第9章 光盤驅(qū)動器

1、第9章 光盤驅(qū)動器,光盤驅(qū)動器和光盤屬于光存儲設備。由于光盤具有存儲量大、價格低廉、攜帶保存方便等多種優(yōu)勢，所以現(xiàn)在的軟件、資料數(shù)據(jù)、影視劇、音樂等都以光盤的形式提供，光盤驅(qū)動器已成為微機的標準配置。,9.1 光盤驅(qū)動器的分類,根據(jù)光盤的存儲技術，光盤驅(qū)動器分為：CD-ROM（只讀光盤）驅(qū)動器、CD-R（可寫光盤）驅(qū)動器、CD-RW（可重寫光盤）驅(qū)動器、DVD-ROM（DVD只讀光盤）驅(qū)動器、DVD刻錄機（DVD-R/RW、DVD+

2、R/RW、DVD-RAM，可反復擦寫DVD光盤存儲器）、Combo光盤驅(qū)動器等。根據(jù)光盤驅(qū)動器是否放在機箱內(nèi)部，可分為：內(nèi)置式光盤驅(qū)動器和外置式光盤驅(qū)動器。根據(jù)光盤驅(qū)動器的速度不同，可分為：56倍速讀、52倍速寫、24倍速擦寫等不同的速度。根據(jù)CD-ROM的接口不同，可分為：IDE口、SCSI口、IEEE 1394口、USB口等。,9.2 CD-ROM驅(qū)動器,9.2.1 CD-ROM驅(qū)動器的結(jié)構(gòu)1．CD-ROM驅(qū)動器的外觀

3、（1）CD-ROM驅(qū)動器的正面（2）CD-ROM驅(qū)動器的背面,2．CD-ROM驅(qū)動器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)各類CD-ROM驅(qū)動器的基本結(jié)構(gòu)都很相似，基本上由以下部件構(gòu)成：激光頭組件（激光發(fā)生器、透鏡結(jié)構(gòu)、激光接受器）及光頭驅(qū)動機構(gòu)（含光頭伺服電動機和光頭傳動機構(gòu)）、托架進出控制機構(gòu)（控制面板、伺服電動機及托架等）、光盤驅(qū)動機構(gòu)、其他內(nèi)部硬件連接優(yōu)化機構(gòu)、電路板（集成有固件、驅(qū)動芯片、伺服電路系統(tǒng)）及連線。其機芯結(jié)構(gòu)如圖9-3所示。,9.2.2

4、 CD-ROM驅(qū)動器的工作原理激光頭是CD-ROM驅(qū)動器的心臟，也是最精密的部分。它主要負責數(shù)據(jù)的讀取工作，因此在清理CD-ROM驅(qū)動器內(nèi)部的時候要格外小心。激光頭主要包括：激光發(fā)生器（又稱激光二極管）、半反射棱鏡、物鏡、透鏡及光敏元件（光電二極管）這幾部分。其工作原理示意圖，如圖9-4所示。,9.2.3 CD-ROM驅(qū)動器的主要技術參數(shù)1．速度CD-ROM驅(qū)動器的速度指的是標稱速度，最初的單倍速相當于Audio CD的標準速

5、度——150KBps。CD-ROM驅(qū)動器的倍速均是指單倍速的倍數(shù)，例如，2×（2倍速）、4×（4倍速）、8×（8倍速）、24×（24倍速）、32×（32倍速）、56×（56倍速）等。2．數(shù)據(jù)傳輸速率CD-ROM驅(qū)動器標稱速度與數(shù)據(jù)傳輸速率的換算關系為：數(shù)據(jù)傳輸速率=標稱速度（倍速）?150KBps。例如，56×的數(shù)據(jù)傳輸速率為56?150KBps=8400KBps

6、。,3．讀盤（旋轉(zhuǎn)）方式（1）恒定線速度（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．糾錯能力糾錯能力，即讀“爛”盤能力。糾錯能力是CD-ROM驅(qū)動器一項很重要的指標。有的CD-ROM驅(qū)動器剛買的時候讀盤能力還不錯，可越

7、用越糟糕，質(zhì)量稍差的光盤根本不認，所以要使用糾錯能力強的CD-ROM驅(qū)動器。,5．CPU占用率CPU的占用率可以反映CD-ROM驅(qū)動器BIOS的水平。好的產(chǎn)品可以盡量減少CPU占用率。6．尋道時間（Seek Time）尋道時間是CD-ROM驅(qū)動器中激光頭從開始尋找到找到所需數(shù)據(jù)花費的時間，一般為平均隨機尋道時間。尋道時間越短越好，不能超過95ms。7．緩存容量緩存通常用Buffer Memory表示，其作用是提供一個數(shù)據(jù)的緩沖

8、區(qū)域，將讀取的數(shù)據(jù)暫時保存起來，然后一次性進行傳輸和轉(zhuǎn)換，目的是解決CD-ROM驅(qū)動器與計算機其他部件速度不匹配的問題。緩存最少要有128KB容量，現(xiàn)在的CD-ROM驅(qū)動器一般是256KB或者512KB的。當然，緩存容量越大越好。,8．接口目前，常用的CD-ROM驅(qū)動器接口有IDE接口和SCSI接口。與IDE接口的CD-ROM驅(qū)動器相比，SCSI接口的CD-ROM驅(qū)動器占用的CPU資源較少，對于同樣的任務，性能自然要好得多。但是，現(xiàn)在

9、大多數(shù)主板只集成了IDE接口，SCSI接口卡要另外購買。9．Ultra DMA 33/66Ultra DMA 33/66數(shù)據(jù)傳輸標準首先被廣泛使用在硬盤上，其優(yōu)點是可以減少CPU的占用率，突發(fā)數(shù)據(jù)傳輸速率可以達到33MBps，比PIO Mode 4模式快了一倍。如今的高倍速CD-ROM驅(qū)動器都支持這個標準。,,,9.3 CD-RW驅(qū)動器,9.3.1 CD-RW驅(qū)動器的類型和外部結(jié)構(gòu)1．CD-RW驅(qū)動器的類型根據(jù)CR-RW驅(qū)動

10、器的外形，可分為內(nèi)置式和外置式兩種。根據(jù)CD-RW驅(qū)動器的接口，可分為IDE接口、SCSI接口、并口、USB接口、IEEE 1394接口等幾種。還可根據(jù)CD-RW驅(qū)動器的速度來分，CD-RW驅(qū)動器的速度有三項指標：寫入速度，擦除并重寫速度和讀取速度。例如，52×32×52，代表52倍速寫CD-R，32倍速擦除和寫CD-RW，52倍速讀CD-ROM。,2．CD-RW驅(qū)動器的外部結(jié)構(gòu)CD-RW驅(qū)動器的外觀與CD-R

11、OM驅(qū)動器幾乎一樣，其控制面板上的按鍵、插孔的作用，背面的接口，也都與CD-ROM驅(qū)動器相同，如圖9-5所示。,9.3.2 CD-RW驅(qū)動器的工作原理1．CD-R的工作原理CD-R盤片是在聚碳酸酯制成的片基上噴涂了一層染料層。在刻錄CD-R盤片時，通過大功率激光照射CD-R盤片的染料層，使部分染料受熱分解。當加熱到臨界溫度時，在染料層上形成一個個平面（Land）和凹坑（Pit），被燒錄過的區(qū)域產(chǎn)生了化學反應可以反射光，而沒有燒錄過

12、的區(qū)域則無法反射。光驅(qū)在讀取這些平面和凹坑的時候就能夠?qū)⑵滢D(zhuǎn)換為0和1信號。由于染料層分解后不能復原，這種變化是一次性的，所以CD-R只能寫入一次，不能重復寫入。CD-R盤片的結(jié)構(gòu)，如圖9-6所示。,2．CD-RW的工作原理CD-RW盤片的記錄層被兩層電介質(zhì)層夾在中間，電介質(zhì)層的作用是，在寫操作時，吸收從相位改變層發(fā)出的額外熱量。在CD-R盤片有機染料記錄層的位置上，CD-RW盤片使用一層銀、銦、硒或碲的晶體混合物，這種混合物在不同的

13、溫度下能夠呈現(xiàn)出結(jié)晶和非結(jié)晶兩種狀態(tài)，等同于CD-R的平面和凹坑。當刻錄和復寫時，CD-RW驅(qū)動器通過發(fā)射不同強度的激光，讓晶體混合物在這兩種狀態(tài)之間相互轉(zhuǎn)換，達到重復刻寫的目的。由于CD-RW盤片具有這種熱轉(zhuǎn)換性，因此可以反復改變記錄層的晶體狀態(tài)，達到多次重寫的目的。CD-RW盤片的結(jié)構(gòu)如圖9-7所示。,9.3.3 CD-RW驅(qū)動器的主要技術參數(shù)1．讀寫速度刻錄機共有三個速度指標：刻錄（寫）速度，復寫（擦）速度和讀取速度，其中前

14、兩項速度指標是衡量刻錄機的主要性能指標?？啼浰俣仁侵缚啼洐C向CD-R寫入數(shù)據(jù)時所能達到的最大倍速。復寫（先擦后寫）速度是指刻錄機向CD-RW上寫入數(shù)據(jù)時所能達到的最大倍速。讀盤速度就是作為CD-ROM驅(qū)動器使用的速度。一般在刻錄機的面板上都標注有這三項指標，如“52×24×52”的字樣，分別表示這個刻錄機的刻錄速度（CD-R）、復寫速度（CD-RW）和讀取速度（CD-ROM）。,2．緩存容量為了保證刻錄的質(zhì)量，在高

15、速刻錄時除了要求使用優(yōu)質(zhì)CD-R、CD-RW盤外，刻錄機的緩存容量也十分重要，因為在刻錄時數(shù)據(jù)先要寫入緩存中，再刻錄到光盤上。如果緩存里的數(shù)據(jù)用完了，后面的數(shù)據(jù)又不能及時補充，就會導致緩存欠載（Buffer Under Run）情況的發(fā)生，造成刻錄失敗。因此理論上刻錄機的緩存容量越大，刻錄時的失敗率就越小。3．防止緩存欠載技術防止緩存欠載（Buffer Under Run-Proof，簡稱Burn-Proof）技術現(xiàn)在最著名的有5種

16、，分別是理光公司提出的Just Link、三洋公司提出的Burn-Proof、飛利浦公司提出的Seamless Link、OAK公司提出的Exact Link（無縫焊接）和Super Link技術。防緩存欠載技術從根本上消除了緩存欠載的隱患。,4．讀寫方式刻錄機目前的讀/寫方式有4種：CLV、Z-CLV、CAV和P-CAV。5．刻錄方式和存儲方式目前刻錄機的刻錄方式主要有整盤刻錄（Disc At Once，DAO）和軌道刻錄（Tr

17、ack At Once，TAO）兩種。另外，Packet Write（封包寫入）方式可以像使用軟盤、硬盤一樣使用CD-R/RW，可以任意對盤片進行復制、改名、移動、刪除等操作。,6．兼容性首先是對盤片的兼容性。盤片是刻錄數(shù)據(jù)的載體，包括CD-R/RW盤片。CD-R盤片根據(jù)介質(zhì)層不同可分為金盤、綠盤和藍盤三種。好的刻錄機對各類盤片都應有好的兼容性。此外，還包括刻錄方式的兼容性，例如，是否支持Audio CD、Photo CD等多種光

18、盤格式，是否支持DAO、TAO、Packet Writing等多種刻錄方式，尤其是，是否支持增量包刻寫（Incremental Packet Writing）的刻錄方式。該技術允許用戶在同一條軌道中多次追加刻寫數(shù)據(jù)，提高了CD-RW盤片的使用效率和刻寫的穩(wěn)定性。還有就是格式兼容性。目前的主流刻錄機一般都支持CD-ROM、CD-R/RW、Audio CD、CD-ROM XA、CD-I、CD-Extra、Mixed Mode、Photo

19、CD、Video CD、CD Text等多種數(shù)據(jù)格式?？啼浀墓獗P也能被大多數(shù)CD-ROM、CD-R/RW、DVD-ROM驅(qū)動器，甚至家用VCD/DVD機讀取，具有較好的數(shù)據(jù)兼容性。,,,9.4 DVD-ROM驅(qū)動器,9.4.1 DVD的類型1．按DVD的格式分DVD最初的格式是只讀類型，即數(shù)據(jù)信息只能在工廠里記錄一次，包括以下幾種格式。DVD-ROM：用于記錄數(shù)據(jù)，包括計算機應用的多媒體數(shù)據(jù)，用途類似CD-ROM。DVD-V

20、ideo：用于記錄家庭影音設備或者DVD-ROM驅(qū)動器播放的視頻信息，用途類似LD或Video CD。這種格式具有版權(quán)保護功能。DVD-Audio：用于記錄高品質(zhì)的多音軌音頻，用途類似Audio CD。后來增加了寫入或多次擦寫格式。但各廠商出于自身利益的考慮，到現(xiàn)在為止，還沒有形成統(tǒng)一的刻錄型格式，從而出現(xiàn)了幾種互不兼容的DVD格式——DVD-RAM、DVD-RW、DVD+RW等。,2．按盤片的容量分各種DVD格式及其容量，見表9

21、-3。目前，中國內(nèi)地市面上比較常見的都是DVD-5和DVD-9格式的DVD影碟（DVD-10和DVD-18在美國居多）。,9.4.2 DVD-ROM驅(qū)動器的外觀和工作原理1．DVD-ROM驅(qū)動器的外觀DVD-ROM驅(qū)動器的外觀與CD-ROM驅(qū)動器相同，其控制面板上的按鍵、插孔的作用，背面的接口，也都與CD-ROM驅(qū)動器相同，如圖9-8所示。,2．DVD-ROM驅(qū)動器的工作原理DVD-ROM驅(qū)動器的結(jié)構(gòu)與CD-ROM驅(qū)動器的結(jié)構(gòu)基

22、本相同，只是DVD-ROM盤的記錄凹坑比CD-ROM的更小，且螺旋存儲凹坑之間的距離也更短。DVD-ROM盤片上存放數(shù)據(jù)信息的凹坑非常小，而且非常緊密，最小凹坑長度僅為0.4?m，每個凹坑間的距離只是CD-ROM盤片的50%，并且軌距只有0.74?m，如圖9-9所示。所以，要讀取DVD-ROM盤片上的數(shù)據(jù)，需使用頻率較高、波長較短的635～650nm紅外激光器，這樣才能讀取窄軌上的數(shù)據(jù)。DVD-ROM驅(qū)動器中激光頭讀盤方式有下面幾種。,

23、（1）單激光頭單透鏡雙聚焦（2）單激光頭雙透鏡（3）單激光頭雙激光器（4）雙激光頭雙激光器,9.4.3 DVD-ROM驅(qū)動器的主要技術參數(shù)1．DVD-ROM驅(qū)動器的速度DVD-ROM驅(qū)動器利用聚焦更集中的紅外激光提高了每單位面積的存儲密度。DVD-ROM驅(qū)動器與CD-ROM驅(qū)動器對于讀盤速度的定義有所不同，1×DVD-ROM驅(qū)動器數(shù)據(jù)讀取速度為1.38MBps，而1×CD-ROM驅(qū)動器為150KBps，前

24、者相當于后者的9倍。2．區(qū)碼問題區(qū)域代碼的地區(qū)范圍劃分如下。第一區(qū)：加拿大、美國。第二區(qū)：日本、歐洲、中東、埃及、南非。第三區(qū)：東南亞、東亞（中國香港、中國臺灣、韓國、泰國、印尼）。第四區(qū)：澳大利亞、新西蘭、南太平洋群島、中美洲、墨西哥、南美洲。第五區(qū)：非洲、印度、中亞、蒙古、俄羅斯、朝鮮。第六區(qū)：中國。,3．DVD的兼容性所有DVD-ROM驅(qū)動器都可以讀取Audio CD和CD-ROM數(shù)據(jù)盤。DVD-ROM驅(qū)動器支持

25、的格式包括：CD-Audio、CD-ROM、CD-I、CD-R/RW、Video CD、DVD Video、DVD-ROM（單、雙層）和DVD-R等。4．其他技術參數(shù)有些技術參數(shù)是所有光盤驅(qū)動器都具有的，如讀盤方式（DVD-ROM驅(qū)動器有CAV和P-CAV兩種）、CPU占用率、緩存容量、平均尋道時間、傳輸模式等，其概念與CD-ROM驅(qū)動器的相同。,,,9.5 Combo驅(qū)動器,Combo（康寶）驅(qū)動器是集DVD-ROM驅(qū)動器和CD

26、-RW驅(qū)動器于一身的光盤驅(qū)動器?，F(xiàn)在Combo驅(qū)動器基本上都是內(nèi)置式，并且都采用IDE接口。Combo驅(qū)動器的外觀與DVD-ROM、CD-RW、CD-ROM驅(qū)動器相同，其控制面板上的按鍵、插孔的作用，背面的接口，也都與它們相同。Combo驅(qū)動器的外觀如圖9-12所示。,9.5.1 Combo驅(qū)動器的工作原理Combo一詞其實是由combine（混合、多功能的意思）轉(zhuǎn)化而來的，那么Combo驅(qū)動器為什么可以實現(xiàn)多種功能呢？其中的關鍵

27、在于光頭。通過光頭發(fā)出不同波長的激光束，從而實現(xiàn)CD和DVD的讀取以及CD-RW的刻寫。目前被廣泛使用的是環(huán)紋透鏡配合雙激光管的單光頭設計。該項技術采用兩套激光發(fā)生器分別實現(xiàn)DVD和CD讀取、CD-RW刻錄工作，同一鏡頭實現(xiàn)不同波長的激光聚焦，是Combo驅(qū)動器使用一個光頭擁有兩項功能的核心所在。這種設計具備了單光頭技術的機械穩(wěn)定性和雙光頭技術的激光管壽命長的特點，在業(yè)界得到廣泛的應用。,9.5.2 Combo驅(qū)動器的主要技術參數(shù)1

28、．速度Combo驅(qū)動器的速度一般表示為：40×、12×、48×、16×，即這款Combo驅(qū)動器具有40倍速的CD-R寫入速度、12倍速的CD-RW復寫速度、48倍速的CD讀取速度和16倍速的DVD讀取速度。寫入速度與復寫速度通常與刻錄盤片有關，而讀取速度是指將Combo驅(qū)動器當做CD-ROM或DVD-ROM驅(qū)動器讀取數(shù)據(jù)時的速度。2．讀/寫方式Combo驅(qū)動器的讀/寫方式也有4種：CLV、C

29、AV、P-CAV、Z-CLV?，F(xiàn)在，多數(shù)為CAV方式。,3．防止緩存欠載技術防止緩存欠載技術有：三洋公司的Burn-Proof，理光公司的Just Link（斷點縫隙小于2?m），飛利浦公司的Seamless Link（斷點縫隙小于2?m），OAK公司的Exact Link（斷點縫隙不超過1?m），LG公司的Super Link（斷點縫隙不超過10?m），LiteOn公司的Smart Burn（斷點縫隙不超過1?m），美達公司的Bur

30、n Guarantee，索尼公司的Power Burn等。雖然它們的名稱不同，但是工作原理卻大同小異。4．刻錄模式Combo驅(qū)動器的刻錄模式與CD-RW驅(qū)動器一樣，也有Disc At Once（整盤刻錄）、Track At Once（整軌刻錄）、Session At Once（整區(qū)段刻錄）、Multi Session（多區(qū)段刻錄）、Packet Write（封包寫入）等多種刻錄模式。,5．C1、C2糾錯C1、C2糾錯是指光盤的讀取

31、錯誤糾正技術。從理論上講，光盤讀取必然會有些許偏差，為此需要進行C1、C2兩個階段的糾錯。光驅(qū)讀盤時，先進行C1（第一階段）糾錯。如果在C1中出現(xiàn)了無法糾正的錯誤，會在C2（第二階段）中進一步糾正。如果在C2中還無法糾正，那么出錯的部分就會成為CU（Uncorrectable Error，無法糾正的錯誤）。刻錄中的錯誤也需要采用C1、C2糾錯。6．機芯材料Combo驅(qū)動器的機芯分為塑料機芯和純鋼機芯兩種。圖9-13所示為采用純鋼機芯

32、的Combo驅(qū)動器。,7．讀盤性能讀盤性能是選擇Combo驅(qū)動器的一個重要指標。光存儲的讀盤原理是利用光頭發(fā)射激光照射光盤中的凹凸反射層，然后通過接收反射過來光的不同來識別光盤中的數(shù)據(jù)。在接收光的過程中，由于受到雜光的干擾會造成讀盤錯誤。目前，市面上有兩種托盤，黑色和白色。由于黑色比白色吸收光的能力強得多，因此黑色托盤能吸收大部分的干擾光，從而使得讀盤更正確。圖9-14所示是采用黑色托盤的Combo驅(qū)動器。,,,9.6 DVD刻錄機

33、,9.6.1 DVD刻錄的規(guī)格1．DVD的三種基本刻錄規(guī)格（1）DVD-R/RW規(guī)格（2）DVD-RAM規(guī)格（3）DVD+R/RW規(guī)格,,2．DVD-Multi和DVD-Dual規(guī)格DVD-Multi（集成DVD-R/RW和DVD-RAM）和DVD-Dual（集成DVD+R/RW和DVD-R/RW）從原理上來說，是前面三種DVD規(guī)格相互組合而衍生出來的產(chǎn)物。DVD-Dual規(guī)范，又稱DVD-Dual RW標準，由索尼公司設

34、計并率先推行。DVD-Dual并沒有一個統(tǒng)一的規(guī)范，可以讓廠商們自由發(fā)揮。但由于其跨越兩大陣營，所以使得廠商只有成為這兩個陣營的會員才有可能以相對最佳的成本推出產(chǎn)品。DVD-Dual刻錄機可以刻錄DVD+R/RW和DVD-R/RW兩種規(guī)格的標準DVD光盤，因而受到普通用戶歡迎。,3. 光雕刻錄機2005年底，市場出現(xiàn)了支持光雕技術的DVD刻錄機。LightScribe（光雕）是由美國HP公司開發(fā)的一種光盤標簽制作技術，通過激光蝕刻直接

35、將標簽刻錄在光盤上。制作專業(yè)外觀的光盤很簡單：將數(shù)據(jù)刻錄到光盤上；翻轉(zhuǎn)光盤，然后將標簽刻錄到光盤上?？啼洏撕炈玫墓怛?qū)與刻錄數(shù)據(jù)的相同。支持LightScribe的DVD光驅(qū)使用激光將圖像刻錄到LightScribe光盤標簽面的涂層上。LightScribe標簽方法不會出現(xiàn)墨跡被抹掉、標簽發(fā)生卷曲、粘合劑失去粘性等問題。,,9.6.2 DVD刻錄機的主要參數(shù)DVD刻錄機的主要技術參數(shù)有：寫入速度、讀取速度、緩存容量、隨機尋道時間、寫

36、入模式、支持光盤格式、使用接口等項，其概念與DVD-ROM、CD-RW驅(qū)動器基本相同，這里不再贅述。,,,9.7 藍光DVD,容量為4.7GB的DVD已經(jīng)不能滿足存儲要求。2002年2月9家國際主流電子公司（SONY、Matsushita、Hitachi、Pioneer、Sharp、Philips、Thomson、Samsung、LGE）發(fā)表了藍光盤（Blu-ray Disc，縮寫為BD）規(guī)格。藍光是目前光存儲業(yè)界新一代DVD光盤技術