什么是U盘

什么是U盘

U盘，全称"USB闪存盘"，英文名"USB flash disk"。它是一个USB接口的无需物理驱动器的微型高容量移动存储产品，可以通过USB接口与电脑连接，实现即插即用。U盘的称呼最早来源于朗科公司生产的一种新型存储设备，名曰"优盘"，使用USB接口进行连接。USB接口就连到电脑的主机后，U盘的资料可与电脑交换。而之后生产的类似技术的设备由于朗科已进行专利注册，而不能再称之为"优盘"，而改称谐音的"U盘"。后来U盘这个称呼因其简单易记而广为人知，而直到现在这两者也已经通用，并对它们不再作区分，是移动存储设备之一。

简介

基本信息

U盘，又称优盘，中文全称"USB(通用串行总线)接口的闪存盘"，英文名"USB flash disk"，是一种小型的硬盘。闪存盘接口有RS-232、USB、SCSI、IEEE-1394、E-SATA等多种，严格地说只有USB接口的闪存盘才能叫U盘。用于存储照片、资料、影像，面积只有1厘米见方，实现便携式移动存储、大大提高了办公效率，使人类生活更便捷。

U盘的组成

U盘的组成很简单：外壳+机芯+闪存+包装

1.机芯：机芯包括一块PCB板+主控+晶振+阻容电容+USB头+LED头+FLASH(闪存)芯片

2.壳子：有多种，有塑胶的、有木料的、有金属的、有皮套的、有硅胶的

3.包装：一般有纸盒包装、塑胶盒包装和金属盒包装，一般以纸盒和铁盒包装居多。

相较于其他可携式存储设备（尤其是软盘片），闪存盘有许多优点：较不占空间，通常操作速度较快（USB1.1、2.0、3.0标准），能存储较多数据，并且可能较可靠（由于没有机械设备），在读写时断开而不会损坏硬件（软盘在读写时断开马上损坏），只会丢失数据。这类的磁盘使用USB大量存储设备标准，在近代的操作系统如Linux、Mac OS X、Unix与Windows2000、XP、Win7中皆有内置支持。

闪存盘通常使用塑胶或金属外壳，内部含有一张小的印刷电路板，让闪存盘尺寸小到像钥匙圈饰物一样能够放到口袋中，或是串在颈绳上。只有USB连接头突出于保护壳外，且通常被一个小盖子盖住。大多数的闪存盘使用标准的Type-A USB接头，这使得它们可以直接插入个人电脑上的USB端口中。

要访问闪存盘的数据，就必须把闪存盘连接到电脑；无论是直接连接到电脑内置的USB控制器或是一个USB集线器都可以。只有当被插入USB端口时，闪存盘才会启动，而所需的电力也由USB连接供给。然而，有些闪存盘（尤其是使用USB 2.0标准的高速闪存盘）可能需要比较多的电源，因此若接在像是内置在键盘或屏幕的USB集线器，这些闪存盘将无法工作，除非将它们直接插到控制器（也就是电脑本身提供的USB端口）或是一个外接电源的USB集线器上。有些U盘是驱动器和U盘组成，因此结束时要分辨清（DOS/win32环境下）。

优点

U盘最大的优点就是：小巧便于携带、存储容量大、价格便宜、性能可靠。闪存盘体积很小，仅大拇指般大小，重量极轻，一般在15克左右，特别适合随身携带，我们可以把它挂在胸前、吊在钥匙串上、甚至放进钱包里。一般的U盘容量有1G、2G、4G、8G、16G、32G、64G等，价格上以最常见的4GB为例，50元左右就能买到。存盘中无任何机械式装置，抗震性能极强。另外，闪存盘还具有防潮防磁、耐高低温等特性，安全可靠性很好。

* 闪存盘几乎不会让水或灰尘渗入，也不会被刮伤，而这些在旧式的携带式存储设备（例如光盘、软盘片）等是严重的问题。而闪存盘所使用的固态存储设计让它们能够抵抗无意间的外力撞击。这些优点使得闪存盘非常适合用来从某地把个人数据或是工作文件携带到另一地，例如从家中到学校或是办公室，或是一般来说需要携带到并访问个人数据的各种地点。由于USB在现今的个人电脑中几乎无所不在，因而到处都可以使用闪存盘。不过，小尺寸的闪存盘也让它们常常被放错地方、忘掉或遗失。

* 闪存盘虽然小，但相对来说却有很大的存储容量。目前市售闪存盘大多能够存储比一片CD（700MB）还多的数据，高级的可以存储比一片双面双层DVD（17GB）还多的数据。

* 闪存盘使用USB大量存储设备的类别，这表示大多数现代的操作系统都可以在不需要另外安装驱动程序的情况下读取及写入闪存盘。闪存盘在操作系统里面显示成区块式的逻辑单元，隐藏内部闪存所需的复杂细节。操作系统可以使用任何文件系统或是区块寻址的方式。也可以制作启动U盘来引导计算机。

* 与其它的闪存设备相同，闪存盘在总读取与写入次数上也有限制。中阶的闪存盘在正常使用状况下可以读取与写入数十万次，但当闪存盘变旧时，写入的动作会更耗费时间。当我们用闪存盘来运行应用程序或操作系统时，便不能不考虑这点。有些程序开发者特别针对这个特性以及容量的限制，为闪存盘撰写了特别版本的操作系统（例如Linux）或是应用程序（例如Mozilla Firefox）。它们通常对使用空间做优化，并且将暂存盘存储在电脑的主存中，而不是闪存盘里。

* 许多闪存盘支持写入保护的机制。这种在外壳上的开关可以防止电脑写入或修改磁盘上的数据。写入保护可以防止电脑病毒文件写入闪存盘，以防止该病毒的传播。没有写保护功能的闪存盘，则成了多种病毒随自动运行等功能传播的途径。

* 闪存盘比起机械式的磁盘来说更能容忍外力的撞击，但仍然可能因为严重的物理损坏而故障或遗失数据。在组装电脑中，错误的USB连接端口接线也可能损坏闪存盘的电路。

存储原理

计算机把二进制数字信号转为复合二进制数字信号（加入分配、核对、堆栈等指令）读写到USB芯片适配接口，通过芯片处理信号分配给EEPROM存储芯片的相应地址存储二进制数据，实现数据的存储。EEPROM数据存储器，其控制原理是电压控制栅晶体管的电压高低值，栅晶体管的结电容可长时间保存电压值，断电后能保存数据的原因主要就是在原有的晶体管上加入了浮动栅和选择栅。在源极和漏极之间电流单向传导的半导体上形成贮存电子的浮动棚。浮动栅包裹着一层硅氧化膜绝缘体。它的上面是在源极和漏极之间控制传导电流的选择/控制栅。数据是0或1取决于在硅底板上形成的浮动栅中是否有电子。有电子为0，无电子为1。闪存就如同其名字一样，写入前删除数据进行初始化。具体说就是从所有浮动栅中导出电子。即将有所数据归"1"。写入时只有数据为0时才进行写入，数据为1时则什么也不做。写入0时，向栅电极和漏极施加高电压，增加在源极和漏极之间传导的电子能量。这样一来，电子就会突破氧化膜绝缘体，进入浮动栅。读取数据时，向栅电极施加一定的电压，电流大为1，电流小则定为0。浮动栅没有电子的状态（数据为1）下，在栅电极施加电压的状态时向漏极施加电压，源极和漏极之间由于大量电子的移动，就会产生电流。而在浮动栅有电子的状态（数据为0）下，沟道中传导的电子就会减少。因为施加在栅电极的电压被浮动栅电子吸收后，很难对沟道产生影响。

发明历史

自1998年至2000年，有很多公司声称自己是第一个发明了USB闪存盘。包括中国朗科科技，以色列M-Systems，新加坡Trek公司。但是真正获得U盘基础性发明专利的却是中国朗科公司。 2002年7月，朗科公司"用于数据处理系统的快闪电子式外存储方法及其装置"（专利号：ZL 99 1 17225.6）获得国家知识产权局正式授权。该专利填补了中国计算机存储领域20年来发明专利的空白。该专利权的获得引起了整个存储界的极大震动。包括以色列M-Systems立即向中国国家知识产权局提出了无效复审，一度成为全球闪存领域震惊中外的专利权之争。但是2004年12月7日，朗科获得美国国家专利局正式授权的闪存盘基础发明专利，美国专利号US6829672。这一专利权的获得，最终结束了这场争夺。中国朗科公司才是U盘的全球第一个发明者。美国时间2006年2月10日，朗科委托美国摩根路易斯律师向美国德克萨斯州东区联邦法院递交诉状，控告美国PNY公司侵犯了朗科的美国专利（美国专利号US6829672）。2008年2月，朗科与PNY达成庭外和解。朗科向PNY签订专利许可协议，PNY向朗科公司缴纳专利许可费用1000万美元。这是中国企业第一次在美国本土收到巨额专利许可费用。也进一步证明了朗科是U盘的全球发明者。

现在的闪存盘都支持USB2.0标准；然而，因为NAND闪存技术上的限制，它们的读写速度目前还无法达到标准所支持的最高传输速度480Mbit/s。目前最快的闪存盘已使用了双通道的控制器，但是比起目前时代的硬盘，或是USB2.0能提供的最大传输速率来说，仍然差上一截。目前最高的传输速率大约为20-40MB/s，而一般的文件传输速度大约为10MB/s。较旧型的12Mbit/s设备传输速率最大约只有1MB/s。其中业界的佼佼者有深圳朗科公司，M-Systems公司，新加坡Trek公司。

未来发展

半导体厂商努力地将各种闪存盘的功能集成在单一芯片中，以降低闪存盘组件的成本，于是也降低了整体的成本。

在增加容量的努力方面，已经不再制造1GB与更小的闪存盘了。Kanguru最近发表了一款16GB的USB2.0闪存盘，并且宣称能够保存数据10年。

Lexar正在尝试引入一种USB快闪存储卡。它兼容于U盘，并且被希望能够取代各种快闪存储卡。（已完成）闪迪发表了能够在闪存盘上控制使用有版权数据的新科技。这种科技主要的用户是学生。这种科技称为FlashCP。

金士顿科技已研制出了目前世界上储存容量最大的闪存盘，高达512GB。

U盘、USB接口与即插即用

通俗地讲，USB就是一种外围设备与计算机主机相连的接口类型之一。除了USB接口外，还有如并行总线等接口。

然而USB接口却有个极大的优点使得它在这个领域非常的普及，那就是具有这种接口的设备可以在电脑上即插即用(即插即用有时也叫热插拨)。 电脑开机的时候要先开外围设备再开主机电源，而关机时候的顺序恰好相反。之所以要遵循这种开机顺序，就是因为在电脑启动之前必须先让所有的外围设备的电源都打开做好准备，然后等待主机对这些设备逐一进行检查并安装相应的软件。只有这样电脑才能正常运行，否则将可能出现外围设备不可用或者电脑不能识别外围设备的情况。 而USB接口的出现却改变了这种状况,如果某个设备是USB接口，那么它就可以随时插入电脑主机不管电脑此时处于什么样的状态，而如果要取走这个设备，只需按照规范操作便可以将这个设备安全的从电脑上移走。这无疑给人们的学习和生活提供了极大的便利.。

从U盘这个名称上我们可以看出，这个存储盘是USB接口的，因为这个存储盘是USB接口，所以这个存储盘也就能够在电脑上即插即用，也就是说这个存储盘是可以移动的存储盘，它可以随身携带。因此，广义上的U盘实际上就是指的移动存储设备。

USB设备的分类

USB设备分为5大类，即显示器、通信设备、音频设备、人机输入和海量存储。通常所用的U盘、移动硬盘均属于海量存储类。

USB设备的检测及初始化

当一个USB设备插入主机时，由于USB设备硬件本身的原因，它会使USB总线的数据信号线的电平发生变化，而主机会经常扫描USB总线。当发现电平有变化时，它即知道有设备插入。

当USB设备刚插入主机时，USB设备它本身会初始化，并认为地址是0。也就是没有分配地址，这有点象刚进校的大学生没有学号一样。

USB描述符

USB描述符主要包括：设备描述符，配置描述符，接口描述符，端点描述符等。

(1)设备描述符

当USB设备插入主机时，主机首先就会要求对方把它的设备描述符传回来，其中就包含了设备类型及制造商信息。

(2)配置描述符

配置描述符用于定义设备的功能。

(3)接口描述符

传输所采用的协议是由接口描述符确定。

(4)端点描述符

传输的方式则包含在端点描述符中。

USB接口与端点

接口是指设备中哪些硬件要与USB交换信息。海量存储器支持一个接口（数据接口），其中包含三个端口。 端点是和USB交换信息的硬件设备。接口是端点的集合。

USB的传输类型

USB（通用串行总线）用于将USB接口的外围设备（device）连接到主机（host），实现二者之间数据传输的外部总线结构，是一种快速、灵活的总线接口，USB的传输类型有控制（control）、批量（bulk）、中断（interrupt）和同步（synchronous）传输4种，它最大的特点是易于使用，即插即用，主要是用在中速和低速的外设。

U盘存储规范

U盘属于海量存储类，它的存储规范中包括4个独立的子规范，即CBI传输、Bulk-Only传输、ATA命令块、UFI命令规范。前两个协议定义了数据/命令/状态在USB总线上的传输方法，Bulk-Only传输协议仅仅使用Bulk端点传送数据/命令/状态，CBI传输协议则使用Control/bulk/interrupt三种类型的端点进行数据/命令/状态的传送。后两个协议定义了存储介质的操作命令，ATA协议用于硬盘，UFI协议则针对USB移动存储，U盘读写器的设计遵循Bulk-Only传输协议和UFI命令规范。UFI命令块规范是针对USB移动存储而制定的，它总共定义了19个12字节长度的操作命令。

安全性

有些闪存盘提供数据加密的功能。通常在文件系统的下层使用全磁盘加密来达到。加密功能防止未经授权的人访问闪存盘上的数据；缺点则是因为没有统一的标准，此闪存盘只能在少部分安装有兼容加密软件的电脑上使用。

有些加密软件可以不需安装即可运行。这些软件的可执行文件可以跟加密的文件一起存储在闪存盘上。加密的文件可以在运行微软Windows的电脑上访问。其它的闪存盘允许用户设置不同大小的加密与公开分区区。而为了Windows、麦金塔、Linux设计的加密软件可执行文件可以放在公开分区区中。有些较差的加密软件可能需要管理者权限才能运行并访问数据。

新款的闪存盘支持生物指纹功能来确认用户的身份。在2005年年中，在闪存盘上支持指纹功能比起标准的密码保护来说还是较贵的选择。大多数的指纹扫描设备必须依赖操作系统中的驱动程序来检验指纹，因而这些闪存盘就只能用在运行微软Windows操作系统的电脑。

有些厂商将闪存盘作为运行认证的设备之一。其方式是使用闪存盘内的加密金钥或是与目标系统内的软件沟通来控制敏感系统的访问权限。这些系统被设计为除非闪存盘被接上主机，否则系统不会运作。有些"电脑锁"被插入电脑时，表现得也像闪存盘一样。

所有数据保护的方式也增加了合法用户（数据拥有者）无法访问数据的风险。

闪存盘对大型组织来说是很大的安全性挑战。因为它们的小体积以及方便性，让没有权限的访客或是有恶意的员工能够在几乎不会被发现的情况下偷走机密的数据。在2008年，香港及澳门的多家医院发生多起闪存盘的遗失及失窃事件，引起病人隐私的危机。同样地，共用或是公共的电脑也容易被攻击者使用闪存盘放入恶意软件，例如rootkit或是分组截取软件等。为了防止这些问题，有些组织禁止使用闪存盘，而有些电脑禁止一般用户挂载USB大量存储设备（这是Windows XP Service Pack 2的一个功能）。也有电脑使用第三方软件来控制USB的使用。也有组织使用非科技的解决办法：拔掉主机内部USB端口的连接线或干脆用树脂堵住USB端口。

u盘芯片分类介绍

大家知道，U盘芯片是分等级的，有A级、黑片、白片等说法。那么，什么样的芯片是A级芯片，什么样的芯片又是黑片、白片芯片呢？

芯片的构造中有一个比较核心的部件叫晶圆。优盘芯片的等级就是按照晶圆的容量大小来划分的。A级芯片一般晶圆的容量是高于93%的，大多是工厂封装出品，平时我们也称之为原装芯片或A品芯片。这类芯片大多用在知名品牌闪存盘上，一般都提供有质保。低于93%容量的晶圆被称为Downgrade Flash，不再打上原厂的标志，由一些小封装厂进行加工。其中相对足量，使用稳定的一般称之为白片。价格一般为A级品的7至8成。黑片：待封装芯片中容量严重不足、质量难以保障的为黑片。另外，部分不良商家回收废旧闪存芯片打磨而成的闪存芯片一般也称之为黑片。

U盘的加密

随着便携式媒体高速发展的今天，U盘很容易丢失或被盗。U盘可以使用加密软件进行加密，如ZIP和RAR加密的软件。其中一些是绿色软件，不用安装。可执行文件可以存储在U盘，然再将进行加密文件或图片。在运行正常的操作系统的计算机加密分区可以访问，但它需要用户对电脑主机的管理权限来访问数据。有些厂商生产的U盘设计成部分基于硬件的加密，从而消除了第三方加密软件的需要。

其他的U盘允许用户配置安全和公共分区不同尺寸，并提供硬件加密。

如今新生产的U盘支持生物识别指纹，以确认用户的身份。但出售价格太高，使这类U盘不能普及开来。

U盘的种类

礼品U盘：送礼最佳。

液体U盘：晶莹剔透，水鱼之美，观赏性强。

金属U盘：外壳采取不锈钢。

木制U盘：实木外壳。

开瓶器U盘：可用作啤酒瓶开启瓶盖之用。

半透明U盘：外观半透明，U盘内部构造隐隐约约，让您有无尽的遐想之美。

迷你U盘：外观薄，小，重量轻等特点。

皮套U盘：外观使用皮套作为U盘外壳，采用钢印。

卡片U盘：外观犹如一张卡片，可放在皮包等地方。易于携带，小巧的特点。

开模U盘：可根据您的设计图，进行订做。也叫订制U盘，形状U盘。

药丸U盘：外观如药丸。

钢笔U盘：外观如钢笔。

U盘的各种功能

广告U盘

第一类：广告U盘即阅读器预先存储了一个商务网站网址，具有普通U盘的任何功能，当网站U盘阅读器插入电脑的USB接口时，电脑会马上自动进入该商务网站网址。

第二类： 可以把客户的LOGO进行数码彩印加工处理后，形成各种彩色效果，还可以进行亚光亮光效果处理。非常的漂亮！

启动U盘

第一类：专门用来做系统启动用的功能性U盘，当电脑一时间不能正常开启时进入系统进行相关操作，功能比较单一。

第二类：专门是电脑城或电脑技术员用来维护电脑而专门制作的强大的功能性U盘，除了可以启动电脑外。还可以进行磁盘分区，系统杀毒，系统修复，文件备份，密码修改等功能。较适合有一定技术性的人员使用，还可以自己加入一些功能如一键安装系统等。

发光U盘

第一类：这种U盘可以在U盘外壳加入一种特殊的可以发光的材质，类似发光荧光棒的效果。比较简单但是很实用。

第二类：这种U盘是通过U盘的PCB板上牵引出一组供电电路为发光装置供电，发光装置有很多种有LED灯，有LED屏，也有小灯炮的（但这很少见） 。这种U盘的只能在插入电脑后才能发出灿烂的光彩来。

加密U盘

第一类：硬件加密技术，这种技术一般是通过是U盘外壳进行装置密码设备，像我们日常用的密码箱一样，一般这类U盘都是采用ABS或金属材质，起到一定的保护作用。

第二类：软件加密技术，这种技术主要依靠编程技术人员编写各种加密软件进行对U盘的加密，一般是通过量产工具将程序写入U盘内，防止格式化，删除等操作，只有输入正确的密码才可以操作。

防水U盘

防水U盘：这种u盘，市场上很少有卖的。一般是高档奢侈品，商务人士专用。一般上工艺进行了防水处理：外壳防水，USB与PCB板隔离。

测温U盘

第一类：这类温度显示是在电脑上安装了一个软件通过U盘中的一个测试温度，并通过软件，感应出U盘所获取的温度。这种方式要依靠电脑软件来测试出温度。

第二类：这种方式直接将测试温度的硬件封装在U盘内，并直接显示出在U盘输出LED屏上。软件已经封装到了硬件中。

音乐U盘

音乐U盘，是一款既有U盘的全部存储功能，同时还具备音乐文件的播放功能。一般的音乐U盘外观和普通U盘并无异样，不同之处在于其内置了电池，并多出一个插孔，用来接入配备的耳机，插进去后即可听取MP3、WMA等常见格式音乐，支持上下曲播放选取，可设置随机播放功能。

音乐U盘的优点在于：相比起普通U盘它具备了音乐播放功能，而相比MP3又具有低廉实惠的优势，是将U盘的功能作了延伸和发展的新一代移动存储产品。

杀毒U盘

杀毒U盘是一种将各种杀毒软件U盘版嵌入U盘中，使杀毒软件使用方便快捷，安全，操作简单。与电脑USB接口相连后即会被主机识别而并不需要繁琐的安装。并在"我的电脑"下自动出现一个新的盘符，杀毒U盘版自动运行。杀毒U盘从性能上分为写入式、嵌入式两种。写入式杀毒程序要装到电脑里才可以起到杀毒作用；而嵌入式杀毒程序写在U盘的控制芯片里，不需要安装，随时可以杀毒。

其实上面说到的启动U盘中，杀毒U盘其实是启动U盘中的一种。只不过杀毒U盘是专用的。

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2022-05-10 22:21:31