Hvordan fungerer en USB-stick? Enkelt forklaret
Data i form af elektroner gemmes på en USB-stick i såkaldte flashhukommelsesceller. I denne artikel forklarer vi, hvordan en USB-stick fungerer på en enkel og forståelig måde.
Opbygning af en USB-stick
Hukommelsens struktur er vigtig for at forstå, hvordan data kan gemmes og åbnes på USB-stick:
- Hver USB-stick indeholder såkaldte flashhukommelsesceller, der fungerer som transistorer. For det meste består de af et halvledermateriale, for eksempel silicium. Der er to mindre områder lavet af meget mere ledende materiale, kilde og dræning.
- Den flydende port er placeret mellem kilden og afløbet adskilt fra resten af en isolator. Denne komponent er den faktiske lagerplads for flashcellen. En positiv eller negativ spænding kan tilføres via kontrolporten, der er forbundet til den flydende port.
- Hvis der nu tilføres en positiv spænding til kontrolporten (ca. 3, 3 volt), oprettes en kanal mellem kilden og afløbet og strømmen. Denne tilstand kaldes 0-staten.
- Hver af cellerne kan enten være i 0 eller i 1-tilstand. En computer kan derefter læse gemte data fra et stort antal af disse celler.
Gem data på USB-sygen
Den normale tilstand for en flashhukommelsescelle er 0-tilstanden, der er ingen information i den flydende port.
- For at gemme oplysninger i en celle skal tilstanden 1 etableres.
- For at nå tilstanden 1 skal der påføres en meget høj positiv spænding (ca. 10 volt). Elektroner hopper fra kilden og dræner ind i den flydende port, det lades negativt.
- På grund af isoleringen af den flydende port kan elektronerne ikke slippe ud, informationen gemmes.
Læs data på USB-sticken
For at læse information skal computeren vide, om tilstanden 1 eller 0 er til stede.
- Der tilføres en lille positiv spænding (3, 3 volt), og strømstrømmen mellem kilde og afløb måles.
- I 0-tilstand strømmer strøm gennem kanalen mellem kilde og afløb som beskrevet ovenfor.
- I tilstanden 1 forbliver kanalen mellem kilde og afløb lukket, fordi den negativt ladede flydende port modvirker spændingen. Der er ikke elektricitet.
Slet data fra USB-sticken
For at slette information fra hukommelsescellen skal den negative ladning i den flydende gate fjernes, 0-tilstanden skal gendannes.
- For at gendanne 0-tilstand igen, skal en høj negativ spænding påføres styringsporten. Ladningen i den flydende port fjernes, og kanalen mellem kilde og afløb åbnes igen.
Hvordan bliver 1-stater læsbare data?
- Der er milliarder af individuelle flashhukommelsesceller i en USB-stick. Hver hukommelsescelle repræsenterer en bit. En bit er den mindste lagerenhed, otte bit danner en byte. En 4 GB USB-stick har omkring 32 milliarder individuelle flashhukommelsesceller.
- Hver hukommelsescelle har tilstanden 0 eller 1, som skaber en såkaldt binær kode, som computeren læser ud og udsender som tekst, lydfiler, billeder eller noget andet.
- Som illustration kan du konvertere tekst online til en binær kode.
Seneste USB-standard: USB 3.1 Type-C
Flashhukommelse er også indbygget i de hurtige SSD-harddiske. Intels nye 3D Xpoint-hukommelser er endnu hurtigere end flashhukommelserne.