(电脑硬件知识)第9章--光盘驱动器

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、IEEE1394口、USB口等。9.2CD-ROM驱动器9.2.1CD-ROM驱动器的结构1．CD-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2．CD-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、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。9.2.2CD-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。9.2.3CD-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AudioCD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56150KBps=8400KBps。3．读盘（旋转）方式（1）恒定线速度（ConstantLinearVelocity，CLV）方式（2）恒定角速度（ConstantAngularVelocity，CAV）方式（3）局部恒定角速度（Partial-ConstantAngularVelocity，P-CAV）方式4．纠错能力纠错能力，即读“烂”盘能力。纠错能力是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。5．CPU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（SeekTime）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BufferMemory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。9．UltraDMA33/66UltraDMA33/66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PIOMode4模式快了一倍。如今的高倍速CD-ROM驱动器都支持这个标准。9.3CD-RW驱动器9.3.1CD-RW驱动器的类型和外部结构1．CD-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、IEEE1394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，52×32×52，代表52倍速写CD-R，32倍速擦除和写CD-RW，52倍速读CD-ROM。2．CD-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。9.3.2CD-RW驱动器的工作原理1．CD-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所示。2．CD-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。9.3.3CD-RW驱动器的主要技术参数1．读写速度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“52×24×52”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（BufferUnderRun）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（BufferUnderRun-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JustLink、三洋公司提出的Burn-Proof、飞利浦公司提出的SeamlessLink、OAK公司提出的ExactLink（无缝焊接）和SuperLink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（DiscAtOnce，DAO）和轨道刻录（TrackAtOnce，TAO）两种。另外，PacketWrite（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AudioCD、PhotoCD等多种光盘格式，是否支持DAO、TAO、PacketWriting等多种刻录方式，尤其是，是否支持增量包刻写（IncrementalPacketWriting）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、AudioCD、CD-ROMXA、CD-I、CD-Extra、MixedMode、PhotoCD、VideoCD、CDText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。9.4DVD-ROM驱动器9.4.1DVD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VideoCD。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AudioCD。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-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）。9.4.2DVD-ROM驱动器的外观和工作原理1．DVD-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。2．DVD-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-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0.4m，每个凹坑间的距离只是CD-ROM盘片的50%，并且轨距只有0.74m，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635～650nm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9.4.3DVD-ROM驱动器的主要技术参数1．DVD-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-ROM驱动器对于读盘速度的定义有所不同，1×DVD-ROM驱动器数据读取速度为1.38MBps，而1×CD-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