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1、第9章 光盘驱动器,光盘驱动器和光盘属于光存储设备。由于光盘具有存储量大、价格低廉、携带保存方便等多种优势，所以现在的软件、资料数据、影视剧、音乐等都以光盘的形式提供，光盘驱动器已成为微机的标准配置。,9.1 光盘驱动器的分类,根据光盘的存储技术，光盘驱动器分为：CD-ROM（只读光盘）驱动器、CD-R（可写光盘）驱动器、CD-RW（可重写光盘）驱动器、DVD-ROM（DVD只读光盘）驱动器、DVD刻录机（DVD-R/RW、DVD+R/RW、DVD-RAM，可反复擦写DVD光盘存储器）、Combo光盘驱动器等。根据光盘驱动器是否放在机箱内部，可分为：内置式光盘驱动器和外置式光盘驱动器。根据光盘
2、驱动器的速度不同，可分为：56倍速读、52倍速写、24倍速擦写等不同的速度。根据CD-ROM的接口不同，可分为：IDE口、SCSI口、IEEE 1394口、USB口等。,9.2 CD-ROM驱动器,9.2.1 CD-ROM驱动器的结构1CD-ROM驱动器的外观（1）CD-ROM驱动器的正面（2）CD-ROM驱动器的背面,2CD-ROM驱动器的内部结构各类CD-ROM驱动器的基本结构都很相似，基本上由以下部件构成：激光头组件（激光发生器、透镜结构、激光接受器）及光头驱动机构（含光头伺服电动机和光头传动机构）、托架进出控制机构（控制面板、伺服电动机及托架等）、光盘驱动机构、其他内部硬件连接优化机构
3、、电路板（集成有固件、驱动芯片、伺服电路系统）及连线。其机芯结构如图9-3所示。,9.2.2 CD-ROM驱动器的工作原理激光头是CD-ROM驱动器的心脏，也是最精密的部分。它主要负责数据的读取工作，因此在清理CD-ROM驱动器内部的时候要格外小心。激光头主要包括：激光发生器（又称激光二极管）、半反射棱镜、物镜、透镜及光敏元件（光电二极管）这几部分。其工作原理示意图，如图9-4所示。,9.2.3 CD-ROM驱动器的主要技术参数1速度CD-ROM驱动器的速度指的是标称速度，最初的单倍速相当于Audio CD的标准速度150KBps。CD-ROM驱动器的倍速均是指单倍速的倍数，例如，2（2倍速）
4、、4（4倍速）、8（8倍速）、24（24倍速）、32（32倍速）、56（56倍速）等。2数据传输速率CD-ROM驱动器标称速度与数据传输速率的换算关系为：数据传输速率=标称速度（倍速）150KBps。例如，56的数据传输速率为56150KBps=8400KBps。,3读盘（旋转）方式（1）恒定线速度（Constant Linear Velocity，CLV）方式（2）恒定角速度（Constant Angular Velocity，CAV）方式（3）局部恒定角速度（Partial-Constant Angular Velocity，P-CAV）方式4纠错能力纠错能力，即读“烂”盘能力。纠错能力是
5、CD-ROM驱动器一项很重要的指标。有的CD-ROM驱动器刚买的时候读盘能力还不错，可越用越糟糕，质量稍差的光盘根本不认，所以要使用纠错能力强的CD-ROM驱动器。,5CPU占用率CPU的占用率可以反映CD-ROM驱动器BIOS的水平。好的产品可以尽量减少CPU占用率。6寻道时间（Seek Time）寻道时间是CD-ROM驱动器中激光头从开始寻找到找到所需数据花费的时间，一般为平均随机寻道时间。寻道时间越短越好，不能超过95ms。7缓存容量缓存通常用Buffer Memory表示，其作用是提供一个数据的缓冲区域，将读取的数据暂时保存起来，然后一次性进行传输和转换，目的是解决CD-ROM驱动器与
6、计算机其他部件速度不匹配的问题。缓存最少要有128KB容量，现在的CD-ROM驱动器一般是256KB或者512KB的。当然，缓存容量越大越好。,8接口目前，常用的CD-ROM驱动器接口有IDE接口和SCSI接口。与IDE接口的CD-ROM驱动器相比，SCSI接口的CD-ROM驱动器占用的CPU资源较少，对于同样的任务，性能自然要好得多。但是，现在大多数主板只集成了IDE接口，SCSI接口卡要另外购买。9Ultra DMA 33/66Ultra DMA 33/66数据传输标准首先被广泛使用在硬盘上，其优点是可以减少CPU的占用率，突发数据传输速率可以达到33MBps，比PIO Mode 4模式快
7、了一倍。如今的高倍速CD-ROM驱动器都支持这个标准。,9.3 CD-RW驱动器,9.3.1 CD-RW驱动器的类型和外部结构1CD-RW驱动器的类型根据CR-RW驱动器的外形，可分为内置式和外置式两种。根据CD-RW驱动器的接口，可分为IDE接口、SCSI接口、并口、USB接口、IEEE 1394接口等几种。还可根据CD-RW驱动器的速度来分，CD-RW驱动器的速度有三项指标：写入速度，擦除并重写速度和读取速度。例如，523252，代表52倍速写CD-R，32倍速擦除和写CD-RW，52倍速读CD-ROM。,2CD-RW驱动器的外部结构CD-RW驱动器的外观与CD-ROM驱动器几乎一样，其控
8、制面板上的按键、插孔的作用，背面的接口，也都与CD-ROM驱动器相同，如图9-5所示。,9.3.2 CD-RW驱动器的工作原理1CD-R的工作原理CD-R盘片是在聚碳酸酯制成的片基上喷涂了一层染料层。在刻录CD-R盘片时，通过大功率激光照射CD-R盘片的染料层，使部分染料受热分解。当加热到临界温度时，在染料层上形成一个个平面（Land）和凹坑（Pit），被烧录过的区域产生了化学反应可以反射光，而没有烧录过的区域则无法反射。光驱在读取这些平面和凹坑的时候就能够将其转换为0和1信号。由于染料层分解后不能复原，这种变化是一次性的，所以CD-R只能写入一次，不能重复写入。CD-R盘片的结构，如图9-6
9、所示。,2CD-RW的工作原理CD-RW盘片的记录层被两层电介质层夹在中间，电介质层的作用是，在写操作时，吸收从相位改变层发出的额外热量。在CD-R盘片有机染料记录层的位置上，CD-RW盘片使用一层银、铟、硒或碲的晶体混合物，这种混合物在不同的温度下能够呈现出结晶和非结晶两种状态，等同于CD-R的平面和凹坑。当刻录和复写时，CD-RW驱动器通过发射不同强度的激光，让晶体混合物在这两种状态之间相互转换，达到重复刻写的目的。由于CD-RW盘片具有这种热转换性，因此可以反复改变记录层的晶体状态，达到多次重写的目的。CD-RW盘片的结构如图9-7所示。,9.3.3 CD-RW驱动器的主要技术参数1读写
10、速度刻录机共有三个速度指标：刻录（写）速度，复写（擦）速度和读取速度，其中前两项速度指标是衡量刻录机的主要性能指标。刻录速度是指刻录机向CD-R写入数据时所能达到的最大倍速。复写（先擦后写）速度是指刻录机向CD-RW上写入数据时所能达到的最大倍速。读盘速度就是作为CD-ROM驱动器使用的速度。一般在刻录机的面板上都标注有这三项指标，如“522452”的字样，分别表示这个刻录机的刻录速度（CD-R）、复写速度（CD-RW）和读取速度（CD-ROM）。,2缓存容量为了保证刻录的质量，在高速刻录时除了要求使用优质CD-R、CD-RW盘外，刻录机的缓存容量也十分重要，因为在刻录时数据先要写入缓存中，再
11、刻录到光盘上。如果缓存里的数据用完了，后面的数据又不能及时补充，就会导致缓存欠载（Buffer Under Run）情况的发生，造成刻录失败。因此理论上刻录机的缓存容量越大，刻录时的失败率就越小。3防止缓存欠载技术防止缓存欠载（Buffer Under Run-Proof，简称Burn-Proof）技术现在最著名的有5种，分别是理光公司提出的Just Link、三洋公司提出的Burn-Proof、飞利浦公司提出的Seamless Link、OAK公司提出的Exact Link（无缝焊接）和Super Link技术。防缓存欠载技术从根本上消除了缓存欠载的隐患。,4读写方式刻录机目前的读/写方式有
12、4种：CLV、Z-CLV、CAV和P-CAV。5刻录方式和存储方式目前刻录机的刻录方式主要有整盘刻录（Disc At Once，DAO）和轨道刻录（Track At Once，TAO）两种。另外，Packet Write（封包写入）方式可以像使用软盘、硬盘一样使用CD-R/RW，可以任意对盘片进行复制、改名、移动、删除等操作。,6兼容性首先是对盘片的兼容性。盘片是刻录数据的载体，包括CD-R/RW盘片。CD-R盘片根据介质层不同可分为金盘、绿盘和蓝盘三种。好的刻录机对各类盘片都应有好的兼容性。此外，还包括刻录方式的兼容性，例如，是否支持Audio CD、Photo CD等多种光盘格式，是否支持
13、DAO、TAO、Packet Writing等多种刻录方式，尤其是，是否支持增量包刻写（Incremental Packet Writing）的刻录方式。该技术允许用户在同一条轨道中多次追加刻写数据，提高了CD-RW盘片的使用效率和刻写的稳定性。还有就是格式兼容性。目前的主流刻录机一般都支持CD-ROM、CD-R/RW、Audio CD、CD-ROM XA、CD-I、CD-Extra、Mixed Mode、Photo CD、Video CD、CD Text等多种数据格式。刻录的光盘也能被大多数CD-ROM、CD-R/RW、DVD-ROM驱动器，甚至家用VCD/DVD机读取，具有较好的数据兼容性
14、。,9.4 DVD-ROM驱动器,9.4.1 DVD的类型1按DVD的格式分DVD最初的格式是只读类型，即数据信息只能在工厂里记录一次，包括以下几种格式。DVD-ROM：用于记录数据，包括计算机应用的多媒体数据，用途类似CD-ROM。DVD-Video：用于记录家庭影音设备或者DVD-ROM驱动器播放的视频信息，用途类似LD或Video CD。这种格式具有版权保护功能。DVD-Audio：用于记录高品质的多音轨音频，用途类似Audio CD。后来增加了写入或多次擦写格式。但各厂商出于自身利益的考虑，到现在为止，还没有形成统一的刻录型格式，从而出现了几种互不兼容的DVD格式DVD-RAM、DVD
15、-RW、DVD+RW等。,2按盘片的容量分各种DVD格式及其容量，见表9-3。目前，中国内地市面上比较常见的都是DVD-5和DVD-9格式的DVD影碟（DVD-10和DVD-18在美国居多）。,9.4.2 DVD-ROM驱动器的外观和工作原理1DVD-ROM驱动器的外观DVD-ROM驱动器的外观与CD-ROM驱动器相同，其控制面板上的按键、插孔的作用，背面的接口，也都与CD-ROM驱动器相同，如图9-8所示。,2DVD-ROM驱动器的工作原理DVD-ROM驱动器的结构与CD-ROM驱动器的结构基本相同，只是DVD-ROM盘的记录凹坑比CD-ROM的更小，且螺旋存储凹坑之间的距离也更短。DVD-
16、ROM盘片上存放数据信息的凹坑非常小，而且非常紧密，最小凹坑长度仅为0.4m，每个凹坑间的距离只是CD-ROM盘片的50%，并且轨距只有0.74m，如图9-9所示。所以，要读取DVD-ROM盘片上的数据，需使用频率较高、波长较短的635650nm红外激光器，这样才能读取窄轨上的数据。DVD-ROM驱动器中激光头读盘方式有下面几种。,（1）单激光头单透镜双聚焦（2）单激光头双透镜（3）单激光头双激光器（4）双激光头双激光器,9.4.3 DVD-ROM驱动器的主要技术参数1DVD-ROM驱动器的速度DVD-ROM驱动器利用聚焦更集中的红外激光提高了每单位面积的存储密度。DVD-ROM驱动器与CD-
17、ROM驱动器对于读盘速度的定义有所不同，1DVD-ROM驱动器数据读取速度为1.38MBps，而1CD-ROM驱动器为150KBps，前者相当于后者的9倍。2区码问题区域代码的地区范围划分如下。第一区：加拿大、美国。第二区：日本、欧洲、中东、埃及、南非。第三区：东南亚、东亚（中国香港、中国台湾、韩国、泰国、印尼）。第四区：澳大利亚、新西兰、南太平洋群岛、中美洲、墨西哥、南美洲。第五区：非洲、印度、中亚、蒙古、俄罗斯、朝鲜。第六区：中国。,3DVD的兼容性所有DVD-ROM驱动器都可以读取Audio CD和CD-ROM数据盘。DVD-ROM驱动器支持的格式包括：CD-Audio、CD-ROM、C
18、D-I、CD-R/RW、Video CD、DVD Video、DVD-ROM（单、双层）和DVD-R等。4其他技术参数有些技术参数是所有光盘驱动器都具有的，如读盘方式（DVD-ROM驱动器有CAV和P-CAV两种）、CPU占用率、缓存容量、平均寻道时间、传输模式等，其概念与CD-ROM驱动器的相同。,9.5 Combo驱动器,Combo（康宝）驱动器是集DVD-ROM驱动器和CD-RW驱动器于一身的光盘驱动器。现在Combo驱动器基本上都是内置式，并且都采用IDE接口。Combo驱动器的外观与DVD-ROM、CD-RW、CD-ROM驱动器相同，其控制面板上的按键、插孔的作用，背面的接口，也都与
19、它们相同。Combo驱动器的外观如图9-12所示。,9.5.1 Combo驱动器的工作原理Combo一词其实是由combine（混合、多功能的意思）转化而来的，那么Combo驱动器为什么可以实现多种功能呢？其中的关键在于光头。通过光头发出不同波长的激光束，从而实现CD和DVD的读取以及CD-RW的刻写。目前被广泛使用的是环纹透镜配合双激光管的单光头设计。该项技术采用两套激光发生器分别实现DVD和CD读取、CD-RW刻录工作，同一镜头实现不同波长的激光聚焦，是Combo驱动器使用一个光头拥有两项功能的核心所在。这种设计具备了单光头技术的机械稳定性和双光头技术的激光管寿命长的特点，在业界得到广泛的
20、应用。,9.5.2 Combo驱动器的主要技术参数1速度Combo驱动器的速度一般表示为：40、12、48、16，即这款Combo驱动器具有40倍速的CD-R写入速度、12倍速的CD-RW复写速度、48倍速的CD读取速度和16倍速的DVD读取速度。写入速度与复写速度通常与刻录盘片有关，而读取速度是指将Combo驱动器当做CD-ROM或DVD-ROM驱动器读取数据时的速度。2读/写方式Combo驱动器的读/写方式也有4种：CLV、CAV、P-CAV、Z-CLV。现在，多数为CAV方式。,3防止缓存欠载技术防止缓存欠载技术有：三洋公司的Burn-Proof，理光公司的Just Link（断点缝隙小
21、于2m），飞利浦公司的Seamless Link（断点缝隙小于2m），OAK公司的Exact Link（断点缝隙不超过1m），LG公司的Super Link（断点缝隙不超过10m），LiteOn公司的Smart Burn（断点缝隙不超过1m），美达公司的Burn Guarantee，索尼公司的Power Burn等。虽然它们的名称不同，但是工作原理却大同小异。4刻录模式Combo驱动器的刻录模式与CD-RW驱动器一样，也有Disc At Once（整盘刻录）、Track At Once（整轨刻录）、Session At Once（整区段刻录）、Multi Session（多区段刻录）、Pack
22、et Write（封包写入）等多种刻录模式。,5C1、C2纠错C1、C2纠错是指光盘的读取错误纠正技术。从理论上讲，光盘读取必然会有些许偏差，为此需要进行C1、C2两个阶段的纠错。光驱读盘时，先进行C1（第一阶段）纠错。如果在C1中出现了无法纠正的错误，会在C2（第二阶段）中进一步纠正。如果在C2中还无法纠正，那么出错的部分就会成为CU（Uncorrectable Error，无法纠正的错误）。刻录中的错误也需要采用C1、C2纠错。6机芯材料Combo驱动器的机芯分为塑料机芯和纯钢机芯两种。图9-13所示为采用纯钢机芯的Combo驱动器。,7读盘性能读盘性能是选择Combo驱动器的一个重要指标
23、。光存储的读盘原理是利用光头发射激光照射光盘中的凹凸反射层，然后通过接收反射过来光的不同来识别光盘中的数据。在接收光的过程中，由于受到杂光的干扰会造成读盘错误。目前，市面上有两种托盘，黑色和白色。由于黑色比白色吸收光的能力强得多，因此黑色托盘能吸收大部分的干扰光，从而使得读盘更正确。图9-14所示是采用黑色托盘的Combo驱动器。,9.6 DVD刻录机,9.6.1 DVD刻录的规格1DVD的三种基本刻录规格（1）DVD-R/RW规格（2）DVD-RAM规格（3）DVD+R/RW规格,2DVD-Multi和DVD-Dual规格DVD-Multi（集成DVD-R/RW和DVD-RAM）和DVD-D
24、ual（集成DVD+R/RW和DVD-R/RW）从原理上来说，是前面三种DVD规格相互组合而衍生出来的产物。DVD-Dual规范，又称DVD-Dual RW标准，由索尼公司设计并率先推行。DVD-Dual并没有一个统一的规范，可以让厂商们自由发挥。但由于其跨越两大阵营，所以使得厂商只有成为这两个阵营的会员才有可能以相对最佳的成本推出产品。DVD-Dual刻录机可以刻录DVD+R/RW和DVD-R/RW两种规格的标准DVD光盘，因而受到普通用户欢迎。,3. 光雕刻录机2005年底，市场出现了支持光雕技术的DVD刻录机。LightScribe（光雕）是由美国HP公司开发的一种光盘标签制作技术，通过
25、激光蚀刻直接将标签刻录在光盘上。制作专业外观的光盘很简单：将数据刻录到光盘上；翻转光盘，然后将标签刻录到光盘上。刻录标签所用的光驱与刻录数据的相同。支持LightScribe的DVD光驱使用激光将图像刻录到LightScribe光盘标签面的涂层上。LightScribe标签方法不会出现墨迹被抹掉、标签发生卷曲、粘合剂失去粘性等问题。,9.6.2 DVD刻录机的主要参数DVD刻录机的主要技术参数有：写入速度、读取速度、缓存容量、随机寻道时间、写入模式、支持光盘格式、使用接口等项，其概念与DVD-ROM、CD-RW驱动器基本相同，这里不再赘述。,9.7 蓝光DVD,容量为4.7GB的DVD已经不能满足存储要求。2002年2月9家国际主流电子公司（SONY、Matsushita、Hitachi、Pioneer、Sharp、Philips、Thomson、Samsung、LGE）发表了蓝光盘（Blu-ray Disc，缩写为BD）规格。蓝光是目前光存储业界新一代DVD光盘技术标准之一，不但可应用于录制、擦写或播放高清影像，同时也可应用于存储容量更为巨大的数字内容。蓝光DVD目前有3种类型：只读蓝光驱动器（BD-ROM）、蓝光刻录机（BD-RW）和蓝光Combo（BD-ROM+DVD-RW）。内置式蓝光DVD的接口采用IDE接口或SATA接口，蓝光DVD的外观如图9-16所示。,本章完,
