光盤驅(qū)動器和光盤解讀課件

1、第六章 光盤以及光盤驅(qū)動器本章主要學(xué)習(xí)內(nèi)容1 常見光盤簡介2 CD-ROM驅(qū)動器簡介3 DVD-ROM驅(qū)動器簡介4 光盤刻錄機簡介5 光存儲新技術(shù)1 常見的光盤簡介 光盤的物理和邏輯結(jié)構(gòu) CD光盤種類(規(guī)范) DVD光盤簡介 光盤的維護1.1 光盤物理結(jié)構(gòu) 光盤形狀通常是厚度為1.2mm、直徑為120mm或80mm的圓盤片，常見的是直徑為120mm的光盤。在光盤的正面中心有一個直徑為15mm的圓孔，從里向外依次是：半徑為2mm的透明圓形內(nèi)環(huán)；半徑為7mm的透明圓形高壓區(qū)；半徑為1mm的透明圓形溝槽；半徑為41mm的圓形印刷面；最外面是半徑為1.5mm的圓形外環(huán)。 光盤數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)光道是由里向外的螺

2、旋線，其軌道的各個尺寸和密度都是一樣，保證數(shù)據(jù)的存儲空間分配更加合理。1.2 光盤的邏輯結(jié)構(gòu) 二進制數(shù)據(jù)以微觀的凹痕形式記錄在光盤的螺旋軌道上。光道從盤的中心開始直到盤的邊緣結(jié)束。光道上凹凸交界的跳變沿均代表數(shù)字“1”，兩個邊緣之間代表數(shù)字“0”?！?”的個數(shù)是由邊緣之間的長度決定的。信息讀取時，CD機的激光頭發(fā)出一束激光照到CD盤的數(shù)據(jù)面并拾取由凹痕反射回來的光信號，由此判別記錄的是“1”或“0”。1.3 CD標(biāo)準(zhǔn)總覽圖1.4 CD-R光盤 CD-R稱為可記錄式光盤，主要由印刷層、保護層、反射層、染料層(記錄層)、基層組成，它可用刻錄機將數(shù)據(jù)一次性寫入CD-R盤片中，一旦寫入，數(shù)據(jù)便不能更改

3、和刪除，對數(shù)據(jù)的保存有較高的安全性。因為CD-R盤片比普通CD多一層由有機染料構(gòu)成的記錄層。 工作原理：利用大功率激光束的熱效應(yīng)使激光焦點照射記錄層的有機染料產(chǎn)生不可逆的物理化學(xué)變化，形成具有與CD光盤凹點相同的光學(xué)反射特性。根據(jù)有機染料呈現(xiàn)顏色的不同，CD-R盤片可以分為： 綠盤：對光的敏感度高，兼容性好，價格便宜，市場上非常普遍，但是綠盤對強光過于敏感，在陽光曝曬下可使其報廢，生產(chǎn)公司主要有理光、TDK和Mitsubishi(三菱)。 金盤：抗光性好，能延長存放資料的時間；反射層以黃金作為原料；生產(chǎn)公司有Kodak和MitsuiToatsu(三井)。 藍(lán)盤：使用金屬化AZO有機染料加上低價

4、銀材料作為反射層，寫入和讀取數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性高，保存時間也比較長，抗紫外線能力強，生產(chǎn)公司有日本三菱。1.5 CD-RW光盤 CD-RW（CD-ReWritable），是一種支持可重復(fù)寫入技術(shù)的光盤，讓數(shù)據(jù)可自由更改和刪除，目前的使用壽命在1000次左右。這種盤片主要由印刷層、保護膠層、反射層、記錄層、電解質(zhì)層和基層組成。 CD-RW工作原理：在光盤內(nèi)部鍍上一層200500埃(1埃=10-8cm)的薄膜，而此種薄膜的材質(zhì)多為銀，銦，硒或碲的結(jié)晶層，這個結(jié)晶層的特色是能呈現(xiàn)出結(jié)晶與非結(jié)晶的狀態(tài)，由激光照射使其在這兩種狀態(tài)之間相互轉(zhuǎn)換，而這兩種狀態(tài)也在光盤片上呈現(xiàn)出平面(Land)與凹洞(Pit)的效果

5、。1.6 DVD光盤存儲規(guī)格1.7 光盤的維護 注意光盤的存放環(huán)境 不要在光盤上貼標(biāo)簽以及劃傷光盤印刷面 盡量不使用變形的光盤 正確處理光盤上的灰塵和劃痕2.1 CD-ROM驅(qū)動器的外部結(jié)構(gòu)光驅(qū)的外觀和控制面板:耳機插孔音量控制指示燈緊急出盒孔打開/關(guān)閉/停止鍵播放/跳道鍵電源接口數(shù)據(jù)線接口跳線2 CD-ROM驅(qū)動器2.2 CD-ROM驅(qū)動器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)光驅(qū)的內(nèi)部結(jié)構(gòu):機芯結(jié)構(gòu)激光頭組件主軸馬達(dá)光盤托架啟動機構(gòu)內(nèi)部機芯：塑料、鋼制2.3 光驅(qū)讀取數(shù)據(jù)原理2.4 光驅(qū)的性能指標(biāo) 光驅(qū)的速度 平均尋道時間 光驅(qū)的糾錯能力CD-ROM:1X為150KB/S DVD-ROM:1X為1.38MB/S 激光

6、頭定位并讀取數(shù)據(jù)所需的平均時間。包括激光頭尋找并移動到指定數(shù)據(jù)的位置，再發(fā)射光波到反射光波經(jīng)過折射輸出到解碼電路，最后將數(shù)據(jù)傳送到光驅(qū)緩沖區(qū)的時間。 光驅(qū)正確讀取數(shù)據(jù)的能力，目前光驅(qū)糾錯能力的優(yōu)劣還沒有固定標(biāo)準(zhǔn)，方法一般采用光驅(qū)讀爛盤的表現(xiàn)來評價。 提高糾錯能力的途徑：1、調(diào)大激光頭發(fā)射功率，時間長后激光頭容易老化；2、采用先進的糾錯技術(shù)和較好的伺服系統(tǒng)，加上中等功率的激光發(fā)射。 CLV恒定線速度技術(shù) CAV恒定角速度技術(shù) PCAV局部恒定角速度技術(shù) 通過改變主軸電機的速度，使激光頭從盤的內(nèi)圈移動到外圈時單位時間內(nèi)讀過的軌道長度相同，此時，讀取內(nèi)圈數(shù)據(jù)比外圈快的多。頻繁改變電機的速度容易導(dǎo)致電

7、機老化；光驅(qū)倍速達(dá)到40或更高時，讀取數(shù)據(jù)過程中改變電機轉(zhuǎn)速將難于控制。該技術(shù)一般在12以下的光驅(qū)中使用。 主軸電機以相同的角速度旋轉(zhuǎn)，光驅(qū)標(biāo)稱Max數(shù)據(jù)傳輸速度就是在恒定角速度方式下讀取光盤外圈數(shù)據(jù)的速度。20 當(dāng)激光頭讀取盤片的內(nèi)圈數(shù)據(jù)時，旋轉(zhuǎn)速度不變(CAV)；當(dāng)激光頭讀取外圈數(shù)據(jù)時，逐漸增加旋轉(zhuǎn)速度(CLV)，從而大幅度增加數(shù)據(jù)傳輸率，使性能保持最高。 光盤驅(qū)動器讀取技術(shù) 光驅(qū)的CPU占用率反映驅(qū)動器上BIOS軟件算法水平。 光驅(qū)緩存的容量 光驅(qū)的數(shù)據(jù)接口類型 光驅(qū)的噪音與震動目前多數(shù)為IDE接口和SCSI接口，但目前也有SATA接口 光驅(qū)高速旋轉(zhuǎn)時，尤其在讀變形、密度不均及有損傷的光

8、盤時容易產(chǎn)生噪音和震動；如華碩的雙油壓動態(tài)減震系統(tǒng)、宏基的懸掛減震系統(tǒng)、還有采用消音棉來減少噪音的系統(tǒng)。3 DVD-ROM驅(qū)動器3.1 DVD-ROM驅(qū)動器的基本工作原理 DVD-ROM的構(gòu)造與CD-ROM基本相同，只是DVD盤的光學(xué)凹槽比CD-ROM更小，且螺旋儲存軌跡之間的距離也更小，DVD存放數(shù)據(jù)信息的坑點非常小，而且非常緊密，最小凹坑長度僅為0.4m，每個坑點間的距離只是CD-ROM的50%，并且軌距只有0.74m。所以要想讀取DVD盤片上的數(shù)據(jù)就得使用頻率較高、波長較短的635650nm紅外激光器，這樣才能讀取窄軌上的數(shù)據(jù)。 DVD驅(qū)動器的特點： DVD兼容播放CD和VCD光盤 DV

9、D采用的激光波長比CD要短 DVD糾錯技術(shù)比CD的強10倍 DVD在畫質(zhì)和音效等方面表現(xiàn)卓越3.2 DVD驅(qū)動器讀取技術(shù) 由于DVD與CD和VCD光盤規(guī)格的差異，光源波長的不同，所以用讀DVD光盤的方法是不能讀取CD和VCD光盤，但DVD驅(qū)動器要向下兼容，所以需要采用新技術(shù)才能使DVD正確讀取CD光盤。 單激光頭單透鏡雙聚焦技術(shù) 雙激光頭雙激光器技術(shù) 單激光頭雙透鏡技術(shù) 單激光頭雙激光器技術(shù) 單激光頭單透鏡雙聚焦：是目前使用較為廣泛的DVD讀取方式。在讀取DVD和VCD/CD碟片時它采用不同波長的激光束來讀取，它采用特制的綜合透鏡，通過透鏡中間的激光束形成CD及VCD的聚焦點，而通過透鏡邊緣的

10、激光形成 DVD 的聚焦點，它具有較快的讀盤速度，但缺點就是如果用戶長期使用品質(zhì)較低劣的碟片時，會影響它的使用壽命。它的好處就是造價便宜，大多數(shù)用戶多承受得起，易于推廣普及。 (Pioneer) 單激光頭雙透鏡：也是目前使用較為廣泛的DVD讀取方式。它采用單一激光頭，兩組聚焦鏡，針對不同的碟片而選用不同的聚焦鏡來讀取，它的好處是讀取質(zhì)量較高，但讀盤速度較慢，且其機械故障率較高。 (Toshiba) 單激光頭雙激光器：是目前比較流行的DVD讀盤方式。它在一個激光頭內(nèi)安了兩個不同的激光器，分別發(fā)出讀取VCD和CD的 780nm 波長的激光束，和讀取DVD的650nm波長的激光束，它的好處是讀盤質(zhì)量

11、穩(wěn)定且速度快，機芯的使用壽命也長。 雙激光頭雙激光器：就是兩套完全獨立的激光頭讀取系統(tǒng)，一套是用來讀取VCD和CD的780nm的激光頭，一套是用來讀取DVD的650nm的激光頭。這么做就是讀盤質(zhì)量很好，但成本相對較高，國外大多價格偏高的DVD機都采用這種系統(tǒng)。但由于其采用了兩組獨立的讀取機芯，相應(yīng)的機械故障率也較高(Sony) 4 光盤刻錄機 光盤刻錄機工作原理 光盤刻錄機主要性能參數(shù) 光盤刻錄機使用注意事項速度指標(biāo)防緩存欠載技術(shù)兼容性4.1 工作原理記錄層是有機染料，刻錄時發(fā)生的是不可逆的物理和化學(xué)變化。記錄層是晶體混合物，刻錄時發(fā)生的主要是物理變化。4.2 速度指標(biāo) 寫速度 擦寫（復(fù)寫）速

12、度 讀取速度將數(shù)據(jù)刻錄到CD-R盤片的速度，用倍速來標(biāo)識將數(shù)據(jù)刻錄到CD-RW盤片的速度，用倍速來標(biāo)識 例如：刻錄機上標(biāo)記有：52X/24X/52X；表明該臺刻錄機具有52倍速CD-R的寫入速度、24倍速CD-RW的復(fù)寫速度和52倍速CD-ROM的讀取速度。按照慣例刻錄機上的速度標(biāo)識為：寫速度/復(fù)寫速度/讀速度4.3 刻錄機刻錄過程 刻錄一盤空白的盤片的時候，不管以何種方式或格式刻錄數(shù)據(jù)，刻錄機都會預(yù)先讀入數(shù)據(jù)到緩存（Buffer）中，當(dāng)刻錄機的緩存存滿的時候，刻錄機就會開始執(zhí)行刻錄數(shù)據(jù)的動作，緩存中必須要有足夠的數(shù)據(jù)供給刻錄機才能保證刻錄的順利完成。但是數(shù)據(jù)傳輸給刻錄機緩存時，由于各種各樣的

13、原因容易造成輸入的速度跟不上刻錄機的寫入速度，如果緩存中數(shù)據(jù)被耗盡，此時就會發(fā)生Buffer Under Run（緩存欠載）錯誤，這樣就會刻錄失敗，盤片報廢。 其他存儲設(shè)備刻錄機緩存盤片4.4 Combo驅(qū)動器 集DVD-ROM驅(qū)動器和CD-RW驅(qū)動器于一身的光盤驅(qū)動器。它的實現(xiàn)多功能的關(guān)鍵在于激光頭可以發(fā)出不同波長的激光束。4.5 DVD刻錄機的類別DVDR/RWDVD+R/RWDVDRAMDVD-Multi規(guī)格DVD-Dual 規(guī)格4.6 光雕刻錄機 光雕刻錄機LightScribe是由美國惠普公司開發(fā)成功的一種利用激光在光盤表面上刻印圖案的技術(shù)。不過，并不是說有了支持LightScrib

14、e的刻錄機，就可以進行光盤標(biāo)識的刻印，它還需要相應(yīng)的軟件與光盤的支持 。傳統(tǒng)的光盤標(biāo)記光盤記號筆光盤貼光盤打印機優(yōu)點：光盤筆成本低廉。缺點：只能做簡單的文字描述，也不夠美觀。優(yōu)點：光盤貼相對美觀。缺點：可能會導(dǎo)致光盤重心不平衡。優(yōu)點：光盤打印機雖然足夠美觀。缺點：購買和使用成本比較昂貴，并且使用煩瑣。LightScribe燒錄原理 燒錄原理：LightScribe光盤結(jié)構(gòu)在保護層上涂上一層使用特殊染料的盤標(biāo)圖像刻印層，而不是傳統(tǒng)的光盤生產(chǎn)商與速度標(biāo)識；控制固定功率的激光在光盤表面的特殊染料層打孔，顏色的深淺是通過打孔的密集程度來體現(xiàn)。 目前的LightScribe只能實現(xiàn)單色刻印。 工作時，LightScribe使用的是CD所用的780nm激光對刻印層進行打孔，也就是說此時光頭相當(dāng)于是在CD刻錄的狀態(tài)下