第8章_光盘驱动器和光盘67463.ppt

第8章光盘驱动器与光盘 要求了解光盘驱动器的分类;掌握各类型光盘驱动器的结构、工作原理和技术参数;了解光盘的标准、结构、数据的存放方式和选购;熟练掌握光盘驱动器的安装和设置方法。8.1光盘驱动器的分类1按光盘的存储技术分类 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、Combo光盘驱动器、DVD刻录机(DVD-RRW、DVD+RRW、DVD-RAM)BD-ROM BD-R BD-RW等2按光驱的放置方式分类 根据光盘驱动器是否放在机箱内部，分为内置式光盘驱动器和外置式光盘驱动器。如图82所示为常见外置光驱的外观。3按光驱的接口分类 分为：IDE口、USB口、SATA、SCSI口、IEEEl394口等，如图83所示。8.2 CD-ROM驱动器8.2.1 CD-ROM驱动器的结构 1、驱动器的外部结构 图8-4所示是一个普通的内置式CD-ROM驱动器。正面是控制面板，有操作按钮、耳机孔、指示灯、光盘托架、弹出孔（临时解决托盘故障）CD-ROM驱动器的背面是电源和数据连接线图8-4 CD-ROM的结构2.CD-ROM驱动器的内部结构 由于CDROM驱动器集光、电、机械于一体，内部结构非常复杂，总体上来看，主要由控制电路和机芯组成，其机芯结构如图85所示。图8-5 光驱机芯结构8.2.2CD-ROM驱动器的工作原理 激光头是光驱的心脏，也是最精密的部分。它主要负责数据的读取，因此在清理光驱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)半反光棱镜，物镜，透镜以及光敏元件(光电二极管)这几部分。其工作原理示意图如图8-6所示。图8-6 光驱的工作原理8.2.3CD-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Audio CD 的标准速度150KB s。CD-ROM的标称速度有16X、24X、48X、52X等。2数据传输速率 此指标与标称速度密切相关，CDROM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)150KB/s；例：48X的CD-ROM数据传输率为：数据传输速率=48150KB/S=7200KB/S3.旋转方式(1)恒定线速度（ConstantLinearVelocity，简称CLV）方式：CLV方式的CD-ROM驱动器的特点是在读取光盘内圈时加快转速，可以保证在读取盘片内、外圈时有大致相同的数据传输速率。适合于低速光驱；(2)恒定角速度（ConstantAngularVelocity，简称CA V）方式：内圈达不到数据传送指标(Max)；CA V方式的CD-ROM驱动器的特点是无论激光头读取光盘外圈还是内圈，电动机都以相同的速度旋转。(3)局部恒定角速度（PartialConstantAngularVelocity，简称P-CA V）方式:内圈CLV，外圈CA V，P-CA V方式是现在CD-ROM驱动器才具有的，属于最高级的一种读盘方式。它把CA V技术和CLV技术合二为一，4.纠错能力:读“差盘”的能力；5.CPU占用率：反映光驱性能和光驱BIOS的水平，要尽量使用好的光盘和好的驱动器。6.寻道时间（SeekTime):平均寻道时间(95ms)。寻道时间是CDROM驱动器中激光头从开始寻找数据到找到数据所花费的时间，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，然后一次性进行传输和转换，目的是解决CDROM驱动器与计算机其他部件速度不匹配的问题。(一般几百KB)8.接口：与主板的连接多为IDE、USB接口。9传输速率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33MB/s，但实际速率主要是看光驱倍速。表8-1CD-ROM驱动器产品的主要技术参数 通过这些参可以了解其主要性能。8.3CD-RW（CD-ReWritabe可重写光盘）驱动器 可用于CD-ROM的读和空盘片的写。8.3.1CD-RW驱动器的类型和结构类型同CD-ROMCD-RW驱动器的外观结构与CD-ROM驱动器几乎一样，如图8-7。图8-7 CD-RW的外部结构8.3.2 CD-RW驱动器的工作原理1.CD-R的工作原理、结构，如图8-8所示。大功率激光照射记录层染料，使其分解形成平面和凹坑，可反射光。染料层分解后不能复原(一次刻写)。图8-8 CD-R的结构2.CD-RW的工作原理、结构记录层染料采用银硒晶体混合物在不同温度下呈晶体或非晶体态等同于平面或凹坑，并具有热转换性(多次重写)。高功率：写入，中功率：擦除（转晶体态），低功率：读出，不改变记录层。电介质层用于吸收晶体状态改变时发出的额外热量。图8-9 CD-RW的结构8.3.3 CD-RW驱动器的主要技术参数1.速度 刻录（写）速度：向CD-R写入数据的最大速度。复写（先擦后写）速度：向CD-RW上写入数据时的最大速度。读速度：作为CD-ROM驱动器使用的速度。标称速度：写、擦除并重写、读。例52X32X522.缓存容量：刻录时先写入缓存再刻入光盘。一般容量2M。3.防止缓冲区欠载技术：如果缓存里的数据用完了，后面的数据不能及时补充称缓存欠载，它导致刻录失败。现在通常用软件来防止。4.刻录机读写方式刻录机目前的读写方式有4种：CLV、CAV、P-CAV和Z-CLV。Z-CLV：区域恒定线速度，将刻录盘分成三个区域，采用恒定且不同的恒定线速度。5.刻录方式：刻录机的刻录方式主要有整盘刻录和轨道刻录两种,可分别用于光盘复制和逐次的数据保存。6.兼容性：刻录机对各种盘片的兼容性；对各种格式(CDROM、AudioCD、VideoCD等)的兼容性。表8-2列出了某CD-RW驱动器的主要技术参数8.4 DVD-ROM驱动器8.4.1 DVD的类型1.DVD-ROM 按记录内容分。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：用于记录家庭影音信息或者DVD-ROM驱动器播放的视频信息，用途类似LD或Video CD。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Audio CD。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，还没有达成统一的刻录格式，从而出现了互不兼容的DVD格式DVD-RAM、DVD-RW、DVD+RW等。2.按盘片的容量分DVD格式及其容量，见下表。目前市面上比较常见的都是DVD-5（4.7GB)和 DVD-9(8.5GB)格式的DVD 盘片(DVD-10和DVD-18在美国居多)。3.按接口分 DVD-ROM驱动器的接口类型与CD-ROM基本相同，但增加了SATA接口。为普及串口，英特尔在推出ICH8主板南桥芯片(北桥965)之后，不再提供对PATA接口的支持，虽然我们在主流的主板上还能见到PATA接口，但大都是厂商为了方便用户使用而通过增加一组芯片来提供一组IDE接口。8.4.2DVD-ROM驱动器的外观结构DVD-ROM驱动器的外观与CD-ROM驱动器相同，DVD-ROM驱动器的外观，如图8-8所示。图8-8 DVD-ROM驱动器的外观8.4.3DVD-ROM驱动器的基本工作原理DVDROM驱动器的结构与CDROM驱动器基本相同，只是DVD盘的记录凹坑比CD-ROM更小，且螺旋存储凹坑之间的距离也更短。DVD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0.4um，每个凹坑间的距离只是CD-ROM盘片的50，并且轨距只有0.74um，如图8-10所示。DVD-ROM原理同CD-ROM，但盘片记录密度更大，如图8-9中蓝色盘片所示。图8-10 CD-ROM与DVD盘片的记录凹坑对比DVD所需波长更短650nm。各种激光头如下(1)单激光头单透镜双聚焦，外圈DVD，内圈CD，速高、价低；(2)单激光头双透镜，针对不同类型(DVD和VCDCD)的盘片选用不同的聚焦镜来读取。读盘能力强，故障多。(3)单激光头双激光器，它在一个激光头内安装了两个不同的激光器。速高且耐用(较流行的读盘方式)。图8-11 单激光头的实物照片 1 2 3(4)双激光头双激光器，图8-11a双激光头的实物照片就是两套完全独立的激光头读取系统，一套是用来读取VCD和CD的780nm激光头另一套是用来读取DVD的650nm激光头。读盘能力强，故障多。双激光头的实物照片如图811a所示。8.4.4DVD-ROM驱动器的主要技术参数 1.DVD-ROM 驱动器的速度 标准速度：1X=1.38MB/s 数据传输率=标称速度(倍速)X 1.38MB/s 例：16X的DVD-ROM数据传输率为：数据传输率=16X1.38MB/s=22.08MB/S2.区码问题为保护知识版权，在DVD驱动器和碟片上编入6个不同的区域代码，不同代码的驱动器和碟片不能互相读和拷贝。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、第三区：东南亚、东亚(中国香港、韩国、泰国、印尼)。第四区：澳大利亚、新西兰、南太平洋群岛、中美洲、墨西哥、南美洲。第五区：非洲、印度、中亚、蒙古、俄罗斯、朝鲜。第六区：中国。3DVD的兼容性所有DVD-ROM驱动器都可以读取AudoCD和CD-ROM数据盘。DVD-ROM驱动器支持的格式包括：CD-Audio、CD-ROM、CD-I、CD-RRW、VideoCD、DVDVideo、DVD-ROM(单、双层)和DVD-R等。4其他技术参数有些技术参数是所有光盘驱动器都具有的，如读盘方式(DVD-ROM驱动器有CA V和P-CA V两种)、CPU占用率、缓存容量、平均寻道时间、传输模式等，其概念与CD-ROM驱动器相同。表8-4列出了某16DVD-ROM驱动器产品的主要技术参数5CD-ROM与DVD-ROM光驱数据传输率的比较例：DVD-ROM光盘驱动器对DVD-ROM的读盘速度是16X，对CD-ROM的读盘速度是48X，问读两种光盘的数据传输率分别是多少？那一种更快？解：1XDVD-ROM驱动器的标准速度为1.38MB/S16XDVD-ROM的数据传输速率为16X1.38MB/S=22.08MB/S1XCD-ROM驱动器的标准速度为150KB/S48XCD-ROM的数据传输速率为=48X150KB/S=7200KB/S答：16XDVD-ROM比48XCD-ROM的数据传输速度快。8.5 Combo驱动器 Combo(康宝)驱动器是集DVD-ROM驱动器和CD-RW驱动器于一身的光盘驱动器。Combo驱动器的外观如图8-12所示。图8-12 Combo驱动器的外观原理同前，采用单光头双激光管设计。Combo一词其实是由combine(混合、多功能的意思)转化而来的，Combo驱动器可以实现多种功能的关键在于光头。通过光头发出不同波长的激光簇，从而实现CD和DVD的读取以及CDRW的刻写。8.5.1 Combo(康宝)驱动器的工作原理8.5.2 Combo驱动器的主要技术参数1.速度：(CD-R写)(CD-RW复写)(CD读)(DVD读)以下几项参数与CD-RW驱动器同；2.读写方式：多为CAV方式；3.防止缓冲区欠载技术：与CD-RW同；4.刻录模式：与CD-RW同；5.C1、C2纠错：两个阶段的纠错，错误来自盘片和刻录机。6.机芯材料 图8-13所示为采用纯钢机芯的Combo驱动器。采用黑色托盘能吸收干扰杂光。图8-13 纯钢机芯表8-5列出了某48244816 Combo驱动器的主要技术参数。8.6 DVD刻录机 用于DVD-ROM盘片的读、DVDR/RW 光盘的读写；也可用于CD-ROM盘片的读、CD-R/RW光盘的读写。DVD刻录机的外观如图8-14所示。8.6.1 DVD刻录的规格1.DVD的三种基本刻录规格(1)DVD-R/RW规格:日本先锋(Pioneer)公司所主导，苹果、NEC、三星和康柏等公司采用，兼容性好、价低。(2)DVD-RAM规格:日立、松下、东芝等厂商开发，随机读写，但兼容性不好，价高。(3)DVD+R/RW规格:飞利浦、索尼、惠普、三菱等厂商所主导，刻录速快、易用，市场占有大。DVD+RW的技术优势相对于DVD-RW无疑是非常明显的。DVD+RW驱动器能实现比DVD-RW驱动器更快的刻录速度。DVD技术标准 DVDROM只读，DVDR可刻录一次。录像可在大多数普通DVD影碟机上播放。DVDRAM可反复刻录。最适合于数据存储。存储的录像不能在大多数普通DVD影碟机上播放。DVDRW可反复刻录。主要用于刻录录像。与绝大多数新上市的普通DVD影碟机兼容。DVDRW可反复刻录。适合于数据、录像存储。与绝大多数新上市的普通DVD影碟机兼容。2.DVD-Multi DVD-DuaI规格 DVD-Multi(集成DVD-RRW和DVD-RAM)DVD-Dual(集成DVD+RRW和DVD-RRW)从原理上来说，这两种规格是前面三种DVD规格相互组合而衍生出来的产物。DVD-Multi 技术以DVD-RAM为主要架构，兼容 DVD-RAM、DVD-R、DVD-RW、CD-R/CD-RW 等规格。DVD-Dual 规范，RW标准，由索尼公司设计并率先推行。DVD-Dual 刻录机可以刻录DVD+R/RW和DVD-R/RW两种规格的标准DVD光盘，因而受到普通用户欢迎。8.6.2 DVD刻录机主要技术参数 DVD刻录机的主要技术参数：写入速度、读取速度、缓存容量、随机寻道时间、写入模式、支持光盘格式、使用接口等项，其概念与DVD-ROM、CD-RW驱动器基本相同 表8-5列出了某DVD Dual刻录机产品的主要技术参数，通过这些参数可以了解其性能。速度、缓存容量、支持格式是重要的技术指标。表8-6 某DVDDual 刻录机产品的主要技术参数8.6.3 DVD的新标准当前DVD标准的混乱局面已经不可避免地影响到DVD的新标准。新DVD标准一直是世界家电业和IT业共同关注的焦点,进一步提高速度、增加容量、解决兼容性是新标准所面临的问题，新DVD标准主要有BD-DVD和HD-DVD两种：BD-DVD Blu-ray标准（蓝光DVD）：索尼、日立、LG、松下、飞利普、三星等联合开发。Blu-ray的命名是来自其采用的激光波长405纳米（nm），刚好是光谱之中的蓝光，因而得名。(DVD采用650nm波长的红光读写,CD则是采用780nm波长)。激光波长越短，可以读写光盘的密度越高，记录的信息自然也就多了,蓝光DVD单片单层容量达25GB。蓝光DVD具有速度快、容量大，主要用于专业制作，在娱乐、电子产品及游戏领域具有强大实力，使其最终获胜。蓝光的单倍读取速度为4500KB每秒，相应的2X速度就是9000KB每秒左右。蓝光刻录机除高速读写和大容量外对CD、DVD盘片兼容。如建兴iHBS212刻录机可提供最高12x的BD-R磁盘写入能力。最大提供写入速度分别为12xBD-RSL，8xBD-RDL，2xBD-RE，16xDVDR/+R，12xDVD-RAM，8xDVD-R/+RDL和DVD+RW，6xDVD-RW，48xCD-R和24xCD-RW，价格也在千元以内。HD-DVD由东芝和NEC联合开发的 HD-DVD(HighDefinitionDVD)高清晰DVD。2003年12月，HD-DVD已取得DVD论坛支持，被确定为新一代DVD标准。HD-DVD可记录20GB的内容，相当于DVD容量的5倍左右，有微软和英特尔等大公司的支持，具有兼容性好，成本更低，生产工艺和当前的DVD类似。HD-DVD与蓝光在新的DVD标准之争中失败，东芝现已放弃。8.6.4 DVD刻录机的产品规格和选购 现在市场上常见的DVD刻录机规格，主要 有DVD-RAM、DVD-RW、DVD+RW和 DVD Dual 四种。各种DVD规格标记，如图815所示。8.7光盘存放数据资料、电子出版物、多媒体软件以及电脑游戏等。8.7.1 光盘的分类：1、按读写方式分类 CD-ROM、DVD-ROM 只读光盘，适用于单位大量发行的场合。CD-R DVD-R 一次性写入式光盘，适用于少量发布软件或数据，个人资料的长期保存，软件拷贝等。CD-RW、DVD-RW、DVD-RAM 可重复读写式光盘，用于软件和数据的临时保存，盘片可反复使用。2、按光盘的容量分类 CD 184MB 8厘米 单面单层 20分音频；CD 650MB 12厘米 单面单层 74分音频；DVD-5 4.7GB 12厘米 单面单层 超过2小时视频;DVD-9 8.5GB 12厘米 单面双层 大约4小时视频；DVD-10 9.4GB 12厘米 双面单层 大约4.5小时视频;DVD-18 17GB 12厘米 双面双层 超过8小时视频。BD-DVD25GBHD-DVD20GB8.7.2光盘的结构与数据的存放方式1.光盘的结构(1)CD-ROM、DVD-ROM盘片的径向截面共有三层：聚碳酸酯做的透明衬底、铝反射层和漆保护层。如图8-16所示。图8-16 CD-ROM的结构(2)CD-R、DVDR盘片 在CD-ROM的基础上增加了可改写的记录层.用高功率激光照射CDR光盘的染料层，使其发生化学变化，在盘片上产生凹坑(Pit)；没有照射的地方仍为平面(Land)。这种化学变化是无法恢复的，所以CDR只能写入一次，不能重复写入。光驱在读取这些平面和凹坑时产生0与1的信号，经过译码器分析后，可得到盘片上的数据。(3)CDRW盘片CDRW盘片内部镀了一层200500A的薄膜，薄膜的材质多为银、铟、硒或碲混合物的结晶层。这个结晶层的特点是能呈现出结晶与非结晶的状态，激光照射可使这两种状态相互转换，而这两种状态也在盘片上呈现出平面与凹坑的效果。同样，光驱读取这些平面与凹坑所产生的0与1的信号，经过译码器分析后，得到光盘上的数据。2.CD-ROM盘片中数据的存放方式(1)光道CD-ROM上的光道与磁盘上的磁道(同心圆)不同，是一条螺旋线，如图8-17所示。CD-ROM上的螺旋线开始于CD-ROM的中心，逐渐向外沿展开。(2)扇区：有用途不同的三种方式，分别用于启动、数据存放、检错。图8-17 CD-ROM的螺旋线光道与磁盘上的磁道8.7.3盘片的选择1.盘片外观的选择：要选涂层无划痕、缺陷的光盘。2.盘片容量：根据要保存数据的多少选择相应容量的光盘。3.根据数据要保存时间的长短，可选择一次性写于式的光盘，或可重复写入式的光盘。4 盘片的颜色 因盘片的用途不同，其反光面使用不同的有机染料，呈不同颜色，如金盘保存时间长，蓝盘读写准确，绿盘价廉、兼容性好、使用广泛。5速度：刻录速度应等于或小于刻录机的规定速度，等于刻录盘所规定的速度，如果选择（软件测试）高于盘片的规定，则刻录出废品的可能性增大。6兼容性：所刻光盘能否被其它光驱读取。8.7.4光盘片的保存、使用方法 避强光、高温、潮湿。避免盘片变形，最好把光盘放在专门的光盘架或光盘盒中，尽可能把光盘垂直放置，不要长期平放。各种光盘单片如图8-19所示。图8-19 CD/DVD盘片 在拿取盘片时，不能用手直接接触盘片表面，也不能够对盘片进行挤压、弯曲，最好能够按照图820所示的方法来拿取盘片。当光盘表面附着灰尘污垢需要清理时，要选择柔软的布(最好使用专用光盘清洁刷或布)由里向外呈放射性地擦拭，如图821所示。8.8实习 所有类型的内置IDE光驱的安装方法都是相同的，其安装步骤如下：用跳线设置光驱为从盘（IDE接口）；将光驱装入机箱，如左图所示；固定光驱，如右图所示；安装连接线。图8-22 将光驱平推入机箱 图8-23 固定光驱