手机内存在电脑上显示的不一样,手机能称小件重量吗

网上有个段子讲如何在菜市场智斗缺斤短两的小贩:把手里的iPhone XS Max丢到电子秤上,显示280克,而iPhone XS Max的真实重量应该是208克:秤做手脚了。

这个段子的漏洞很多,但网友的评论更有亮点:你手机里装的小电影难道就不算质量啦?一个G等于一g(克)。虽然是玩笑,但也有认真的网友认为数据是有重量的。那么问题来了,装满数据的硬盘会比空硬盘更重吗?

手机和电脑固态硬盘一样,用来记录数据的部件都源自东芝在1987年发明的NAND闪存。下图是问世早期的东芝NAND闪存,容量仅有4MB。闪存的出现极大的改变了电子产品的存储形态。

电脑和手机都是使用二进制(0和1)来表达数据的。是机械硬盘依靠磁极的改变来表示0和1,所以无论记录多少数据,它的重量都不会发生改变。

手机和固态硬盘记录数据依靠的则是闪存单元中被锁住的电子。电子的数量决定了信号电压,进而决定要表达的0或1数据。按照闪存类型的不同,分为SLC(每单元保存1比特)、MLC(每单元保存2比特)和TLC(每单元保存3比特)。

下图是2D平面闪存中存储电子的Floating Gate浮栅结构示意图。电子在浮栅结构中可以自由移动,闪存是通过浮栅层之下的隧道氧化层来保持浮栅中电子不会流失的。

NAND闪存有一个特性:在写入(Program)之前必须先进行擦除(Erase)。擦除的过程如下图所示,是将FT浮栅中的电子"抽"出来排掉,会使闪存单元中电子数量减少。

写入过程则是向FT浮栅中"吸入"电子,会使闪存单元中的电子数量增加。写入和擦除的过程应用到了隧道效应,电子在电压的作用下穿透隧道氧化层(Tunnel Oxide),进入或离开浮栅层(Floating Gate)。

存储数据的多寡会与电子数量产生关系。尽管电子很小,小到显微镜都看不见,但毕竟是存在重量的。

东芝在3D工艺中改进了NAND闪存的结构,使用Charge Trap电荷捕获层代替了Floating Gate浮栅层,使得闪存单元保存数据的能力得到了进一步增强,3D闪存因此变得更加耐用。

不管是2D平面闪存还是新时代的3D堆叠闪存,写入数据后的电子数量总是比空的时候更多。所以文章开头的小玩笑其实也有一定道理,存储数据的确会使你的手机/固态硬盘变得更重。但是电子的质量实在是太小了(9.10956×10-31kg),闪存写入数据后产生的增重难以被测量出来。

另外,数据在电脑以及闪存中都是二进制表达,而具体到实际情况0和1各自所占比例是比较随机化的,存储128GB容量数据给闪存增加的重量,未必会比64GB更多。

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