1、第六章 光盘以及光盘驱动器本章主要学习内容1 常见光盘简介常见光盘简介2 CD-ROM驱动器简介驱动器简介3 DVD-ROM驱动器简介驱动器简介4 光盘刻录机简介光盘刻录机简介5 光存储新技术光存储新技术1 常见的光盘简介v 光盘的物理和逻辑结构光盘的物理和逻辑结构v CD光盘种类光盘种类(规范规范)v DVD光盘简介光盘简介v 光盘的维护光盘的维护1.1 光盘物理结构 光盘形状通常是厚度为光盘形状通常是厚度为1.2mm、直径为直径为120mm或或80mm的圆的圆盘片，常见的是直径为盘片，常见的是直径为120mm的光盘。在光盘的正面中心有一个直的光盘。在光盘的正面中心有一个直径为径为15mm的
2、圆孔，从里向外依次是：半径为的圆孔，从里向外依次是：半径为2mm的透明圆形内环；的透明圆形内环；半径为半径为7mm的透明圆形高压区；半径为的透明圆形高压区；半径为1mm的透明圆形沟槽；半径的透明圆形沟槽；半径为为41mm的圆形印刷面；最外面是半径为的圆形印刷面；最外面是半径为1.5mm的圆形外环。的圆形外环。光盘数据数据光道是由里向外的螺旋线，其轨道的各个尺寸和密光盘数据数据光道是由里向外的螺旋线，其轨道的各个尺寸和密度都是一样，保证数据的存储空间分配更加合理。度都是一样，保证数据的存储空间分配更加合理。1.2 光盘的逻辑结构 二进制数据以微观的凹痕形式记录在光盘的螺旋轨道上。光二进制数据以微
3、观的凹痕形式记录在光盘的螺旋轨道上。光道从盘的中心开始直到盘的边缘结束。光道上凹凸交界的跳变沿道从盘的中心开始直到盘的边缘结束。光道上凹凸交界的跳变沿均代表数字均代表数字“1”，两个边缘之间代表数字，两个边缘之间代表数字“0”。“0”的个数是的个数是由边缘之间的长度决定的。信息读取时，由边缘之间的长度决定的。信息读取时，CD机的激光头发出一束机的激光头发出一束激光照到激光照到CD盘的数据面并拾取由凹痕反射回来的光信号，由此判盘的数据面并拾取由凹痕反射回来的光信号，由此判别记录的是别记录的是“1”或或“0”。1.3 CD标准总览图1.4 CD-R光盘 CD-R称为可记录式光盘，主要由印刷层、保护
4、层、反射层、染料层称为可记录式光盘，主要由印刷层、保护层、反射层、染料层(记录层记录层)、基层组成，它可用刻录机将数据一次性写入、基层组成，它可用刻录机将数据一次性写入CD-R盘片中，一盘片中，一旦写入，数据便不能更改和删除，对数据的保存有较高的安全性。因为旦写入，数据便不能更改和删除，对数据的保存有较高的安全性。因为CD-R盘片比普通盘片比普通CD多一层由有机染料构成的记录层。多一层由有机染料构成的记录层。工作原理：利用大功率激光束的热效应使激光焦点照射记录层的有工作原理：利用大功率激光束的热效应使激光焦点照射记录层的有机染料产生不可逆的物理化学变化，形成具有与机染料产生不可逆的物理化学变化
5、，形成具有与CD光盘凹点相同的光学光盘凹点相同的光学反射特性。反射特性。根据有机染料呈现颜色的不同，根据有机染料呈现颜色的不同，CD-R盘片可以分为：盘片可以分为：绿盘：绿盘：对光的敏感度高，兼容性好，价格便宜，市场上非常普遍，对光的敏感度高，兼容性好，价格便宜，市场上非常普遍，但是绿盘对强光过于敏感，在阳光曝晒下可使其报废，生产公司主要有但是绿盘对强光过于敏感，在阳光曝晒下可使其报废，生产公司主要有理光、理光、TDK和和Mitsubishi(三菱三菱)。金盘：金盘：抗光性好，能延长存放资料的时间；反射层以黄金作为原料；抗光性好，能延长存放资料的时间；反射层以黄金作为原料；生产公司有生产公司有
6、Kodak和和MitsuiToatsu(三井三井)。蓝盘：蓝盘：使用金属化使用金属化AZO有机染料加上低价银材料作为反射层，写入有机染料加上低价银材料作为反射层，写入和读取数据准确性高，保存时间也比较长，抗紫外线能力强，生产公司和读取数据准确性高，保存时间也比较长，抗紫外线能力强，生产公司有日本三菱。有日本三菱。1.5 CD-RW光盘 CD-RW（CD-ReWritable），是一种支持可重复写入技术，是一种支持可重复写入技术的光盘，让数据可自由更改和删除，目前的使用寿命在的光盘，让数据可自由更改和删除，目前的使用寿命在1000次左次左右。这种盘片主要由右。这种盘片主要由印刷层印刷层、保护胶层
7、保护胶层、反射层反射层、记、记录层录层、电解质电解质层层和和基层基层组成。组成。CD-RW工作原理：在光盘内工作原理：在光盘内部镀上一层部镀上一层200500埃埃(1埃埃=10-8cm)的薄膜，而此种薄膜的的薄膜，而此种薄膜的材质多为银，铟，硒或碲的结晶层，材质多为银，铟，硒或碲的结晶层，这个结晶层的特色是能呈现出结晶这个结晶层的特色是能呈现出结晶与非结晶的状态，由激光照射使其与非结晶的状态，由激光照射使其在这两种状态之间相互转换，而这在这两种状态之间相互转换，而这两种状态也在光盘片上呈现出平面两种状态也在光盘片上呈现出平面(Land)与凹洞与凹洞(Pit)的效果。的效果。1.6 DVD光盘存
8、储规格1.7 光盘的维护v 注意光盘的存放环境注意光盘的存放环境v 不要在光盘上贴标签以及划伤光盘印刷面不要在光盘上贴标签以及划伤光盘印刷面v 尽量不使用变形的光盘尽量不使用变形的光盘v 正确处理光盘上的灰尘和划痕正确处理光盘上的灰尘和划痕2.1 CD-ROM驱动器的外部结构驱动器的外部结构光驱的外观和控制面板光驱的外观和控制面板:耳机插孔耳机插孔音量控制音量控制指示灯指示灯紧急出盒孔紧急出盒孔打开打开/关闭关闭/停止键停止键播放播放/跳道键跳道键电源接口电源接口数据线接口数据线接口跳线跳线2 CD-ROM驱动器2.2 CD-ROM驱动器的内部结构驱动器的内部结构光驱的内部结构光驱的内部结构:
9、机芯结构机芯结构激光头组件激光头组件主轴马达主轴马达光盘托架光盘托架启动机构启动机构内部机芯：塑料、钢制内部机芯：塑料、钢制2.3 光驱读取数据原理2.4 光驱的性能指标v 光驱的速度v 平均寻道时间v 光驱的纠错能力CD-ROM:1X为为150KB/S DVD-ROM:1X为为1.38MB/S 激光头定位并读取数据所需的平均时间。包括激光头寻找并移动激光头定位并读取数据所需的平均时间。包括激光头寻找并移动到指定数据的位置，再发射光波到反射光波经过折射输出到解码电到指定数据的位置，再发射光波到反射光波经过折射输出到解码电路，最后将数据传送到光驱缓冲区的时间。路，最后将数据传送到光驱缓冲区的时间
10、。光驱正确读取数据的能力，目前光驱纠错能力的优劣还没有固定标准，方光驱正确读取数据的能力，目前光驱纠错能力的优劣还没有固定标准，方法一般采用光驱读烂盘的表现来评价。法一般采用光驱读烂盘的表现来评价。提高纠错能力的途径：提高纠错能力的途径：1、调大激光头发射功率，时间长后激光头容易老、调大激光头发射功率，时间长后激光头容易老化；化；2、采用先进的纠错技术和较好的伺服系统，加上中等功率的激光发射。、采用先进的纠错技术和较好的伺服系统，加上中等功率的激光发射。u CLV恒定线速度技术恒定线速度技术u CAV恒定角速度技术恒定角速度技术u PCAV局部恒定角速度技术局部恒定角速度技术 通过改变主轴电机
11、的速度，使激光头从盘的内圈移动到外圈时单位时通过改变主轴电机的速度，使激光头从盘的内圈移动到外圈时单位时间内读过的轨道长度相同，此时，读取内圈数据比外圈快的多。频繁改变间内读过的轨道长度相同，此时，读取内圈数据比外圈快的多。频繁改变电机的速度容易导致电机老化；光驱倍速达到电机的速度容易导致电机老化；光驱倍速达到40或更高时，读取数据或更高时，读取数据过程中改变电机转速将难于控制。该技术一般在过程中改变电机转速将难于控制。该技术一般在12以下的光驱中使用。以下的光驱中使用。主轴电机以相同的角速度旋转，光驱标称主轴电机以相同的角速度旋转，光驱标称Max数据传输速度就是在数据传输速度就是在恒定角速度
12、方式下读取光盘外圈数据的速度。恒定角速度方式下读取光盘外圈数据的速度。20 当激光头读取盘片的内圈数据时，旋转速度不变当激光头读取盘片的内圈数据时，旋转速度不变(CAV)；当激光头读；当激光头读取外圈数据时，逐渐增加旋转速度取外圈数据时，逐渐增加旋转速度(CLV)，从而大幅度增加数据传输率，从而大幅度增加数据传输率，使性能保持最高。使性能保持最高。v 光盘驱动器读取技术v 光驱的光驱的CPUCPU占用率占用率反映驱动器上BIOS软件算法水平。v 光驱缓存的容量光驱缓存的容量v 光驱的数据接口类型光驱的数据接口类型v 光驱的噪音与震动光驱的噪音与震动目前多数为目前多数为IDE接口和接口和SCSI
13、接口，但目前也有接口，但目前也有SATA接口接口 光驱高速旋转时，尤其在读变形、密度不均及有损伤的光驱高速旋转时，尤其在读变形、密度不均及有损伤的光盘时容易产生噪音和震动；如华硕的双油压动态减震系统、光盘时容易产生噪音和震动；如华硕的双油压动态减震系统、宏基的悬挂减震系统、还有采用消音棉来减少噪音的系统。宏基的悬挂减震系统、还有采用消音棉来减少噪音的系统。3 DVD-ROM驱动器3.1 DVD-ROM驱动器的基本工作原理驱动器的基本工作原理 DVD-ROM的构造与的构造与CD-ROM基本相同，只是基本相同，只是DVD盘的盘的光学凹槽光学凹槽比比CD-ROM更小，且更小，且螺旋储存轨迹之间的距离
14、螺旋储存轨迹之间的距离也更小，也更小，DVD存放数据信息的坑点存放数据信息的坑点非常小，而且非常紧密，最小凹坑长度仅为非常小，而且非常紧密，最小凹坑长度仅为0.4m，每个坑点间的距离只是，每个坑点间的距离只是CD-ROM的的50%，并且轨距只有，并且轨距只有0.74m。所以要想读取。所以要想读取DVD盘片上的数据盘片上的数据就得使用就得使用频率较高、波长较短频率较高、波长较短的的635650nm红外激光器红外激光器，这样才能读取窄，这样才能读取窄轨上的数据。轨上的数据。DVD驱动器的特点：v DVD兼容播放兼容播放CD和和VCD光盘光盘v DVD采用的激光波长比采用的激光波长比CD要短要短v
15、DVD纠错技术比纠错技术比CD的强的强10倍倍v DVD在画质和音效等方面表现卓越在画质和音效等方面表现卓越3.2 DVD驱动器读取技术 由于由于DVD与与CD和和VCD光盘规格的差异，光源波长的不同，所以光盘规格的差异，光源波长的不同，所以用读用读DVD光盘的方法是不能读取光盘的方法是不能读取CD和和VCD光盘，但光盘，但DVD驱动器驱动器要向下兼容，所以需要采用新技术才能使要向下兼容，所以需要采用新技术才能使DVD正确读取正确读取CD光盘。光盘。v 单激光头单透镜双聚焦技术单激光头单透镜双聚焦技术v 双激光头双激光器技术双激光头双激光器技术v 单激光头双透镜技术单激光头双透镜技术v 单激光
16、头双激光器技术单激光头双激光器技术 单激光头单透镜双聚焦单激光头单透镜双聚焦：是：是目前使用较为广泛的目前使用较为广泛的DVD读取方式。读取方式。在读取在读取DVD和和VCD/CD碟片时它碟片时它采用不同波长的激光束来读取，采用不同波长的激光束来读取，它它采用特制的采用特制的综合透镜综合透镜，通过透镜中，通过透镜中间的激光束形成间的激光束形成CD及及VCD的聚焦点，的聚焦点，而通过透镜边缘的激光形成而通过透镜边缘的激光形成 DVD 的聚焦点，它具有较快的读盘速度，的聚焦点，它具有较快的读盘速度，但缺点就是如果用户长期使用品质但缺点就是如果用户长期使用品质较低劣的碟片时，会影响它的使用较低劣的碟
17、片时，会影响它的使用寿命。它的好处就是造价便宜，大寿命。它的好处就是造价便宜，大多数用户多承受得起，易于推广普多数用户多承受得起，易于推广普及。及。(Pioneer)单激光头双透镜单激光头双透镜：也是目前使用较为广泛的也是目前使用较为广泛的DVD读取方式。读取方式。它采用单它采用单一激光头，两组聚焦镜，一激光头，两组聚焦镜，针对不同的碟片而选用不针对不同的碟片而选用不同的聚焦镜来读取，同的聚焦镜来读取，它的它的好处是读取质量较高，但好处是读取质量较高，但读盘速度较慢，且其机械读盘速度较慢，且其机械故障率较高。故障率较高。(Toshiba)单激光头双激光器单激光头双激光器：是目前比较流行的是目前
18、比较流行的DVD读盘读盘方式。方式。它在一个激光头内安它在一个激光头内安了两个不同的激光器，分别了两个不同的激光器，分别发出读取发出读取VCD和和CD的的 780nm 波长的激光束，和波长的激光束，和读取读取DVD的的650nm波长的波长的激光束，激光束，它的好处是读盘质它的好处是读盘质量稳定且速度快，机芯的使量稳定且速度快，机芯的使用寿命也长。用寿命也长。双激光头双激光器双激光头双激光器：就是两套完全独立的激光头就是两套完全独立的激光头读取系统，一套是用来读取读取系统，一套是用来读取VCD和和CD的的780nm的激光的激光头，一套是用来读取头，一套是用来读取DVD的的650nm的激光头的激光
19、头。这么做。这么做就是读盘质量很好，但成本就是读盘质量很好，但成本相对较高，国外大多价格偏相对较高，国外大多价格偏高的高的DVD机都采用这种系统。机都采用这种系统。但由于其采用了两组独立的但由于其采用了两组独立的读取机芯，相应的机械故障读取机芯，相应的机械故障率也较高率也较高(Sony)4 光盘刻录机v 光盘刻录机工作原理光盘刻录机工作原理v 光盘刻录机主要性能参数光盘刻录机主要性能参数v 光盘刻录机使用注意事项光盘刻录机使用注意事项速度指标速度指标防缓存欠载技术防缓存欠载技术兼容性兼容性4.1 工作原理记录层是有机染料，记录层是有机染料，刻录时发生的是不刻录时发生的是不可逆的物理和化学可逆的
20、物理和化学变化。变化。记录层是晶体混合记录层是晶体混合物，刻录时发生的物，刻录时发生的主要是物理变化。主要是物理变化。4.2 速度指标u 写速度u 擦写（复写）速度u 读取速度将数据刻录到将数据刻录到CD-R盘片的速度，用倍速来标识盘片的速度，用倍速来标识将数据刻录到将数据刻录到CD-RW盘片的速度，用倍速来标识盘片的速度，用倍速来标识 例如：刻录机上标记有：例如：刻录机上标记有：52X/24X/52X；表明该台刻录机；表明该台刻录机具有具有52倍速倍速CD-R的写入速度、的写入速度、24倍速倍速CD-RW的复写速度和的复写速度和52倍速倍速CD-ROM的读取速度。的读取速度。按照惯例刻录机上
21、的速度标识为：写速度按照惯例刻录机上的速度标识为：写速度/复写速度复写速度/读速度读速度4.3 刻录机刻录过程 刻录一盘空白的盘片的时候，不管以何种方式或格式刻录数刻录一盘空白的盘片的时候，不管以何种方式或格式刻录数据，刻录机都会预先读入数据到据，刻录机都会预先读入数据到缓存缓存（Buffer）中，当刻录机的中，当刻录机的缓存存满的时候，刻录机就会开始执行刻录数据的动作，缓存中缓存存满的时候，刻录机就会开始执行刻录数据的动作，缓存中必须要有足够的数据供给刻录机才能保证刻录的顺利完成。但是必须要有足够的数据供给刻录机才能保证刻录的顺利完成。但是数据传输给刻录机缓存时，由于各种各样的原因容易造成输
22、入的数据传输给刻录机缓存时，由于各种各样的原因容易造成输入的速度跟不上刻录机的写入速度，如果缓存中数据被耗尽，此时就速度跟不上刻录机的写入速度，如果缓存中数据被耗尽，此时就会发生会发生Buffer Under Run（缓存欠载缓存欠载）错误，这样就会刻录失败，）错误，这样就会刻录失败，盘片报废。盘片报废。其他存储设备刻录机缓存盘片4.4 Combo驱动器 集集DVD-ROM驱动器和驱动器和CD-RW驱动器于一身的光盘驱动器。驱动器于一身的光盘驱动器。它的实现多功能的关键在于激光头可以发出不同波长的激光束。它的实现多功能的关键在于激光头可以发出不同波长的激光束。4.5 DVD刻录机的类别vDVD
23、R/RWvDVD+R/RWvDVDRAMvDVD-Multi规格规格vDVD-Dual 规格规格4.6 光雕刻录机 光雕刻录机光雕刻录机LightScribe是由美国惠普公司开发成功的一是由美国惠普公司开发成功的一种种利用激光在光盘表面上刻印图案的技术利用激光在光盘表面上刻印图案的技术。不过，并不是说有了。不过，并不是说有了支持支持LightScribe的刻录机，就可以进行光盘标识的刻印，它的刻录机，就可以进行光盘标识的刻印，它还需要相应的软件与光盘的支持还需要相应的软件与光盘的支持。传统的光盘标记v光盘记号笔v光盘贴v光盘打印机优点：光盘笔成本低廉。优点：光盘笔成本低廉。缺点：只能做简单的文
24、字描述，也不够美观。缺点：只能做简单的文字描述，也不够美观。优点：光盘贴相对美观。优点：光盘贴相对美观。缺点：可能会导致光盘重心不平衡。缺点：可能会导致光盘重心不平衡。优点：光盘打印机虽然足够美观。优点：光盘打印机虽然足够美观。缺点：购买和使用成本比较昂贵，并且使用烦琐。缺点：购买和使用成本比较昂贵，并且使用烦琐。LightScribe烧录原理 烧录原理：烧录原理：LightScribeLightScribe光盘结构在保护层上涂光盘结构在保护层上涂上一层使用特殊染料的盘标图像刻印层，而不是传统上一层使用特殊染料的盘标图像刻印层，而不是传统的光盘生产商与速度标识；控制固定功率的激光在光的光盘生产
25、商与速度标识；控制固定功率的激光在光盘表面的特殊染料层打孔，颜色的深浅是通过打孔的盘表面的特殊染料层打孔，颜色的深浅是通过打孔的密集程度来体现。密集程度来体现。目前的目前的LightScribeLightScribe只能实现单色刻印。只能实现单色刻印。工作时，工作时，LightScribeLightScribe使用的是使用的是CDCD所用的所用的780780nmnm激激光对刻印层进行打孔，也就是说此时光头相当于是在光对刻印层进行打孔，也就是说此时光头相当于是在CDCD刻录的状态下工作，功率会比较高。刻录的状态下工作，功率会比较高。4.6 刻录机使用时注意事项v尽量关闭与刻录过程无关的常驻程序尽
26、量关闭与刻录过程无关的常驻程序v尽量将准备刻录的数据先存放在硬盘上尽量将准备刻录的数据先存放在硬盘上v尽量选用和刻录机的刻录速度相适应的刻录盘尽量选用和刻录机的刻录速度相适应的刻录盘v刻录时，保持刻录机水平放置刻录时，保持刻录机水平放置5 光存储新技术v 下一代下一代DVD标准标准v 全息存储技术全息存储技术HVD 基于基于蓝光蓝光技术技术BD DVDHD DVDHD-DVD-1/25 HD DVD2、CD驱动器读取数据的原理。驱动器读取数据的原理。3、CDR盘片和盘片和CDRW盘片的区别是什么？盘片的区别是什么？4、分别介绍、分别介绍DVD的四种数据读取技术。的四种数据读取技术。1、简述光盘的逻辑结构。、简述光盘的逻辑结构。作 业
