光存储设备和光盘.ppt

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1、第7章 光存储设备和光盘,理解光存储的基本原理,知识目标,熟悉光存储设备的硬件结构,熟悉光存储设备的性能指标,理解光存储设备的工作原理,熟悉光盘的种类,能够选购合适的光存储设备,技能目标,能够选购合适的光盘,第7章 光存储设备和光盘,7.1 光存储设备概述,7.2 光盘,7.1 光存储设备概述,7.1.1 光存储的基本原理,7.1.2 光存储设备的硬件结构,7.1.3 光存储的分类,7.1.4 光存储设备的性能指标,7.1.5 光存储设备的工作原理,7.1.6 CD、DVD只读光驱的选购,7.1.7 刻录机的选购,7.1.1 光存储的基本原理,光存储与光有密切关系。有一些介质在光线照射下会产生

2、一些物理的或者化学的变化，这些变化通常可使介质具有两种状态，这两种不同的状态可分别用来代表数据“0”和数据“1”，因此就可以用这种介质作为数据存储介质。激光具有单色性和相干性。如果将这种介质做成光盘，然后对激光加以控制、进行精细聚焦，沿一定轨迹对光盘进行扫描，再通过一个光电接收头对光盘介质因激光照射而产生的反射、吸收或相移做出反应，从而完成了对光盘的读取、写入、擦除等操作。,7.1.2 光存储设备的硬件结构,光存储设备都是利用光盘作为存储体，利用激光头来读写，其硬件结构大体是相同的。如图7.1所示。,图7.1 光存储设备的硬件结构示意图,7.1.2 光存储设备的硬件结构,（1）光头部分 光头包

3、括产生激光的半导体激光器、光学聚焦系统以及光电探测器等，如图7.2所示。,图7.2 光头部分示意图,7.1.2 光存储设备的硬件结构,（2）控制处理电路 伺服系统为了读取光盘上的数据，要求激光束必须精确聚焦，误差必须非常小，通常要求轴向误差小于1m，径向误差小于0.1m。为了达到这样高的精密程度，就需要伺服系统 主轴电机控制主轴电机的转速以PWM脉宽调制方式控制，通过霍尔元件组成的码盘来检测转速。解调、纠错为了防止数据出错，光盘上的数据信息是经过调制的，当光头读取到这些数据信息后，就需要解调。接口电路存储设备都有一个与计算机进行通信的接口，通常是IDE或SCSI接口。,7.1.3 光存储的分类

4、,1.根据光盘存储技术的不同分类：（1）CD-ROM（2）CD-R（3）DVD-ROM（4）DVD+RW（5）DVD-RAM（6）Combo（7）HD-DVD（8）蓝光DVD,7.1.3 光存储的分类,2.按安装方式及结构特点来划分：（1）内置式：内置式光驱目前大多用户普遍采用的安装形式。这种光驱可以安装在电脑机箱的五英寸的固定架上，通过内部连线连接到主板上，如图7.3所示。（2）外置式：外置式光驱自身带有保护外壳，可以放在电脑机箱外面，通过USB接口与电脑相连接使用，而不必安装到电脑机箱里去。,7.1.3 光存储的分类,7.1.3 光存储的分类,3.按光存储设备的速度分类 读、写、擦写CD/

5、DVD等的速度4.按光存储设备的接口分类 可分为IDE接口、SATA接口、IEEE1394接口、USB接口,7.1.4 光存储设备的性能指标,1.数据传输率 数据传输率是指光驱在1S内所能读写的数据量,单位为KB/s或MB/s.它是衡量光驱性能的最基本指标。该值越大，光驱的数据传输率越高。最初CD-ROM数据传输率只有150KB/s，定义为倍速（1X），DVD-ROM的1X为1358MB/s，DVD-ROM的最高倍速为16X。CD-RW刻录机速度表示为：写复写读。一款标示523252的CD-RW刻录机表示该款刻录机为52倍速CD-R刻写、32倍速复写速度和52倍速CD-ROM读取能力。DVD-

6、RW刻录机速度表示为：DVD+/-R写入DVD+RW复写DVD-RW复写DVD+/-R DL写入DVD-RAM写入。Combo驱动器的速度一般表示为：CD-R写入CD-RW重写CD读取DVD-ROM 读取。,7.1.4 光存储设备的性能指标,1.数据传输率 数据传输率是指光驱在1S内所能读写的数据量,单位为KB/s或MB/s.它是衡量光驱性能的最基本指标。该值越大，光驱的数据传输率越高。最初CD-ROM数据传输率只有150KB/s，定义为倍速（1X），DVD-ROM的1X为1358MB/s，DVD-ROM的最高倍速为16X。CD-RW刻录机速度表示为：写复写读。一款标示523252的CD-RW

7、刻录机表示该款刻录机为52倍速CD-R刻写、32倍速复写速度和52倍速CD-ROM读取能力。DVD-RW刻录机速度表示为：DVD+/-R写入DVD+RW复写DVD-RW复写DVD+/-R DL写入DVD-RAM写入。Combo驱动器的速度一般表示为：CD-R写入CD-RW重写CD读取DVD-ROM 读取。,7.1.4 光存储设备的性能指标,2.平均访问时间（Average access time）平均访问时间又称为“平均寻道时间”，是指光驱的激光头从原来的位置移动到指定的数据扇区，并把该扇区上的第一块数据读入高速缓存所花费的时间。其值一般在8090 ms。3.CPU占用时间（CPU Loadi

8、ng）CPU占用时间是指光驱在保持一定的转速和数据传输率时所占用CPU的时间。这是衡量光驱性能的一个重要指标，光驱的CPU占用时间越少，系统整体性能的发挥就越好。,7.1.4 光存储设备的性能指标,4.缓存容量 主要用于存放临时从光盘中读出的数据，然后发送给计算机系统进行处理。这样就可以确保计算机系统能够一直接收到稳定的数据流量。缓存容量越大，读取数据的性能就越高。5.接口类型 市场上的光驱接口类型主要有SATA、IDE、SCSI和USB。,7.1.4 光存储设备的性能指标,6.纠错能力 光驱纠错能力是指光盘驱动器对一些质量不好的光盘的数据读取能力。目前，各个品牌的产品都差不多，建议购买品牌产

9、品，这样在售后服务上有保证。7.区域代码 区域代码是DVD光驱的特有专利，在DVD光驱的面板上或说明书上一般都有明显的标记或说明。大家选购时要注意购买标有中国区域代码的产品。,7.1.4 光存储设备的性能指标,8.刻录方式 刻录方式分为4种：整盘、轨道、多段、增量包。整盘刻录无法再添加数据；轨道刻录每次刻录一个轨道，CD-R最多支持刻写99条轨道，但要浪费几十MB容量；多段刻录与轨道刻录一样，也可以随时向CD-R中追加数据，每添加一次数据，浪费数MB容量；增量包的数据记录方式与硬盘类似，允许在一条轨道中多次添加小块数据，避免了数据备份量少的浪费，刻意避免发生缓存欠载现象。,7.1.4 光存储设

10、备的性能指标,9.旋转方式 旋转方式是指激光头在光盘表面横向移动读取轨道数据时，光驱主轴电机带动光盘旋转分3种方式：（1）CLV（Constant Line Velocity，恒定线速度）方式。（2）CAV（Constant Angular Velocity，恒定角速度）方式。（3）P-CAV（Partial-Constant Angular Velocity，局部恒定角速度）方式。,7.1.5 光存储设备的工作原理,1.CD-ROM驱动器的工作原理 在无光盘状态下，光驱加电后，激光头组件启动。此时，光驱面板指示灯闪亮，同时，激光头组件移动到主轴马达附近，并由内向外顺着导轨步进移动，最后又回到

11、主轴马达附近，激光头的聚焦透镜将向上移动三次搜索光盘。同时，主轴马达也顺时针启动三次，然后，激光头组件复位，主轴马达停止运行，面板指示灯熄灭。光驱中若放入光盘，激光头聚焦透镜重复搜索动作，找到光盘后，主轴马达将加速旋转。此时，若读取光盘，面板指示灯将不停地闪动，步进电机带动激光头组件移动到光盘数据处，聚焦透镜将数据反射到接收光电管，再由数据带传送到系统，微机便可读取光盘数据。若停止读取光盘，激光头组件和马达仍将处于加载状态中，面板指示灯熄灭。,7.1.5 光存储设备的工作原理,2.CD-R/RW驱动器的工作原理（1）CD-R驱动器的工作原理 CD-R刻录机工作时，由刻录软件控制激光头以一定的规

12、则向CD-R光盘的数据面（有机染料制成的光盘介质）发射很细的激光束，在CD-R光盘的数据面蚀刻出一个个“小坑”，如图7.7所示。就是这些肉眼难以分辨的小坑记录着指定的数据资料，可以被光驱识别。被刻录到CD-R光盘上的数据信息是永久性的，无法被擦写、删改。,图7.7 CD-R原理示意图,7.1.5 光存储设备的工作原理,2.CD-R/RW驱动器的工作原理（2）CD-RW驱动器的工作原理 CD-RW刻录机是由理光（Rich）公司在1996年首先推出的，它是允许用户反复进行数据擦写操作的刻录机。CD-RW采用相变技术来存储信息，光盘介质采用硫属化合物或金属合金，利用激光的热效应或光效应使介质发生相变

13、，即介质在晶态和非晶态之间相互转变，这两种状态下，介质对光的反射率相差很大（晶态对光线的反射率大，非晶态对光线的反射率小），因而可以用来记录数据。又因为这种相变的过程是可逆的，所以这种光盘可反复擦写。,7.1.5 光存储设备的工作原理,3.DVD光驱的工作原理 DVD-ROM工作原理与CD-ROM差不多，也是先将激光二极管发出的激光经过光学系统形成光束射向盘片，然后从盘片上反射回来的光束照射到光电接收器上，再转变成电信号。由于DVD必须兼容CD-ROM光盘，而不同的光盘所刻录的坑点和密度均不相同，当然对激光的要求也有不同，这就要求DVD激光头在读取不同盘片时要采用不同的光功率。,7.1.5 光

14、存储设备的工作原理,4.DVD刻录机的工作原理 DVD 刻录机是DVD-R/RW 和DVD+R/RW，它们与CD-R/RW一样是在预刻沟槽中进行刻录。不同的是，这个沟槽通过定制频率信号的调制而成为“抖动”形，被称作抖动沟槽。它的作用就是更加精确地控制马达转速，以帮助刻录机准确掌握刻录的时机，这与CD-R/RW 刻录机的工作原理是不一样的。另外，虽然DVD-R/RW和DVD+R/RW的物理格式是一样的，但由于DVD+R/RW刻录机使用高频抖动技术，所用的光线反射率也有很大差别，因此这两种刻录机并不兼容。,7.1.5 光存储设备的工作原理,5.Combo驱动器的工作原理 Combo驱动器可以实现C

15、D-ROM、DVD-ROM、CD-RW等多种功能，其中的关键在Combo驱动器的激光头。Combo驱动器激光头能够产生不同能量和波长的光源，并且都能做到精确聚焦，从而实现CD-ROM、DVD-ROM的读取以及CD-RW的刻写。3种不同的光头：（1）三星光头（2）飞利浦光头（3）日系光头,7.1.6 CD、DVD只读光驱的选购,1.速率不是全部 除速率外，缓存大小和平均寻道时间对光驱的总体性能也有着举足轻重的影响。因此，在价格差别不大的情况下，尽量选择高速缓存较大的产品。2.稳定性 在当今速度与纠错（指新出厂产品的纠错力）差距并不大的情况下，稳定性的表现显得尤为可贵。选购光驱时不可只图新品，应尽

16、量购买推向市场时间较长，口碑一直不错的产品，这样的光驱往往稳定性较好。,7.1.6 CD、DVD只读光驱的选购,3.接口 IDE和SATA接口是主流，应尽量选用。4.静音 光驱噪声是计算机工作室的噪声源之一。光盘的盘片总处于高速旋转中，这就不可避免地会产生很大的震动，另一方面目前市面上的光盘盘片质量参差不齐，质量差的盘片在高速旋转过程中也会带来震动。而震动会影响激光头的聚焦，从而影响读取数据的正确性。5.品牌 目前国内DVD光驱市场知名的品牌有：索尼（SONY）、先锋（PIONEE）、三星（SAMSUNG）、明基（BenQ）、TPOS、华硕（ASUS）、LG、飞利浦（PHILIPS）、惠普（H

17、P）、台电（TELECT）等。,7.1.7 刻录机的选购,选购刻录机时，需要考虑以下因素：1.工作稳定性和发热量 由于用刻录机刻盘耗时相对较长，要求刻录机有较高的稳定性。另外，还要考虑刻录机的发热量。如果刻录机在短时间发热量过大，容易缩短激光头的使用寿命，使正在刻录中的光盘受热变形，造成刻录失败甚至盘片炸裂。2.缓存容量 缓存容量的大小是选购刻录机的一个重要指标。因此，价格差别并不明显，建议优先选择缓存容量大的产品。,7.1.7 刻录机的选购,3.刻录速度 刻录速率越高，刻录时间越短。同时考虑刻录机支持的盘片。4.品牌 前国内刻录机市场知名的品牌有：先锋（PIONEE）、索尼（SONY）、三星

18、（SAMSUNG）、明基（BenQ）、华硕（ASUS）、浦科特（PLEXTOR）、飞利浦（PHILIPS）、惠普（HP）、台电（TELECT）、建兴/LITEON等。,8.2 鼠标,8.2.1 鼠标的分类,8.2.2 鼠标参数,8.2.3 鼠标的选购,7.2.1 光盘的类型,1.按照读写类型分类 一种是只读型光盘，它们由生产厂家预先写入信息，用户只能读出不能写入；第二种是只写一次性光盘，可以由用户写入信息，但只能写一次，可多次读出；第三种是可擦写型光盘，可以重复读写，类似磁盘。2.按所使用的激光不同分类 又分为CD、DVD（红光DVD）、BD（蓝光DVD）、HD（高清晰度DVD）。,7.2.2

19、 光盘的容量及记录原理,1.光盘的容量 光盘容量的单位则不同，它以14bit为编码单位，即1Byte=14bit，并且，字节与字节之间还有3bit的间隔，故光盘实际的数据为1Byte=（14+3）bit=17bit。另外，唱片光盘是以时间（分钟）为单位，如一张CD唱片可播放74分钟，一张电影DVD单面光盘可播放133分钟等。2.光盘的记录原理 光盘是通过其表面上的凹槽来反映信息的，在盘片上用平坦表面表示“0”，用凹坑端部表示“1”。,7.2.3 光盘的结构,1.CD-ROM盘片 CD-ROM盘片直径一般为120mm，盘片中心有一个直径为15mm的孔，其外有一个13.5mm宽的环状区是不保存任何

20、东西的。CD-ROM盘片的径向截面共有三层：聚碳酸脂做的透明衬底（片基）、铝反射层和保护层。2.CD-R盘片 用高功率CD-R光盘的燃料层，使其发生化学变化，在盘片上产生凹坑，没有照射的地方仍为平面。,7.2.3 光盘的结构,1.CD-ROM盘片 CD-ROM盘片直径一般为120mm，盘片中心有一个直径为15mm的孔，其外有一个13.5mm宽的环状区是不保存任何东西的。CD-ROM盘片的径向截面共有三层：聚碳酸脂做的透明衬底（片基）、铝反射层和保护层。2.CD-RW盘片 CD-RW盘片内部镀了一层210-6510-6cm的薄膜，薄膜的材质多为银、铟、硒或碲混合物的结晶层。这个结晶层的特色是能呈

21、现出结晶与非结晶的状态，激光照射可使这两种状态相互转换。,7.2.3 光盘的结构,3.DVD盘片 与CD尺寸相同，不过结构完全不同。DVD是由2个厚度为0.6mm的基质层粘贴而成的，并采用了多面多层的技术，即每一面光盘都可以存储双层数据。4.蓝光光盘盘片 与CD光盘类似，均为单基层，利用波长较短的蓝色激光读取和写入数据。层面异常坚固，可以保护光盘中的重要的记录层。,7.2.4 光盘中数据的存储形式,1.CD-ROM（1）光道 光盘上的光道与磁盘上的磁道不同，它是一条从光盘中心开始逐渐向外展开的螺旋线，而非一个个的同心圆。（2）扇区 扇区方式0：在CD-ROM中作为导入区和导出区。扇区方式1：用

22、于安排错误检测码（EDC）和错误控制码（ECC），此方式具有很强的检错和纠错能力，因此，适用于保存误码很低的信息，如计算机程序、用户数据等。扇区方式2：与扇区方式0的结构相似，用于存放用户数据信息，但由于没有安排检错和纠错码，所以，仅适用于存放误码要求不高的信息，如声音、图像等。,7.2.4 光盘中数据的存储形式,2.DVD-ROM DVD-ROM的线间距为0.74微米，最小凹坑长0.4微米，由两层0.6mm基层黏成，每面可存放两层数据，因此有4种数据存储容量：DVD-5（单面单层），4.7GB；DVD-9（单面双层），8.7GB；DVD-10（双面单层），9.4GB；DVD-18（双面双层）

23、，17GB；3.HD-DVD 以前被称作AOD，采用在凹凸槽上均记录数据的技术，最小凹坑长0.2微米。单面单层容量为15GB，单面双层为30GB，3层可存储45GB。4.BD（Blu-Ray Disk,蓝光光盘）BD是下一代光盘格式，单层单面盘片的存储容量为23.3GB、25GB和27GB，双层单面的容量为46GB或54GB，4层单面的容量为100GB。,7.2.5 盘片的选择,盘片的选择，需要考虑以下因素：1.CD-ROM盘片的选择 购买光盘时，不仅应注意光盘正面是否洁净，还应对着较强的光源，从正面向背面仔细观察盘面有无透光点，即镀膜层的缺陷。应选无透光点的光盘。对于已购的光盘应保护好光盘的

24、背面，勿擦伤或划伤。2.CD-R/CD-RW盘片的选择（1）CD-R、CD-RW盘片的尺寸（2）盘片的颜色,7.2.5 盘片的选择,DVD刻录盘主要有两种规格：DVD-R/RW和DVD+R/RW，选择时要考虑以下问题：（1）容量 目前市场上销售的DVD-R/RW和DVD+R/RW盘片的容量绝大部分都为4.7GB。（2）规格 从盘片的规格看，DVD-R盘片可分为两种：创作形（容量3.95GB）和通用形（容量4.7GB）。,7.2.5 盘片的选择,3.DVD刻录盘的选择（3）刻录速度 目前，DVD-R/RW和DVD+R/RW的最大刻录速度是：DVD-R盘为4X，DVD-RW盘为2X，DVD+R盘为

25、8X，DVD+RW盘为4X。（4）易用性 DVD-R/RW和DVD+R/RW的两种规格所采用的刻录模式完全不同，并拥有不同的技术特点。DVD+R/RW的刻录方式比DVD-R/RW更灵活，DVD+R/RW机器可支持CLV、CAV。而DVD-R/RW只支持CLV刻录方式。,7.2.5 盘片的选择,（5）兼容性 从技术角度讲，DVD+RW Alliance采用了“Lossless Linking”技术，并且支持DVD+VR格式。简而言之，用户可在电脑上直接对DVD+RW盘片上的内容进行编辑和修改，而不必重写整张光盘。而DVD-RW光盘则必须对整个光盘进行重新刻录。从市场角度讲，在关键协议认同上，包括万利达、步步高和新科等国内DVD主流企业更乐意接受兼容性好、易于操作的DVD+R标准。（6）价格 目前市场上DVD盘片的厂商主要有理光、铼德、三菱和索尼等，盒装DVD-R/RW盘片比DVD+R/RW略显便宜。,