Hvordan fungerer en USB-pinne? Enkelt forklart
Data i form av elektroner lagres på en USB-pinne i såkalte flash-minneceller. I denne artikkelen forklarer vi hvordan en USB-pinne fungerer på en enkel og forståelig måte.
Bygge en USB-pinne
Strukturen i minnet er viktig for å forstå hvordan data kan lagres og hentes på USB-pinnen:
- Hver USB-pinne inneholder såkalte flash-minneceller som fungerer som transistorer. For det meste består de av et halvledermateriale, for eksempel silisium. Det er to mindre områder laget av mye mer ledende materiale, kilde og avløp.
- Den flytende porten er skilt fra resten av en isolator, og ligger mellom kilden og avløpet. Denne komponenten er den faktiske lagringsplassen til flashcellen. En positiv eller negativ spenning kan tilføres via kontrollporten, som er koblet til den flytende porten.
- Hvis det nå tilføres en positiv spenning på kontrollporten (ca. 3, 3 volt), opprettes en kanal mellom kilden og avløpet, og strømmen strømmer. Denne tilstanden kalles 0-staten.
- Hver av cellene kan være enten i 0 eller i 1-tilstand. En datamaskin kan deretter lese opp lagrede data fra et stort antall av disse cellene.
Lagre data på USB-syken
Den normale tilstanden til en flash-minnecelle er 0-tilstanden, det er ingen informasjon i den flytende porten.
- For å lagre informasjon i en celle, må status 1 opprettes.
- For å nå 1 tilstand må en veldig høy positiv spenning påføres (ca. 10 volt). Elektroner hopper fra kilden og drenerer ned i den flytende porten, den lades negativt.
- På grunn av isolasjonen av den flytende porten, kan ikke elektronene slippe ut, informasjonen lagres.
Les data på USB-pinnen
For å lese informasjon, må datamaskinen vite om tilstanden 1 eller 0 er til stede.
- En liten positiv spenning (3, 3 volt) påføres og strømmen mellom kilde og avløp måles.
- I 0-tilstand strømmer strøm gjennom kanalen mellom kilde og avløp som beskrevet ovenfor.
- I tilstanden 1 forblir kanalen mellom kilde og avløp lukket fordi den negativt ladede flytende port motvirker spenningen. Det er ingen strøm.
Slett data fra USB-pinnen
For å slette informasjon fra minnecellen må den negative ladningen i den flytende porten fjernes, 0-tilstanden må gjenopprettes.
- For å gjenopprette 0-tilstanden igjen, må en høy negativ spenning tilføres kontrollporten. Ladningen i den flytende porten fjernes, og kanalen mellom kilde og avløp åpnes igjen.
Hvordan blir 1-stater lesbare data?
- Det er milliarder av individuelle flashminneceller i en USB-pinne. Hver minnecelle representerer litt. En bit er den minste lagringsenheten, åtte biter danner en byte. En USB-pinne på 4 GB har omtrent 32 milliarder individuelle flashminneceller.
- Hver minnecelle har statusen 0 eller 1, som oppretter en såkalt binær kode, som datamaskinen leser ut og sender ut som tekst, lydfil, bilde eller annet.
- For å illustrere kan du konvertere tekst online til en binær kode.
Siste USB-standard: USB 3.1 Type-C
Flash-minne er også innebygd i de raske SSD-harddiskene. Intels nye 3D Xpoint-minner er enda raskere enn flashminnene.