6第五章52光驱光盘知识讲解.ppt

1,第五章 外存储设备,5.1 概述 5.2 硬盘结构 5.3 软驱与软盘 5.4 光盘驱动器与光盘 5.5 其他外存储设备,2,5.3 软驱与软盘,,,5.3.1 软驱的结构与工作原理 软驱从外形尺寸上分有两种类型：一是5.25英寸软驱，现已淘汰；一是3.5英寸软驱，是现在软驱的主流尺寸 软驱主要由控制电路板、马达、磁头定位器和磁头等几部分组成 软驱的工作原理是：马达带动软盘的盘片转动（转速较慢，大约每分钟300转），磁头定位机构是一个很小的步进马达，负责把磁头移动到正确的磁道上，由磁头完成读写操作当软盘插入软驱时，它的读写孔被打开，磁头通过该读写孔与盘片接触（软驱磁头在进行读写操作时是接触盘片的）进行读写3,5.3 软驱与软盘,,,5.3.2 软盘的结构,5,第五章 外存储设备,5.1 概述 5.2 硬盘结构 5.3 软驱与软盘 5.4 光盘驱动器与光盘 5.5 其他外存储设备,6,5.1.3 光驱存储设备的发展历程,1、1991年世界上第一个光驱和第一张光碟诞生 2、1993年，第二代MPC规格问世， 3、1995年夏，公布第三代规格标准， 4、1997年左右的时候，光驱已经开始普及了。

5、DVD及DVD光驱也就问世了 6、1995年9月发起形成了DVD论坛 7、2001年4月首次开发出可以兼容DVD-RAM和DVD-R(G)格式的驱动器，,7,5.4.1 光盘驱动器的分类,1按光盘的存储技术分类 根据光盘的存储技术，可分为 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-R/RW、DVD+R/RW、DVD-RAM，蓝光DVD和HD-DVD，可反复擦写DVD光盘存储器）,8,光盘的种类,目前光盘储存系统有CD和DVD两类： CD：存储容量约650MB，按读写属性可分为只读、一次可写，可擦写三种 DVD：可双面存储信息，而且每面可存储两层信息 单面单层4.7GB，双面单层9.4GB，双面双层17 GB9,CD类光盘按应用和介质分类,CD-DA(Digital Audio)：激光唱盘 CD-ROM(Read Only Memory)：只读光盘，作为电子出版物载体 PhotoCD：Kodak公司制定的，用压缩方式存储数字照片的CD格式标准 CD-I(Interactive)：一种支持交互的CD技术规范。

VCD(Video CD)：用MPEG-1压缩方式存储数字化视频和音频的CD标准其视频分辨率约为240X320，伴音为双声道立体声，播放时间约74分钟 CD-R(Recordable)：可写入的介质光盘，可分多次写入 CD-RW(ReWritable)：可擦写的介质盘10,2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，可将光驱分为内置式光盘驱动器和外置式光盘驱动器如图9-2所示为常见的外置光驱的外观11,3按光驱的速度分类 根据光驱的速度，分为56速读、52速写、24速擦写等不同的类型 4按光驱的接口分类 根据光驱的接口，分为IDE口、SATA接口、SCSI口、IEEE 1394口、USB口等，如图9-3所示 随着价格的下降，CD-ROM、CD-RW、DVD-ROM、Combo、DVD刻录机等光盘驱动器将退出市场，蓝光DVD刻录机将成为微机的标准配置12,5.4.2 CD-ROM驱动器,CD-ROM（Compact Disc-Read Only Memory，即只读光盘存储器）驱动器已经成为一台微机的基本配置由于CD-ROM光盘具有容量大、速度快、兼容性强、盘片成本低等特点，现已成为多媒体应用的重要载体。

5.4.2.1 CD-ROM驱动器的结构 1CD-ROM驱动器的外部结构,13,CD-ROM驱动器的跳线设置,,,光驱跳线与硬盘跳线很类似，其跳线位置位于光驱数据线与电源接口之间光驱跳线状态一般只有Master、Slave、Cable Select三种，很少会出现其他状态，各种品牌的CD-ROM驱动器也几乎全是一样，遵循同一个规范,14,2CD-ROM驱动器的内部结构 由于CD-ROM驱动器集光、电、机械于一体，内部结构非常复杂，从总体上来看，主要由控制电路和机芯组成,15,5.4.2.2 CD-ROM驱动器的工作原理,激光头是CD-ROM驱动器的心脏，也是最精密的部分它主要负责数据的读取工作，因此在清理CD-ROM驱动器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）、半反射棱镜、物镜、透镜及光敏元件（光电二极管）这几部分16,光盘的结构与数据的存放方式 1光盘的结构 （1）CD-ROM盘片 CD-ROM盘片直径一般为120mm（另外一种是80mm CD-ROM，即mini CD-ROM，有184MB、200MB，215MB几种容量），可以保存大约635MB的数据，这些数据被记录在高低不同的凹凸起伏槽上，这是CD-ROM同软盘、硬盘等介质保存数据的重要区别之一。

CD-ROM盘片中心有一个直径为15mm的孔，其外有一个13.5mm宽的环状区是不保存任何数据的，再向外的38mm宽的环状区才是真正存放数据的地方盘的最外侧还有一圈1mm的无数据区盘片的厚度一般为1.2mm，重量约为1418g17,,CD-ROM盘片的径向截面共有3层：聚碳酸酯做的透明衬底（片基），铝反射层和漆保护层，如图9-21所示18,（2）CD-R盘片 用高功率激光照射CD-R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CD-R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）CD-RW盘片 CD-RW盘片内部镀了一层200500（1=10-8cm）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19,2CD-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不同，它是一条螺旋线，如图9-22所示。

CD-ROM盘片上的螺旋线开始于CD-ROM的中心，逐渐向外沿展开20,,（2）扇区 CD-ROM的扇区结构很复杂，数据存放的物理格式类似于CD-DACD-ROM的光道是一条螺旋线，有3种物理扇区方式，即扇区方式0、扇区方式1和扇区方式221,5.4.2.3 CD-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150KBpsCD-ROM驱动器的倍速均是指单倍速的倍数，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 2数据传输速率 此指标与标称速度密切相关标称速度由数据传输速率换算而来，CD-ROM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）150KBps例如，56的数据传输速率为56150KBps=8400KBps不过随着CD-ROM驱动器速度的提高，单纯的数据传输速率已不能衡量CD-ROM驱动器的整体性能，而由寻道时间和数据传输速率结合派生出的两个子项内圈传输速率（Inside Transfer Rate）和外圈传输速率（Outside Transfer Rate）也左右着CD-ROM驱动器的性能。

22,3读盘（旋转）方式 光盘在CD-ROM驱动器电动机的带动下高速旋转，激光读取头在光盘表面横向移动，读取存储在光盘数据轨道上的数据电动机带动光盘旋转通常采用两种方式：一种是改变光盘转速，另一种是改变数据传输速率这两种方法各有优缺点如果采用改变光盘转速的设计方式，在读取数据的速度上不可能达到真正的高速运行；而采用改变数据传输速率的设计方式，虽然可以得到最高速度，但无法得到始终如一的速度 （1）恒定线速度（Constant Linear Velocity，CLV）方式 （2）恒定角速度（Constant Angular Velocity，CAV）方式 （3）局部恒定角速度（Partial-Constant Angular Velocity，P-CAV）方式,23,4纠错能力 纠错能力，即读“烂”盘能力纠错能力是CD-ROM驱动器一项很重要的指标有的CD-ROM驱动器刚买的时候读盘能力还不错，可越用越糟糕，质量稍差的光盘根本不认，所以要使用纠错能力强的CD-ROM驱动器 5CPU占用率 CPU的占用率可以反映CD-ROM驱动器BIOS的水平好的产品可以尽量减少CPU占用率，这实际上是一个编写BIOS的软件算法问题。

当然，这只对质量比较好的盘片有效，如果碰上“烂”盘，CPU占用率会直线上升所以如果想节约宝贵的时间，必须选购那些读盘能力较强且CPU占用率低的CD-ROM驱动器24,6寻道时间（Seek Time） 寻道时间是CD-ROM驱动器中激光头从开始寻找到找到所需数据花费的时间，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Buffer Memory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起来，然后一次性进行传输和转换，目的是解决CD-ROM驱动器与计算机其他部件速度不匹配的问题缓存最少要有128KB容量，现在的CD-ROM驱动器一般是256KB或者512KB的当然，缓存容量越大越好25,8接口 目前，常用的CD-ROM驱动器接口有IDE接口和SCSI接口与IDE接口的CD-ROM驱动器相比，SCSI接口的CD-ROM驱动器占用的CPU资源较少，对于同样的任务，性能自然要好得多但是，现在大多数主板只集成了IDE接口，SCSI接口卡要另外购买 9Ultra DMA 33/66 Ultra DMA 33/66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33MBps，比PIO Mode 4模式快了一倍。

如今的高倍速CD-ROM驱动器都支持这个标准26,,,27,5.4.3 CD-RW驱动器,9.3.1 CD-RW驱动器的类型和外部结构 1CD-RW驱动器的类型 根据外形，可分为内置式和外置式两种 根据接口，可分为IDE、SCSI、并口、USB、IEEE 1394接口等 根据速度 2CD-RW驱动器的外部结构 CD-RW驱动器的外观与CD-ROM驱动器几乎一样，其控制面板上的按键、插孔的作用，背面的接口，也都与CD-ROM驱动器相同，如图9-5所示28,5.4.3.2 CD-RW驱动器的工作原理 1CD-R的工作原理 许多人把刻录操作说成烧录，这生动形象地说出了刻录的工作原理CD-R盘片是在聚碳酸酯制成的片基上喷涂了一层染料层在刻录CD-R盘片时，通过大功率激光照射在染料层上形成一个个平面和凹坑,被烧录过的区域产生了化学反应可以反射光，而没有烧录过的区域则无法反射光驱在读取这些平面和凹坑的时候就能够将其转换为0和1信号由于染料层分解后不能复原，这种变化是一次性的，所以CD-R只能写入一次，不能重复写入29,2CD-RW的工作原理 CD-RW驱动器可以兼容CD-ROM和CD-RCD-RW盘片的记录层被两层电介质层夹在中间，电介质层的作用是，在写操作时，吸收从相位改变层发出的额外热量。

在CD-R盘片有机染料记录层的位置上，CD-RW盘片使用一层银、铟、硒或碲的晶体混合物，这种混合物在不同的温度下能够呈现出结晶和非结晶两种状态，等同于CD-R的平面和凹坑当刻录和复写时，CD-RW驱动器通。