Hoe werkt een USB-stick? Eenvoudig uitgelegd
Gegevens in de vorm van elektronen worden op een USB-stick opgeslagen in zogenaamde flash-geheugencellen. In dit artikel leggen we uit hoe een USB-stick op een eenvoudige en begrijpelijke manier werkt.
Een USB-stick bouwen
De structuur van het geheugen is belangrijk om te begrijpen hoe gegevens kunnen worden opgeslagen en opgevraagd op de USB-stick:
- Elke USB-stick bevat zogenaamde flash-geheugencellen die werken als transistors. Voor het grootste deel bestaan ze uit een halfgeleidermateriaal, bijvoorbeeld silicium. Er zijn twee kleinere gebieden gemaakt van veel geleidend materiaal, bron en afvoer.
- Gescheiden van de rest door een isolator, bevindt de zwevende poort zich tussen de bron en de afvoer. Dit onderdeel is de werkelijke opslaglocatie van de flitscel. Een positieve of negatieve spanning kan worden aangelegd via de stuurpoort, die is verbonden met de zwevende poort.
- Als nu een positieve spanning wordt aangelegd op de stuurpoort (ongeveer 3, 3 volt), wordt een kanaal gecreëerd tussen de bron en de afvoer en stroomt er stroom. Deze status wordt de 0-status genoemd.
- Elk van de cellen kan in de 0 of in de 1 toestand zijn. Een computer kan dan opgeslagen gegevens uit een groot aantal van deze cellen uitlezen.
Gegevens opslaan op de USB-Sick
De normale status van een flash-geheugencel is de status 0, er is geen informatie in de zwevende poort.
- Om informatie in een cel op te slaan, moet de 1-status worden vastgesteld.
- Om de 1-toestand te bereiken, moet een zeer hoge positieve spanning worden aangelegd (ongeveer 10 volt). Elektronen springen uit de bron en lopen weg in de zwevende poort, deze wordt negatief geladen.
- Vanwege de isolatie van de zwevende poort kunnen de elektronen niet ontsnappen, de informatie wordt opgeslagen.
Gegevens lezen op de USB-stick
Om informatie te kunnen lezen, moet de computer weten of de status 1 of 0 aanwezig is.
- Een kleine positieve spanning (3, 3 volt) wordt aangelegd en de stroom tussen bron en afvoer wordt gemeten.
- In de 0-toestand stroomt stroom door het kanaal tussen bron en afvoer zoals hierboven beschreven.
- In de 1-toestand blijft het kanaal tussen bron en afvoer gesloten omdat de negatief geladen zwevende poort de spanning tegengaat. Er is geen elektriciteit.
Verwijder gegevens van de USB-stick
Om informatie uit de geheugencel te verwijderen, moet de negatieve lading in de zwevende poort worden verwijderd, moet de 0-status worden hersteld.
- Om de 0-status weer te herstellen, moet een hoge negatieve spanning op de stuurpoort worden toegepast. De lading in de zwevende poort wordt verwijderd en het kanaal tussen bron en afvoer gaat weer open.
Hoe worden 1-staten leesbare gegevens?
- Er zitten miljarden individuele flash-geheugencellen in een USB-stick. Elke geheugencel vertegenwoordigt een bit, één bit is de kleinste opslageenheid, acht bits vormen een byte. Een 4 GB USB-stick heeft ongeveer 32 miljard individuele flash-geheugencellen.
- Elke geheugencel heeft de status 0 of 1, wat een zogenaamde binaire code creëert, die de computer leest en uitvoert als tekst, audiobestand, afbeelding of andere.
- Ter illustratie kunt u online tekst omzetten in een binaire code.
Nieuwste USB-standaard: USB 3.1 Type-C
Flash-geheugen is ook ingebouwd in de snelle SSD-harde schijven. De nieuwe 3D Xpoint-geheugens van Intel zijn zelfs sneller dan de flashgeheugens.