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簡介

發展歷史

U盤組成

存儲原理

簡介

U盤，全稱USB閃存驅動器，英文名“ USB flash disk”。它是一種使用USB接口的無須物理驅動器的微型高容量移動存儲產品，通過USB接口與電腦連接實現即插即用。U盤的稱呼最早來源于朗科科技生產的一種新型存儲設備，名曰“優盤”，使用USB接口進行連接。U盤連接到電腦的USB接口后，U盤的資料可與電腦交換。而之后生產的類似技術的設備由于朗科已進行注冊，而不能再稱之為“優盤”，而改稱諧音的“U盤”。后來，U盤這個稱呼因其簡單易記而廣為人知，是移動存儲設備之一 [2] 。

相較于其他可攜式存儲設備，閃存U盤有許多優點：占空間小，通常操作速度較快（USB1.1、2.0、3.0標準），能存儲較多數據，并且性能較可靠（由于沒有機械設備），在讀寫時斷開而不會損壞硬件，只會丟失數據。這類的磁盤使用USB大量存儲設備標準，操作系統如 Linux、 Mac OS X、Unix與 Windows中皆有內置支持 [2] 。

U盤通常使用ABS塑料或金屬外殼，內部含有一張小的印刷電路板，讓閃存盤尺寸小到像鑰匙圈飾物一樣能夠放到口袋中，或是串在頸繩上。只有USB連接頭突出于保護殼外，且通常被一個小蓋子蓋住。大多數的U盤使用標準的Type-A USB接頭，這使得它們可以直接插入個人電腦上的USB端口中 [2] 。

要訪問U盤的數據，就必須把U盤連接到電腦；無論是直接連接到電腦內置的USB控制器或是一個USB集線器都可以。只有當被插入USB端口時，閃存盤才會啟動，而所需的電力也由USB連接供給 [2] 。

發展歷史

自1998~2000年，有很多公司聲稱自己第一個發明了USB閃存盤。包括中國朗科科技、以色列M-Systems和新加坡Trek公司。但是真正獲得U盤基礎性發明的卻是中國朗科公司。2002年7月，朗科公司“用于數據處理系統的快閃電子式外存儲方法及其裝置”獲得國家知識產權局正式授權，中國計算機存儲領域20年來發明的不是空白了。

現在的U盤都支持USB2.0標準，然而因為NAND閃存技術上的限制，它們的讀寫速度還無法達到標準所支持的最高傳輸速度480Mb/s。最快的閃存盤已使用了雙通道的控制器，但是比起硬盤，或是USB2.0能提供的最大傳輸速率來說，仍然差上一截。最高的傳輸速率大約為20~40 MB/s，而一般的文件傳輸速度大約為10 MB/s [3] 。

U盤組成

U盤的組成很簡單，主要由外殼+機芯組成，其中 [4] ：

1、機芯：機芯包括一塊PCB+USB主控芯片+晶振+貼片電阻、電容+USB接口+貼片LED（不是所有的U盤都有）+FLASH（閃存）芯片。

U盤機芯

2、外殼：按材料分類，有ABS塑料、竹木、金屬、皮套、硅膠、PVC軟件等；按風格分類，有卡片、筆型、迷你、卡通、商務、仿真等；按功能分類，有加密、殺毒、防水、智能等 [4] 。

存儲原理

計算機把二進制數字信號轉為復合二進制數字信號（加入分配、核對、堆棧等指令），讀寫到USB芯片適配接口，通過芯片處理信號分配給EEPROM存儲芯片的相應地址存儲二進制數據，實現數據的存儲。EEPROM數據存儲器，其控制原理是電壓控制柵晶體管的電壓高低值，柵晶體管的結電容可長時間保存電壓值，斷電后能保存數據的原因主要就是在原有的晶體管上加入了浮動柵和選擇柵。在源極和漏極之間電流單向傳導的半導體上形成貯存電子的浮動柵。浮動柵包裹著一層硅氧化膜絕緣體。它的上面是在源極和漏極之間控制傳輸電流的選擇/控制柵。數據是0或1取決于在硅底板上形成的浮動柵中是否有電子。有電子為0，無電子為1 [5] 。

閃存就如同其名字一樣，寫入前刪除數據進行初始化。具體說就是從所有浮動柵中導出電子。即將有所數據歸“1”。寫入時只有數據為0時才進行寫入，數據為1時則什么也不做。寫入0時，向柵電極和漏極施加高電壓，增加在源極和漏極之間傳導的電子能量。這樣一來，電子就會突破氧化膜絕緣體，進入浮動柵。讀取數據時，向柵電極施加一定的電壓，電流大為1，電流小則定為0。浮動柵沒有電子的狀態（數據為1）下，在柵電極施加電壓的狀態時向漏極施加電壓，源極和漏極之間由于大量電子的移動，就會產生電流。而在浮動柵有電子的狀態（數據為0）下，溝道中傳導的電子就會減少。因為施加在柵電極的電壓被浮動柵電子吸收后，很難對溝道產生影響 [5] 。

功能分類

U盤主要目的是用來存儲數據資料的，經過愛好者及商家們的努力，把U盤開發出了更多的功能：加密u盤、啟動U盤、殺毒u盤、測溫u盤以及音樂u盤等 [4] 。

無驅型

無驅動型產品可在Windows 98/Me/2000/XP及支持USB Mass Storage協議的Linux、Mac OS等系統下正常使用，且僅在Windows 98系統下需要安裝驅動程序，在Windows Me以上的操作系統中均不需要安裝驅動程序即可被系統正確識別并使用，真正體現了USB設備“即插即用”的方便之處。市場上大多數U盤都是無驅動型，用戶有很大的選擇余地，愛國者、聯想、金邦、朗科等公司的U盤都是不錯的選擇 [6] 。

加密型

加密型U盤除了可以對存儲的內容進行加密之外，也可以當作普通U盤使用。大體有兩種類型：一種是硬件加密，如指紋識別加密U盤，這種U盤價格較高，針對特殊部門的用戶，一般來說，采用硬件加密方式的安全性更好；另一種是軟件加密，軟件加密可以在U盤中專門劃分一個隱藏分區（加密分區）來存放要加密的文件，也可以不劃分區只對單個文件加密，沒有密碼就不能打開加密分區或加密的單個文件，從而起到保密的作用 [6] 。

啟動型

啟動型U盤的出現更使人們對這種便攜產品刮目相看。顧名思義，啟動型U盤加入了引導系統的功能，彌補了加密型及無驅型U盤不可啟動系統的缺陷。正是這種產品的出現，加速了軟驅被淘汰的進程。要進行系統引導，U盤必須模擬一種USB外設來實現。如市場上的可啟動型U盤主要是靠模擬USB_HDD方式來實現系統引導的。通過模擬USB_HDD方式引導系統有一個好處：在系統啟動之后，U盤就被認作一個硬盤，用戶可以最大限度地使用U盤的空間。這也將U盤大容量的特點體現得十分充分。這種具備多重啟動功能的U盤除了可用于臺式機之外，也可以廣泛地應用在具備外置USB軟驅的筆記本電腦上，有了這種U盤，筆記本也就可以淘汰掉軟驅甚至光驅了 [6] 。

市場上有啟動型U盤供選購，但比普通的無驅型U盤要貴，用戶其實可以將普通的無驅型U盤制作成啟動型U盤，一般有兩種方法 [6] ：

1、從網上免費下載USboot制作工具，幾分鐘即可制作成功，只是啟動后是純DOS界面 [6] 。

各式各樣的U盤

各式各樣的U盤（9張）

2、從網上免費下載UltraISO制作工具和WinPE.iso文件，將u盤制作成WinPE（一個精簡過的Windows XP操作系統）啟動盤，制作時間稍長點，啟動后是Windows圖形界面 [6] 。

優點

1、優盤的使用非常簡單方便

U盤接口有多種，嚴格地說只有USB接口的閃存盤才能叫U盤。這表示大多數現代的操作系統都可以在不需要另外安裝驅動程序的情況下讀取及寫入閃存盤 [7] 。

U盤在操作系統里面顯示成區塊式的邏輯單元，隱藏內部閃存所需的復雜細節。操作系統可以使用任何文件系統或是區塊尋址的方式。也可以制作啟動U盤來引導計算機。現在的操作系統如Linux、MacOSX、Unix與Windows2000、XP、win7中皆有內置支持 [7] 。

使用時，不需要驅動器，無外接電源，即插即用，帶電插拔。通過USB接口連到電腦的主機后，可像對普通硬盤一樣對其進行格式化、拷貝、刪除等操作。U盤的資料可轉移到電腦上，電腦上的數據也可以很方便地轉移到U盤上。可隨時取下或接上。實現了便攜式移動存儲。存取速度快（約為軟盤速度的15倍）。

2、U盤最大的特點就是小巧便于攜帶

一般的U盤容量有1G、2G、4G、8G、16G等，和軟盤、CD-RW、Zip盤等傳統存儲設備相比，“優盤”具有非常明顯的優異性。主要表現在：體積非常小（僅大拇指般大小），重量僅約20克；容量大（8MB~256MB，甚至可達2GB）；可用于存儲照片、資料、影像，面積只有1厘米見方，攜帶方便，適合于無線計算領域及移動辦公，大大提高了效率，使人類生活更便捷 [7] 。

3、U盤安全性好

它幾乎不會讓水或灰塵滲入，也不會被刮傷，而這些在舊式的攜帶式存儲設備（例如光盤、軟盤片）等是嚴重的問題。而閃存盤所使用的固態存儲設計讓它們能夠抵抗無意間的外力撞擊。這些優點使得閃存盤非常適合用來從某地把個人數據或是工作文件攜帶到另一地，例如從家中到學校或是辦公室，或是一般來說需要攜帶到并訪問個人數據的各種地點。

4、存儲容量大

閃存盤雖然小，但相對來說卻有很大的存儲容量。U盤大多能夠存儲比一片CD （700MB）還多的數據，高級的可以存儲比一片雙面雙層DVD（17GB）還多的數據 [7] 。

使用方法

U盤有USB接口，是USB設備。如果操作系統是WindowsXP/Vista/Win7/Linux/PrayayaQ3或是蘋果系統的話，將U盤直接插到機箱前面板或后面的USB接口上，系統就會自動識別。如果系統是Windows 98的話，需要安裝U盤驅動程序才能使用。驅動可以從附帶的光盤中或者到生產商的網站上找到 [8] 。

在一臺電腦上第一次使用U盤（當你把U盤插到USB接口時）系統會發出一聲提示音，然后報告“發現新硬件”。稍候，會提示：“新硬件已經安裝并可以使用了”。（有時還可能需要重新啟動）這時打開“我的電腦”，可以看到多出來一個硬盤圖標，名稱一般是U盤的品牌名，例如金士頓，名稱就為KINGSTON。經過這一步后，以后再使用U盤的話，直接插上去，然后就可以打開“我的電腦”找到可移動磁盤，此時注意，在任務欄最右邊，會有一個小圖標，樣子是一個灰色東西旁有一個綠色箭頭，就是安全刪除USB硬件設備的意思。（U盤是USB設備之一），接下來，你可以像平時操作文件一樣，在U盤上保存、刪除文件，或將文件通過右鍵直接發送到U盤中 [8] 。

但是要注意，U盤使用完畢后要關閉所有關于U盤的窗口，拔下U盤前，要用左鍵雙擊右下角的安全刪除USB硬件設備圖標，再選擇“停止”然后左鍵點擊“確定”。當右下角出現提示：“USB設備現在可安全地從系統移除了”的提示后，才能將U盤從機箱上拔下，或者直接單擊圖標，直接點擊“安全移除USB設備”,然后等出現提示后即可將U盤從機箱上拔下 [8] 。

注意事項

1、U盤一般有寫保護開關，但應該在U盤插入計算機接口之前切換，不要在U盤工作狀態下進行切換 [9] 。

2、U盤都有工作狀態指示燈，如果是一個指示燈，當插入主機接口時，燈亮表示接通電源，當燈閃爍時表示正在讀寫數據。如果是兩個指示燈，一般兩種顏色，一個在接通電源時亮，一個在U盤進行讀寫數據時亮。嚴禁在讀寫狀態燈亮時拔下U盤。一定要等讀寫狀態指示燈停止閃爍或滅了之后才能拔下U盤 [9] 。

3、U盤的存儲原理和硬盤有很大出入，不要整理碎片，否則影響使用壽命 [9] 。

未來發展編輯播報

半導體廠商努力地將各種閃存盤的功能集成在單一芯片中，以降低閃存盤組件的成本，于是也降低了整體的成本 [10] 。

在增加容量的努力方面，已經不再制造1GB與更小的閃存盤了。金士頓發表了一款512GB的USB3.0閃存盤，并且宣稱能夠保存數據10年 [10] 。

Lexar正在嘗試引入一種USB快閃存儲卡。它兼容于U盤，并且被希望能夠取代各種快閃存儲卡 [10] 。（已完成）

閃迪發表了能夠在閃存盤上控制使用有版權數據的新科技。這種科技主要的用戶是學生。這種科技稱為FlashCP

參考資料

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