第9章 光盤驅(qū)動(dòng)器

第9章光盤和光盤驅(qū)動(dòng)器9.1光盤9.2光盤驅(qū)動(dòng)器9.3光盤驅(qū)動(dòng)器的使用9.1光盤

9.1.1光盤結(jié)構(gòu)厚度為1.2mm,直徑為120mm或80mm,中心帶有直徑15mm的孔，CD-ROM光盤由碳酸脂做成。頂層(涂漆保護(hù)層)鋁合金(反襯金屬層)預(yù)刻層底層(聚碳酸酯)由里向外分成三個(gè)區(qū):導(dǎo)入?yún)^(qū)（Lead-In）數(shù)據(jù)區(qū)或稱節(jié)目區(qū)（Program）導(dǎo)出區(qū)（Lead-Out）。光盤數(shù)據(jù)軌道則是一條由里向外，順時(shí)針方向的螺旋線:光盤軌道。每扇區(qū)有2048字節(jié)。用刻錄機(jī)在光盤軌道上刻出一個(gè)個(gè)極小的凹點(diǎn)，不同的凹點(diǎn)與平面被激光照射時(shí)，產(chǎn)生不同的反射光，形成對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)“0”和“1”從光盤的存儲(chǔ)數(shù)據(jù)方式上看可將CD（CompactDisc）光盤DVD（DigitalVideoDisc）光盤9.1.2光盤分類一、CD（CompactDisc）光盤1．CD數(shù)字音樂光盤CD-DA

CD-DA(CompactDisc-DigitalAudio,精密光盤數(shù)字音頻）標(biāo)準(zhǔn)：紅皮書標(biāo)準(zhǔn),CD音樂光盤，也稱AudioCD，是其它光盤的始祖。2．CD只讀式光盤CD-ROMCD-ROM稱為只讀式光盤,容量大，價(jià)格低廉。CD-ROM有兩種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)：Mode-1與Mode-2。每張Mode-1的CD-ROM可存放的數(shù)據(jù)容量650MB。每張Mode-2的CD-ROM可存放的數(shù)據(jù)容量742MB。

3．CD可記錄式光盤CD-RCD-R稱為可記錄式光盤，用光盤刻錄機(jī)將數(shù)據(jù)一次寫入CD-R光盤中，但寫入后數(shù)據(jù)不能更改和刪除，對(duì)數(shù)據(jù)的保存有較高的安全性。

4．CD重復(fù)擦寫式光盤CD-RWCD-RW稱為可重復(fù)擦寫式光盤，光盤上的數(shù)據(jù)可自由更改或刪除，可達(dá)1000次左右，使用彈性比CD-R大，價(jià)格比CD-R高得多。二、DVD（DigitalVideoDisc）光盤1．DVD光盤特點(diǎn)(1)直徑為120mm，厚度為1.2mm，光盤數(shù)據(jù)軌道也是一條由里向外，順時(shí)針方向的螺旋線，扇區(qū)長度為2048字節(jié)。(2)存儲(chǔ)方式與CD-ROM光盤有很大區(qū)別。DVD光盤實(shí)際上是由兩層厚度分別為0.6mm盤片組成的，且每個(gè)盤片的兩個(gè)面都可以用來存放數(shù)據(jù)。(3)存儲(chǔ)容量要比CD-ROM光盤存儲(chǔ)容量大(4)DVD的速度也是CD無法比擬的，即DVD的1X＝1.35MB/s，而CD的1X＝150KB/s，(5)有DVD驅(qū)動(dòng)器都可以讀取CD光盤

2．DVD光盤分類

（1）DVD音樂光盤:DVDAudio。類似于CD-Audio，但聲音采樣范圍更寬闊，包括在44.1到192KHz的16、20和24位采樣。與CD-Audio不同的是DVD-Audio支持視頻、字幕、菜單、屏保等。

（2）DVD視頻光盤：DVDVideo。用途類似VideoCD。是最早的DVD產(chǎn)品，是目前應(yīng)用最廣的一種DVD光盤，即DVD影碟。

（3）DVD只讀光盤DVD-ROM。用來存儲(chǔ)計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)、文件的只讀光盤，類似CD-ROM，是CD-ROM光盤的換代產(chǎn)品。任何的數(shù)據(jù)信息都可以存放在DVD-ROM光盤上。

（4）DVD可記錄式光盤DVD-R。DVD-R（或稱DVD-Write-Once）用途類似于CD-R。因數(shù)據(jù)寫入后就不能再被修改，所以也稱它為一次性寫入式DVD光盤。

（5）可多次讀寫DVD光盤可多次讀寫DVD現(xiàn)在有三種：DVD-RAM、DVD-RW、DVD+RW。DVD-RAM：可以重寫10萬次以上，缺點(diǎn)是兼容性較差，價(jià)格昂貴；DVD-RW：以DVD視頻格式來保存數(shù)據(jù)，可以在影碟機(jī)上播放。

DVD+RW：速度快，價(jià)格高。光驅(qū)最易用、便宜、與現(xiàn)有格式兼容性最好的DVD刻錄標(biāo)準(zhǔn)，具有DVD-RAM光驅(qū)的易用性，而且提高DVD-RW光驅(qū)的兼容性。

3．DVD光盤存儲(chǔ)規(guī)格DVD光盤有單面-單/雙層和雙面-單/雙層的四種規(guī)格。

（1）單面單層（DVD-5規(guī)格）：在DVD光盤的一個(gè)層的一個(gè)面上存放數(shù)據(jù)，標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)記錄量為4.7GB。（2）單面雙層（DVD-9規(guī)格）：分別在DVD光盤的兩個(gè)層的同一個(gè)方向的面上存放數(shù)據(jù)。理論上數(shù)據(jù)記錄量可提升到9.4GB，實(shí)際上最高數(shù)據(jù)記錄量只達(dá)到8.5GB。

DVD-5規(guī)格DVD-9規(guī)格

（3）雙面單層（DVD-l0規(guī)格）：在DVD光盤的兩個(gè)層的不同方向的兩個(gè)面上分別存放數(shù)據(jù)，即在DVD光盤的正反兩個(gè)面上儲(chǔ)存數(shù)據(jù)，標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)記錄量為9.4GB。（4）雙面雙層（DVD-l8規(guī)格）:標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)記錄量為17GB。

DVD-10規(guī)格DVD-18規(guī)格

9.2光盤驅(qū)動(dòng)器9.2.1光盤驅(qū)動(dòng)器類型一、碟片載入方式指光驅(qū)在載入盤片時(shí)所采用的方式，目前有托盤式、吸入式和翻蓋式三種吸入式光驅(qū)：無托盤，機(jī)體上有插空，手動(dòng)把盤片插入一半，直接的把插入一半的光盤自動(dòng)吸入，彈出時(shí)把光盤彈出2/3剛好露出光盤中心圓孔方便取出。翻蓋式

翻蓋打開，直接把盤片放入機(jī)器，合上翻蓋就能正常讀取，使用方便。

二、按位置分內(nèi)置式

外置式強(qiáng)調(diào)移動(dòng)性，性能遜色于內(nèi)置式光驅(qū)。其數(shù)據(jù)傳輸率要受到外部接口的限制

三、按接口分IDEUSBSCSI外置并行口IEEE1394口四、按速度分單倍速（CD-ROM150KB/S）、2、4、8、16、32、36、40、42、48、50、56五、按功能分1、CD-ROM驅(qū)動(dòng)器：（只讀光盤）驅(qū)動(dòng)器2、DVD光驅(qū)（DVD-ROM）：可以讀取DVD碟片的光驅(qū)，除了兼容DVD-ROM，DVD-VIDEO，DVD-R，CD-ROM等常見的格式外，對(duì)于CD-R/RW，VIDEO-CD，CD-G等都要能很好的支持。3、刻錄機(jī)：CD-R、CD-RW和DVD刻錄機(jī)。DVD刻錄機(jī)（DVD-R/RW、DVD+R/RW、DVD-RAM，可反復(fù)擦寫DVD光盤存儲(chǔ)器）4、康寶（COMBO）：集合了CD刻錄、CD-ROM和DVD-ROM為一體的多功能光存儲(chǔ)產(chǎn)品。9.2.2光盤驅(qū)動(dòng)器結(jié)構(gòu)和工作原理一、光驅(qū)內(nèi)部結(jié)構(gòu)

1、激光頭組件：由激光頭、聚集透鏡等組成，配合齒輪機(jī)構(gòu)和導(dǎo)軌等機(jī)械部分，根據(jù)系統(tǒng)信號(hào)確定讀取光盤數(shù)據(jù)，并通過數(shù)據(jù)電纜將數(shù)據(jù)傳輸?shù)娇刂齐娐?。激光頭主要負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)的讀取工作。激光頭實(shí)際上是一個(gè)整體，由激光管（又稱激光二極管）、聚焦線圈、半反光棱鏡、物鏡、透鏡以及光電二極管等部件組成，外觀上看起來像一個(gè)黑色的方形盒子。

2、主軸電機(jī)：壓緊光盤后，帶動(dòng)光盤高速旋轉(zhuǎn)。3、光盤托架：輸送光盤。4、啟動(dòng)機(jī)構(gòu)：控制光盤托架的進(jìn)出和主軸電機(jī)的啟動(dòng)。加電運(yùn)行時(shí)，啟動(dòng)機(jī)構(gòu)將使包括主軸電機(jī)和激光頭組件在內(nèi)的伺服機(jī)構(gòu)處于半加載狀態(tài)。

光驅(qū)中一般有三個(gè)電機(jī)：控制進(jìn)出盒倉的進(jìn)出盒電機(jī)、固定光盤并進(jìn)行旋轉(zhuǎn)的主軸電機(jī)和使激光頭沿光盤的半徑方向運(yùn)動(dòng)的步進(jìn)電機(jī)。5、電路板（集成有固件、驅(qū)動(dòng)芯片、伺服電路系統(tǒng)）及連線。二、光驅(qū)的工作原理CD光驅(qū)讀盤時(shí)，光驅(qū)中激光頭發(fā)射波長約0.65微米激光束。激光束由內(nèi)到外，即從光盤的導(dǎo)入?yún)^(qū)引導(dǎo)激光束進(jìn)入數(shù)據(jù)區(qū)，并通過對(duì)TOC表訪問將激光束定位在需要訪問數(shù)據(jù)區(qū)內(nèi)容所在的位置，再由光盤反射回來，經(jīng)過光檢測器捕獲信號(hào)。

光盤上有兩種狀態(tài)，即凹點(diǎn)和平面點(diǎn)。當(dāng)激光束在凹點(diǎn)與平面的區(qū)域上移動(dòng)時(shí)，反射的光會(huì)有強(qiáng)弱變化。當(dāng)激光束照在凹點(diǎn)時(shí)，反射光散射；當(dāng)照在平面區(qū)域時(shí)，反射光就會(huì)無改變的反射回來。它們的反射信號(hào)有明顯差異，很容易被光檢測器識(shí)別出來。如果將前一種反射光表示為二進(jìn)制數(shù)據(jù)中的0，后一種反射光表示為二進(jìn)制數(shù)據(jù)中的1，光驅(qū)中光電轉(zhuǎn)換部件對(duì)反射光進(jìn)行轉(zhuǎn)換和校驗(yàn)，這樣就能得到實(shí)際的二進(jìn)制數(shù)據(jù)。然后把這些數(shù)據(jù)傳送到計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中，由計(jì)算機(jī)處理。

在激光頭讀取數(shù)據(jù)的整個(gè)過程中，尋跡和聚焦是激光頭工作時(shí)最重要的兩個(gè)環(huán)節(jié)。

尋跡就是保持激束能夠始終正確地對(duì)準(zhǔn)記錄數(shù)據(jù)的軌道上。當(dāng)激光束正好與軌道重合時(shí)，尋跡誤差信號(hào)就為0，否則尋跡誤差信號(hào)就可能為正數(shù)或者負(fù)數(shù)，激光頭會(huì)根據(jù)尋跡誤差信號(hào)對(duì)姿態(tài)進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整。

聚焦就是指激光頭能夠精確地將激光束打到盤片上并接收到最強(qiáng)的反射信號(hào)。當(dāng)激光束從盤片上反射回來時(shí)會(huì)同時(shí)打到4個(gè)光電二極管上。它們將信號(hào)疊加并最終形成聚焦誤差信號(hào)。只有當(dāng)聚焦誤差信號(hào)為0時(shí)，才能準(zhǔn)確聚焦。如果聚焦不準(zhǔn)確，顯然是不能順利地讀取光盤的。

三、光驅(qū)外部結(jié)構(gòu)光驅(qū)的背面結(jié)構(gòu)

VCD和多媒體光盤的聲音通過CPU處理后再經(jīng)聲音卡輸出1．光驅(qū)的傳輸速度CD-ROM驅(qū)動(dòng)器的速度指的是標(biāo)稱速度，最初的單倍速相當(dāng)于AudioCD的標(biāo)準(zhǔn)速度——150KBps。CD-ROM驅(qū)動(dòng)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

9.2.3

光盤驅(qū)動(dòng)器性能指標(biāo)2．?dāng)?shù)據(jù)傳輸速率CD-ROM驅(qū)動(dòng)器標(biāo)稱速度與數(shù)據(jù)傳輸速率的換算關(guān)系為：數(shù)據(jù)傳輸速率=標(biāo)稱速度（倍速）150KBps。例如，56×的數(shù)據(jù)傳輸速率為56150KBps=8400KBps。50倍速光驅(qū)理論上傳輸率是：150×50=7500KB/s。3．平均尋道時(shí)間平均尋道時(shí)間是指激光頭定位并讀取數(shù)據(jù)所需的平均時(shí)間。這段時(shí)間主要指激光頭尋找并移動(dòng)到指定的數(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(shí)間。一般為平均隨機(jī)尋道時(shí)間。尋道時(shí)間越短越好，不能超過95ms。

4．光驅(qū)的緩存作用是提供一個(gè)數(shù)據(jù)的緩沖區(qū)域，將讀取的數(shù)據(jù)暫時(shí)保存起來，然后一次性進(jìn)行傳輸和轉(zhuǎn)換，目的是解決CD-ROM驅(qū)動(dòng)器與計(jì)算機(jī)其他部件速度不匹配的問題。一般是256KB或者512KB的。由于光驅(qū)中的電機(jī)旋轉(zhuǎn)速度不可能無限的提高，使激光頭讀取數(shù)據(jù)受到影響，可以在光驅(qū)中增加緩存來彌補(bǔ)速度上的不足。增加光驅(qū)緩存可以減少光驅(qū)對(duì)光盤數(shù)據(jù)的反復(fù)讀取次數(shù)，提高光驅(qū)速度，這在讀取小型文件和隨機(jī)文件可以明顯看出效果。5．光驅(qū)的糾錯(cuò)能力光驅(qū)的糾錯(cuò)能力是指光驅(qū)正確讀取光盤數(shù)據(jù)的能力。（1）人工智能糾錯(cuò)技術(shù)（AIEC）：類似于模糊控制技術(shù)，由廠家事先在市場上收集光盤的質(zhì)量信息，對(duì)有缺陷的光盤進(jìn)行參數(shù)分析和計(jì)算，如記錄下偏心、密度不均、劃痕、發(fā)射層薄、溝槽不整等缺陷狀況，并研究開發(fā)出相應(yīng)的糾錯(cuò)方法存儲(chǔ)到光驅(qū)的BIOS中，在遇到某些讀盤不好的具體情況時(shí)，就用事先制定好的方案進(jìn)行糾錯(cuò)工作。

（2）智能變功糾錯(cuò)技術(shù)VIPCVIPC使激光頭在讀正常光盤時(shí)保持低能耗的工作狀態(tài)，當(dāng)讀到光盤的非正常區(qū)域而不能通過時(shí)，光驅(qū)內(nèi)部的智能芯片通知光驅(qū)啟動(dòng)人工智能糾錯(cuò)技術(shù)AIEC糾錯(cuò)技術(shù)進(jìn)行糾錯(cuò)。如果糾錯(cuò)失敗，智能芯片通知相關(guān)控制電路，提高電路的電流，使激光頭以中等功率發(fā)射超高能激光束使其通過讀盤采用VIPC智能變功糾錯(cuò)技術(shù)的光驅(qū)糾錯(cuò)能力可以大幅度提高正確讀取數(shù)據(jù)的能力，同時(shí)也延長了光驅(qū)的使用壽命。6．噪音和震動(dòng)

華碩采用了雙油壓動(dòng)態(tài)減震系統(tǒng)，宏基采用懸掛減震系統(tǒng)，有的光驅(qū)還使用消音棉來減少噪音來降低了光驅(qū)的噪音和震動(dòng)。雙動(dòng)態(tài)抗震懸吊系統(tǒng)（DDSS）技術(shù)是為了有效地吸收主軸電機(jī)高速旋轉(zhuǎn)時(shí)產(chǎn)生的震動(dòng)，該技術(shù)使用兩個(gè)抗震動(dòng)裝置與動(dòng)態(tài)阻尼器，并可根據(jù)光盤的優(yōu)劣自動(dòng)調(diào)整電機(jī)的旋轉(zhuǎn)速度，保持光盤的平衡性和保護(hù)主軸電機(jī)，能有效地減小光驅(qū)在高速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的震動(dòng)和噪音，從而提高光驅(qū)使用壽命。7．機(jī)芯品種光驅(qū)主要有“塑料制”和“全鋼制”兩種機(jī)芯。“塑料”機(jī)芯具有價(jià)格低廉，會(huì)逐漸老化甚至變形，時(shí)間稍長，讀盤能力就會(huì)自然下降。“全鋼機(jī)芯”的光驅(qū)在抗高速、抗高溫方面表現(xiàn)良好，能保證光驅(qū)的讀取速度穩(wěn)定，減少光驅(qū)的機(jī)械老化。鋼質(zhì)機(jī)芯的光驅(qū)在工作時(shí)產(chǎn)生的噪音要比塑料機(jī)芯的光驅(qū)大一些。8、UltraDMA33/66UltraDMA33/66數(shù)據(jù)傳輸標(biāo)準(zhǔn)首先被廣泛使用在硬盤上，其優(yōu)點(diǎn)是可以減少CPU的占用率，突發(fā)數(shù)據(jù)傳輸速率可以達(dá)到33MBps，比PIOMode4模式快了一倍。如今的高倍速CD-ROM驅(qū)動(dòng)器都支持這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)。9、讀盤（旋轉(zhuǎn)）方式（1）恒定線速度（ConstantLinearVelocity，CLV）方式通過改變主軸電機(jī)的速度，使激光頭從盤的內(nèi)圈移動(dòng)到外圈時(shí)單位時(shí)間內(nèi)讀過的軌道