causaría una capa de agotamiento. Mi pensamiento es que por cada electrón atrapado en óxido por encima del transistor, hay un electrón que dejó una red cerca.

La respuesta más reciente sobre la energía es igual a la masa multiplicada por la velocidad de la luz al cuadrado es probablemente la más correcta si Einstein tenía razón.

Comenta si crees que esto está bien o mal.

Podría ser de cualquier manera si lo pesa con la precisión del peso de un electrón.

¿Qué son los datos y cómo se almacenan?
Los datos son solo una disposición de 1 y 0 en los registros (ubicaciones de memoria).

Los 1 están representados por un voltaje positivo más alto y los 0 por un voltaje más bajo o voltaje cero o voltaje negativo. Como los electrones se cargan negativamente, un cero (0) pesa más que uno (1).

Pero lo importante aquí es cuál es el estado de los registros de memoria cuando la unidad flash contiene 32 GB de datos y cuando está vacía.
El número total de registros en estado de mayor energía (es decir, 1) y aquellos en estado de menor energía (es decir, 0) variará de datos a datos y podemos suponer que es bastante aleatorio y probablemente la mitad de los registros tendrá 1 y la mitad tendrá tener 0 estado aproximadamente.

Ahora, qué sucede cuando eliminamos todos esos datos: en realidad, los datos nunca se eliminan. O, en otras palabras, los registros de memoria no se restablecen cuando eliminamos los datos. Supongamos que ha guardado un archivo de tamaño 1 Mb en su unidad flash. Este archivo utilizará aproximadamente 10 ^ 9 (1Mb = 10 ^ 9 bits) de registros de memoria para guardar la información de datos y algunos registros más para guardar la información que 10 ^ 9 registros constituyen este archivo único. Ahora, cuando elimina este archivo, solo se elimina la información que contiene los registros que se usaron. Y estos registros están disponibles para completar la información nuevamente. Cuando vuelva a guardar otros archivos, estos registros podrían restablecerse de acuerdo con los nuevos datos. De esta forma, los datos nunca se eliminan, simplemente se sobrescriben.

Por lo tanto, una unidad flash vacía puede pesar más y menos que una completamente cargada. Incluso dos unidades flash idénticas que contienen diferentes pero la misma cantidad de datos (digamos 32 GB cada una) pueden pesar de manera diferente si se miden con tanta precisión.

Pregunta asombrosa Esta pregunta surgió en mi mente cuando era estudiante de segundo año. Busco mucho y llegué a una conclusión. Sí , su peso va a cambiar.

Solo en cualquier cable no. de electrones son siempre los mismos, ya sea que la corriente fluya a través de él o no. La unidad flash también tiene el mismo no. de electrones en el mismo. En la unidad flash, los datos se almacenan en forma de condensador cargado. El condensador cargado pesa más que el condensador no cargado porque la carga positiva y negativa están separadas por algo de energía y la teoría de Einstein dice que la relación entre masa y energía. Sin embargo, la diferencia es tan pequeña que no se puede detectar ni siquiera en el laboratorio.

Una unidad flash de 32 GB completamente borrada debería pesar lo mismo que una unidad flash de 32 GB totalmente cargada (escrita al azar o completamente cero). Supongo que por flash nos referimos a la tecnología de almacenamiento basada en NAND.

Primero, veamos cómo funciona el flash.

La memoria flash es una red de transistores especiales. Estos transistores tienen una capa de conductor dentro de la puerta, formando un condensador adicional. Esto atrapa electrones.

Los siguientes son tres operaciones flash fundamentales:

Borrar: cuando aspiramos todos los electrones atrapados en el capacitor de la puerta al sustrato. Esto reduce el voltaje de umbral de puerta requerido para formar el canal conductor entre la fuente y el drenaje. Este estado es “1”.

Programa: cuando bombeamos electrones desde el sustrato a la trampa de electrones de la puerta. Esto aumenta el voltaje umbral requerido para formar un canal conductor entre el drenaje y la fuente. Este estado es “0”

(Escribir no es más que una secuencia de borrado / programa o programa / programa …)

Lectura: Sondeamos el transistor aplicando algo de voltaje en la puerta. Si conduce, es “1”, de lo contrario es “0”

Al borrar o programar, estamos reorganizando los electrones en el transistor.

Leer no agrega electrones. Escribir reorganiza electrones. Sin aumento de peso.

Cosas extra:

¿Qué sucede cuando no se succionan todos los electrones de la puerta durante el borrado?

El umbral del transistor aumenta con el tiempo y eventualmente no se comporta de manera predecible. Eso es un mal transistor. Este es un mecanismo por el cual el desgaste del programa / borrado degrada el transistor flash.

Creo que parte de la confusión sobre la forma correcta de responder a esta pregunta se encuentra en la definición de una unidad flash “vacía”. El hecho es que, si bien los datos pueden tener algún peso “vacío” o “lleno”, no habrá ninguna diferencia. Hay datos presentes en el dispositivo, ya sea aleatorio / no sensible, en todo momento. El “espacio libre” no es libre y claro. Simplemente significa que puede utilizarse sin sobrescribir la información ya almacenada en el dispositivo.

Depende de lo que la unidad considere vacía. Suponiendo en el estado vacío, todas las celdas tienen el equivalente de cero de la unidad. ¿Por qué deberíamos suponer automáticamente que todos los fabricantes usan electrones atrapados para representar un uno y ningún electrón atrapado para representar cero? Depende completamente de la forma en que el fabricante diseña los circuitos circundantes en cuanto a qué estado de una celda es cuál.

Sobre esta base, el peso de las celdas de almacenamiento reales puede ser más pesado o más liviano cuando está completamente cargado que cuando la unidad está vacía (todos ceros). No hay una respuesta correcta, aunque la mayoría de los fabricantes probablemente usarán un enfoque similar. Para todo el dispositivo, la neutralidad de carga significará que el peso de toda la unidad, incluido su embalaje, no debe cambiar.

Hay otra advertencia que podría aplicarse. Para obtener los tiempos de escritura más rápidos, algunas unidades pueden forzar a las células no utilizadas actualmente al estado de agotamiento de electrones ya que forzar a los electrones debería ser más rápido que extraerlos de una célula. Si los bloques de celdas están marcados como no utilizados, entonces pueden estar en estado de agotamiento y, por lo tanto, más claros; sin embargo, el valor real en cada celda seguirá dependiendo de la forma en que los circuitos circundantes lo traten. Dado que el bloque de celdas está marcado como no utilizado, no puede ser interrogado para ver si contiene ceros o unos en su estado agotado.

Hay una carga en cualquier dirección de memoria, ya sea 1 o 0, por lo que el peso de la unidad no cambia al cambiar una ubicación (un bit) de un estado a otro. La unidad siempre está llena, a veces con bits que forman patrones que consideramos datos significativos, a veces con bits que consideramos aleatorios, pero nunca agregamos o eliminamos materia de la unidad cuando la escribimos.

@Kasper Fredenslund:

Cargar y descargar una batería cambia los elementos químicos en la batería, por lo que el peso sí cambia. (En una batería de plomo ácido, por ejemplo [la batería de un automóvil], puede medir el estado de carga midiendo la densidad del electrolito [con un instrumento llamado hidrómetro], y un líquido más denso pesa más que uno que es menos denso. )

Si agregar información a una unidad cambiara su masa, la magnitud de ese cambio de masa sería insignificante y teórica como máximo. La liberación de gases de los plásticos en los componentes es probablemente mayor en órdenes de magnitud.

Sin embargo, si agregar información cambia la carga neta en el dispositivo, como algunos han sugerido, eso sería detectable. Y no lo es. Eso es bueno, porque sería muy difícil mantener esa discrepancia de carga y la información que supuestamente representa. No hay un cambio neto en la carga (o masa) causado por barajar los electrones y los agujeros dentro del dispositivo.

Piense en la unidad USB como una gran sopa de letras con miles de millones de letras. puedes almacenar información en ese tazón de sopa uniendo letras juntas. Digamos que deletreas un millón de palabras con las letras de esa sopa. ¿Hay más sopa que cuando empezaste? No Tienes la misma cantidad de sopa.

Una unidad USB vacía pesa lo mismo que una unidad USB completa porque realmente no está agregando información, solo está usando los pequeños interruptores en el USB para registrar la información.

Si tuviera que escribir la Dirección de Gettysburg en un Etch-a-Sketch, ¿pesaría más? Agregaste información al agregar peso al organizar los pedacitos pequeños dentro. Así es como funciona una unidad USB.

La electricidad que usa su computadora para operar el USB se usa para mover los pequeños interruptores, no para agregar electrones u otros pequeños pedazos de peso.

Ambos tendrán el mismo peso. No le pasará nada a la unidad flash, ya sea que la vacíe o cargue. Solo la masa (cosa física) puede aumentar el peso del objeto. Aquí estamos cargando unidades flash con archivos, los datos no son más que cosas físicas, solo cosas imaginarias.

El mismo escenario se aplica a la batería eléctrica vacía y a la batería completamente cargada.

Esta es una pregunta interesante, pero la pregunta debe referirse a ‘masa’ en lugar de peso.

Si hay una diferencia en la energía requerida para tener un ‘1’ o un ‘0’, entonces la respuesta es clara (sí, debido a E = mc ^ 2)

Si no hay diferencia en la energía, todavía hay energía asociada con la entropía: kT ln (2) por bit de información, y nuevamente, habrá un cambio en la masa.

Entonces, mi tarjeta de memoria de 8 GB a temperatura ambiente tiene una diferencia máxima de información de 8 * 2 ^ 9 * kT * ln (2) julios de energía (aproximadamente 1 * 10 ^ -17 J) que corresponde a 4 * 10 ^ -17 fg. No mucho.