Hur fungerar en USB-stick? Enkelt förklarat
Data i form av elektroner lagras på en USB-stick i så kallade flashminneceller. I den här artikeln förklarar vi hur en USB-stick fungerar på ett enkelt och förståeligt sätt.
Bygga en USB-stick
Strukturen i minnet är viktigt för att förstå hur data kan lagras och samlas upp på USB-minnet:
- Varje USB-stick innehåller så kallade flashminneceller som fungerar som transistorer. För det mesta består de av ett halvledarmaterial, till exempel kisel. Det finns två mindre områden gjorda av mycket mer ledande material, källa och avlopp.
- Den flytande porten är åtskild från resten med en isolator och ligger mellan källan och avloppet. Den här komponenten är den faktiska lagringsplatsen för flashcellen. En positiv eller negativ spänning kan appliceras via styrgrinden, som är ansluten till flytporten.
- Om en positiv spänning nu appliceras på styrgrinden (cirka 3, 3 volt) skapas en kanal mellan källan och avloppet och strömmen flyter. Detta tillstånd kallas 0-tillståndet.
- Var och en av cellerna kan vara antingen i 0- eller 1-tillståndet. En dator kan sedan läsa lagrad data från ett stort antal av dessa celler.
Spara data på USB-Sick
Det normala tillståndet för en flashminnecell är 0-tillståndet, det finns ingen information i den flytande porten.
- För att lagra information i en cell måste tillståndet 1 upprättas.
- För att nå 1-tillståndet måste en mycket hög positiv spänning appliceras (cirka 10 volt). Elektroner hoppar från källan och dränerar in i den flytande grinden, den laddas negativt.
- På grund av den flytande portens isolering kan elektronerna inte fly, informationen lagras.
Läs data på USB-sticket
För att kunna läsa information måste datorn veta om läget 1 eller 0 finns.
- En liten positiv spänning (3, 3 volt) appliceras och strömflödet mellan källa och avlopp mäts.
- I 0-tillståndet strömmar strömmen genom kanalen mellan källa och avlopp som beskrivits ovan.
- I läget 1 förblir kanalen mellan källa och avlopp stängd eftersom den negativt laddade flytande grinden motverkar spänningen. Det finns ingen el.
Ta bort data från USB-sticken
För att radera information från minnecellen måste den negativa laddningen i den flytande grinden tas bort, 0-tillståndet måste återställas.
- För att återställa 0-tillståndet igen måste en hög negativ spänning appliceras på styrgrinden. Laddningen i den flytande grinden tas bort och kanalen mellan källa och avlopp öppnas igen.
Hur blir 1-stater läsbara data?
- Det finns miljarder individuella flashminneceller i ett USB-minne. Varje minnecell representerar en bit. En bit är den minsta lagringsenheten, åtta bitar bildar en byte. En USB-stick på 4 GB har cirka 32 miljarder individuella flashminneceller.
- Varje minnecell har tillståndet 0 eller 1, vilket skapar en så kallad binär kod, som datorn läser ut och matar ut som text, ljudfil, bild eller annat.
- Som exempel kan du konvertera text online till en binär kod.
Senaste USB-standard: USB 3.1 Type-C
Flash-minne är också inbyggt i de snabba SSD-hårddiskarna. Intels nya 3D Xpoint-minnen är ännu snabbare än flashminnen.