第9章 光盤驅動器

第9章光盤和光盤驅動器9.1光盤9.2光盤驅動器9.3光盤驅動器的使用9.1光盤

9.1.1光盤結構厚度為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(涂漆保護層)鋁合金(反襯金屬層)預刻層底層(聚碳酸酯)由里向外分成三個區(qū):導入區(qū)（Lead-In）數據區(qū)或稱節(jié)目區(qū)（Program）導出區(qū)（Lead-Out）。光盤數據軌道則是一條由里向外，順時針方向的螺旋線:光盤軌道。每扇區(qū)有2048字節(jié)。用刻錄機在光盤軌道上刻出一個個極小的凹點，不同的凹點與平面被激光照射時，產生不同的反射光，形成對應的數據“0”和“1”從光盤的存儲數據方式上看可將CD（CompactDisc）光盤DVD（DigitalVideoDisc）光盤9.1.2光盤分類一、CD（CompactDisc）光盤1．CD數字音樂光盤CD-DA

CD-DA(CompactDisc-DigitalAudio,精密光盤數字音頻）標準：紅皮書標準,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，價格低廉。CD-ROM有兩種數據結構：Mode-1與Mode-2。每張Mode-1的CD-ROM可存放的數據容量650MB。每張Mode-2的CD-ROM可存放的數據容量742MB。

3．CD可記錄式光盤CD-RCD-R稱為可記錄式光盤，用光盤刻錄機將數據一次寫入CD-R光盤中，但寫入后數據不能更改和刪除，對數據的保存有較高的安全性。

4．CD重復擦寫式光盤CD-RWCD-RW稱為可重復擦寫式光盤，光盤上的數據可自由更改或刪除，可達1000次左右，使用彈性比CD-R大，價格比CD-R高得多。二、DVD（DigitalVideoDisc）光盤1．DVD光盤特點(1)直徑為120mm，厚度為1.2mm，光盤數據軌道也是一條由里向外，順時針方向的螺旋線，扇區(qū)長度為2048字節(jié)。(2)存儲方式與CD-ROM光盤有很大區(qū)別。DVD光盤實際上是由兩層厚度分別為0.6mm盤片組成的，且每個盤片的兩個面都可以用來存放數據。(3)存儲容量要比CD-ROM光盤存儲容量大(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驅動器都可以讀取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產品，是目前應用最廣的一種DVD光盤，即DVD影碟。

（3）DVD只讀光盤DVD-ROM。用來存儲計算機數據、文件的只讀光盤，類似CD-ROM，是CD-ROM光盤的換代產品。任何的數據信息都可以存放在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。因數據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現在有三種：DVD-RAM、DVD-RW、DVD+RW。DVD-RAM：可以重寫10萬次以上，缺點是兼容性較差，價格昂貴；DVD-RW：以DVD視頻格式來保存數據，可以在影碟機上播放。

DVD+RW：速度快，價格高。光驅最易用、便宜、與現有格式兼容性最好的DVD刻錄標準，具有DVD-RAM光驅的易用性，而且提高DVD-RW光驅的兼容性。

3．DVD光盤存儲規(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光盤的一個層的一個面上存放數據，標準的數據記錄量為4.7GB。（2）單面雙層（DVD-9規(guī)格）：分別在DVD光盤的兩個層的同一個方向的面上存放數據。理論上數據記錄量可提升到9.4GB，實際上最高數據記錄量只達到8.5GB。

DVD-5規(guī)格DVD-9規(guī)格

（3）雙面單層（DVD-l0規(guī)格）：在DVD光盤的兩個層的不同方向的兩個面上分別存放數據，即在DVD光盤的正反兩個面上儲存數據，標準的數據記錄量為9.4GB。（4）雙面雙層（DVD-l8規(guī)格）:標準的數據記錄量為17GB。

DVD-10規(guī)格DVD-18規(guī)格

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

翻蓋打開，直接把盤片放入機器，合上翻蓋就能正常讀取，使用方便。

二、按位置分內置式

外置式強調移動性，性能遜色于內置式光驅。其數據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驅動器：（只讀光盤）驅動器2、DVD光驅（DVD-ROM）：可以讀取DVD碟片的光驅，除了兼容DVD-ROM，DVD-VIDEO，DVD-R，CD-ROM等常見的格式外，對于CD-R/RW，VIDEO-CD，CD-G等都要能很好的支持。3、刻錄機：CD-R、CD-RW和DVD刻錄機。DVD刻錄機（DVD-R/RW、DVD+R/RW、DVD-RAM，可反復擦寫DVD光盤存儲器）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產品。9.2.2光盤驅動器結構和工作原理一、光驅內部結構

1、激光頭組件：由激光頭、聚集透鏡等組成，配合齒輪機構和導軌等機械部分，根據系統(tǒng)信號確定讀取光盤數據，并通過數據電纜將數據傳輸到控制電路。激光頭主要負責數據的讀取工作。激光頭實際上是一個整體，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黑色的方形盒子。

2、主軸電機：壓緊光盤后，帶動光盤高速旋轉。3、光盤托架：輸送光盤。4、啟動機構：控制光盤托架的進出和主軸電機的啟動。加電運行時，啟動機構將使包括主軸電機和激光頭組件在內的伺服機構處于半加載狀態(tài)。

光驅中一般有三個電機：控制進出盒倉的進出盒電機、固定光盤并進行旋轉的主軸電機和使激光頭沿光盤的半徑方向運動的步進電機。5、電路板（集成有固件、驅動芯片、伺服電路系統(tǒng)）及連線。二、光驅的工作原理CD光驅讀盤時，光驅中激光頭發(fā)射波長約0.65微米激光束。激光束由內到外，即從光盤的導入區(qū)引導激光束進入數據區(qū)，并通過對TOC表訪問將激光束定位在需要訪問數據區(qū)內容所在的位置，再由光盤反射回來，經過光檢測器捕獲信號。

光盤上有兩種狀態(tài)，即凹點和平面點。當激光束在凹點與平面的區(qū)域上移動時，反射的光會有強弱變化。當激光束照在凹點時，反射光散射；當照在平面區(qū)域時，反射光就會無改變的反射回來。它們的反射信號有明顯差異，很容易被光檢測器識別出來。如果將前一種反射光表示為二進制數據中的0，后一種反射光表示為二進制數據中的1，光驅中光電轉換部件對反射光進行轉換和校驗，這樣就能得到實際的二進制數據。然后把這些數據傳送到計算機系統(tǒng)中，由計算機處理。

在激光頭讀取數據的整個過程中，尋跡和聚焦是激光頭工作時最重要的兩個環(huán)節(jié)。

尋跡就是保持激束能夠始終正確地對準記錄數據的軌道上。當激光束正好與軌道重合時，尋跡誤差信號就為0，否則尋跡誤差信號就可能為正數或者負數，激光頭會根據尋跡誤差信號對姿態(tài)進行適當的調整。

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的反射信號。當激光束從盤片上反射回來時會同時打到4個光電二極管上。它們將信號疊加并最終形成聚焦誤差信號。只有當聚焦誤差信號為0時，才能準確聚焦。如果聚焦不準確，顯然是不能順利地讀取光盤的。

三、光驅外部結構光驅的背面結構

VCD和多媒體光盤的聲音通過CPU處理后再經聲音卡輸出1．光驅的傳輸速度CD-ROM驅動器的速度指的是標稱速度，最初的單倍速相當于AudioCD的標準速度——150KBps。CD-ROM驅動器的倍速均是指單倍速的倍數，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

光盤驅動器性能指標2．數據傳輸速率CD-ROM驅動器標稱速度與數據傳輸速率的換算關系為：數據傳輸速率=標稱速度（倍速）150KBps。例如，56×的數據傳輸速率為56150KBps=8400KBps。50倍速光驅理論上傳輸率是：150×50=7500KB/s。3．平均尋道時間平均尋道時間是指激光頭定位并讀取數據所需的平均時間。這段時間主要指激光頭尋找并移動到指定的數據的位置，再發(fā)射光波到反射光波經過折射輸出到解碼電路，最后將數據傳送到光驅緩沖區(qū)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。

4．光驅的緩存作用是提供一個數據的緩沖區(qū)域，將讀取的數據暫時保存起來，然后一次性進行傳輸和轉換，目的是解決CD-ROM驅動器與計算機其他部件速度不匹配的問題。一般是256KB或者512KB的。由于光驅中的電機旋轉速度不可能無限的提高，使激光頭讀取數據受到影響，可以在光驅中增加緩存來彌補速度上的不足。增加光驅緩存可以減少光驅對光盤數據的反復讀取次數，提高光驅速度，這在讀取小型文件和隨機文件可以明顯看出效果。5．光驅的糾錯能力光驅的糾錯能力是指光驅正確讀取光盤數據的能力。（1）人工智能糾錯技術（AIEC）：類似于模糊控制技術，由廠家事先在市場上收集光盤的質量信息，對有缺陷的光盤進行參數分析和計算，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)出相應的糾錯方法存儲到光驅的BIOS中，在遇到某些讀盤不好的具體情況時，就用事先制定好的方案進行糾錯工作。

（2）智能變功糾錯技術VIPCVIPC使激光頭在讀正常光盤時保持低能耗的工作狀態(tài)，當讀到光盤的非正常區(qū)域而不能通過時，光驅內部的智能芯片通知光驅啟動人工智能糾錯技術AIEC糾錯技術進行糾錯。如果糾錯失敗，智能芯片通知相關控制電路，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智能變功糾錯技術的光驅糾錯能力可以大幅度提高正確讀取數據的能力，同時也延長了光驅的使用壽命。6．噪音和震動

華碩采用了雙油壓動態(tài)減震系統(tǒng)，宏基采用懸掛減震系統(tǒng)，有的光驅還使用消音棉來減少噪音來降低了光驅的噪音和震動。雙動態(tài)抗震懸吊系統(tǒng)（DDSS）技術是為了有效地吸收主軸電機高速旋轉時產生的震動，該技術使用兩個抗震動裝置與動態(tài)阻尼器，并可根據光盤的優(yōu)劣自動調整電機的旋轉速度，保持光盤的平衡性和保護主軸電機，能有效地減小光驅在高速轉動時產生的震動和噪音，從而提高光驅使用壽命。7．機芯品種光驅主要有“塑料制”和“全鋼制”兩種機芯?！八芰稀睓C芯具有價格低廉，會逐漸老化甚至變形，時間稍長，讀盤能力就會自然下降?！叭摍C芯”的光驅在抗高速、抗高溫方面表現良好，能保證光驅的讀取速度穩(wěn)定，減少光驅的機械老化。鋼質機芯的光驅在工作時產生的噪音要比塑料機芯的光驅大一些。8、UltraDMA33/66UltraDMA33/66數據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)數據傳輸速率可以達到33MBps，比PIOMode4模式快了一倍。如今的高倍速CD-ROM驅動器都支持這個標準。9、讀盤（旋轉）方式（1）恒定線速度（ConstantLinearVelocity，CLV）方式通過改變主軸電機的速度，使激光頭從盤的內圈移動到外圈時單位時間內讀過的軌道