光盘驱动器

光盘驱动器

在介绍光盘驱动器之前，有必要先了解一下光盘的概念。

光盘

光盘作为软盘的替代者，不仅存储容量大、稳定性好，而且不易损坏，便于携带。光盘可分为CD 、DVD 以及蓝光盘。

CD ：在CD 格式中，人们熟悉的一个或许是音乐CD ，CD 英文全称为Compact Disc,它的直径是12cm ，是使用聚碳酸酯透明树脂制作的存储盘，盘面内部有很薄的铝板，数据就存储在这个地方。CD 的两面有很多螺旋型的细槽，这些槽叫做pit ，没有槽的平面部分叫做land ，数据通过pit 和land 重复存储，CD 可以分为存有数据的部分、开始记录数据的部分和结束部分，具体可分为如图所示的5个部分。

1中孔：用来固定盘面，以及用于旋转的孔，直径为15mm 。

2固定区域：用来固定中孔和数据区域的部分，直径为30mm 。

3：开始区域：记录CD 上存储的数据地址的区域，也叫做Lead-In

Area 。相当于音乐CD 上面记录音乐地址和各个曲目的演奏时间，

相当于书的目录，若这个部分受损，不仅不能读入CD 中的数据，

还不能识别CD ，直径为46~50 mm 。

4程序区域：若是音乐CD ，此处是存储音乐数据的地方，若是

视频CD ，这里存储动态影像，若是程序CD ，则存储安装文件

等数据，直径为50~116mm 。

5结束区域：实际数据的结束区域到CD 的边缘有0.5mm 的距离，

这个区域也叫做Lead Out Area 。

CD 大致可以分为四种，出厂时就存储好数据的CD 、可以用CD-RW 驱动器等刻录设备记录数据的CD-R 、CD-RW 和可以存储电影等大量数据的DVD 。

各种CD 的特点 名称

特点 工厂CD 工厂CD 是由基盘、反射层、保护层、和印刷层组成，通过激光

束照射以后的反射光线读取数据。

CD-R CD-R 只可以存储一次数据，由4~5层组成。CD-R 的最底层是聚

碳酸脂，上面有凹槽。这些凹槽会防止CD-RW 刻录机的激光头

将发出的激光发射到错误的地方。

CD-RW

CD-RW 采用了相变方式。即利用特殊能量改变物质相位的方法，

CD-RW 驱动器用强激光束记录信息，可以通过强度不同的激光

束溶解和固化这个合金形式的燃料，从而达到写入和擦除的目

的，这种过程可以重复一千次左右。 DVD ：DVD 的中文意思为“数字多功能光盘”或“数字视频光盘”。直径为12cm ，外观与CD 类似，从侧面观察可以发现DVD 是由两张0.6mm 的盘面叠加在一起的，制作技术也与CD 相同，但是能存储CD14倍容量的信息，速度也快8倍左右。DVD 的pit 大小是0.4um ，

CD是0.83um。DVD的pit之间的距离是0.74um，而CD的为1.6um。Pit小，轨道之间距

离近，意味着信息记录密度相对高一些。在DVD介质中，DVD-R、DVD-RAM和DVD-RW

都是可以记录的介质，除了DVD-R外，都可以进行反复的记录。DVD-R：使用单面进行存

储时，直径为12cm的光盘存储容量是3.95GB，直径为8cm的光盘存储容量是1.23GB，兼

容性较好。DVD-RW：可以进行多次记录和擦除。使用了与CD-R相同的相变化合物，可以

进行1000次左右的记录，DVD-RW只在凹槽中记录数据，使用波长为635nm的激光。

DVD-RAM：可以进行读写的DVD介质，可以进行10000次左右的记录，DVD-RAM可以

在盘面凸出的land和凹下去的groove中记录数据。利用650nm波长的激光束记录数据。

CD与DVD的比较：它们最大的差异在激光，CD使用的是波长为780nm的激光束，DVD

使用的是波长为635~650nm的激光束，DVD用到的激光波长短，介质厚度只有0.6mm，能

用透镜聚集到更小的区域，也能存储更多的数据。DVD的制作叠加了两张盘，厚度与CD

的1.2mm相同。一张DVD的单面存储量是4.7GB，因为DVD是两层结构，可以在两面存

储数据，最大存储量可以达到17GB，这个存储量是CD的26倍，速度上，DVD的一倍速

是1350KB/s，比CD的8倍还要高些。

CD和DVD的参数比较

CD DVD

直径（cm）12 12

厚度(mm) 1.2 1.2(两张，每张0.6mm)

激光束波长(nm) 780~790 635~650

pit大小(um) 0.83 0.4

轨道间距(um) 1.6 0.74

层数(层) 1 1~4

存储容量(GB) 0.63~0.78 4.7~17

数据传送速度(KB/s) 153.6 1350

各种光盘驱动器

光盘驱动器是平常所说的光驱，作为一种读取光盘信息的设备，一般常见类型有CD-ROM、

DVD-ROM、Combo、DVD±RW，CD-ROM出现较早，已经被DVD-ROM取代，但CD光

盘仍然是使用量最大的介质。DVD-ROM是若干个电子和电影联盟技术折衷的产物，拥有更

高的读取速度和更大存储量，以及区域等安全手段，广泛应用在数据存储和音/频领域中。

前面板特性是指光驱在其前部面板上所带的开仓键、CD播放键、音量调节钮、耳机插孔等。

从第一代光驱发展到现在，光驱可以分为CD-ROM驱动器、CD-RW驱动器、DVD-ROM驱

动器、Combo驱动器、DVD刻录机五种。

各种光驱功能的比较

光驱类型CD-ROM驱动器CD-RW驱动器DVD-ROM驱动器Combo驱动器DVD刻录机播放一般CD 能能能能能

播放CD-R 能能能能能

播放CD-RW 否能否能能

记录CD-R/RRW 否能否能能

播放DVD 否否能能能

记录DVD 否否否否能

接口类型

光驱的接口是驱动器与系统主机的物理接口，它是从驱动器到计算机的数据传输途径，不同的接口也决定着驱动器与系统间数据传输速度，接口类型主要有：ATA/ATAPI接口、USB 接口、IEEE1394接口、SCSI接口、并行接口等。A TA/ATAPI接口的驱动器也叫增强IDE （EIDE）接口驱动器，它是在IDE接口上的扩展，大多数的光驱都是通过ATA/ATAPI接口连接在主机上的；USB接口的驱动器通常也被叫做移动光驱，类似移动硬盘，是通过USB 接口来传输数据的；IEEE1394接口和USB接口一样，也支持外设热插拔，可为外设提供电源，省去了外设自带的电源，能连接多个不同设备，支持同步数据传输；SCSI接口为光驱提供了强大、灵活的连接方式，还提供了很高的性能，可以有7个或更多的驱动器连接在一个SCSI适配器上，但其价格昂贵；并行端口的光驱，其数据传输率很低，基本被淘汰。

缓存容量

光驱都带有内部缓冲器或高速缓存存储器。缓冲器是实际的存储芯片，安装在驱动器的电路板上，在发送数据给PC之前可能准备或存储更大的数据段。CD/DVD典型缓冲器的大小为128KB（具体的驱动器可在可小），可刻录CD或DVD的驱动器一般具有4MB以上的大容量缓冲器，用于防止缓存欠载错误，还可以使刻录工作平稳、写入恒定，同时缓冲可以保证PC以固定速度接收数据，光驱读取数据时，首先在缓存里寻找，在缓存中没有找到会去光盘上寻找，大容量的缓存可以预先读取大量的数据。驱动器读取速度越快，就有更多的缓冲存储器，以支持更高的传输速率。在刻录机或Combo产品上，刻录光盘时，系统会把需要刻录的数据预先读取到缓存中，然后再从缓存读取数据进行刻录，缓存就是数据和刻录盘之间的桥梁。由于制造成本，缓存不可能制作到足够大，但适量的缓存容量也是选择光驱需要考虑的。

光驱载入片的方式

包括托盘式、翻盖式和吸入式三种，托盘式是最为常见的光驱盘片载入方式，按下光驱前面板上的开合按钮，打开光驱仓门，会弹出一个托盘，盘片就可以放在该托盘上，托盘会把盘片载入到光驱内部。翻盖式光驱属于少部分外置式光驱，使用时光驱上部翻盖打开，用户就可以直接把盘片放入光驱，合上翻盖就能正常读取了，使用起来比较方便。吸入式光驱取消了托盘，而机体上带有插孔，手动把盘片插入一半，这种光驱能够直接把插入一半的光盘自动吸入，在弹出时则把光盘弹出2/3，刚好露出光盘中心圆孔，方便取出。（一般内置光驱可以水平或垂直安装，而外置式光驱则不能垂直放置）。

光驱的工作原理

CD-ROM的读取数据原理：CD上的轨道上有很多槽，这些槽叫pit。在螺旋向CD里侧延伸的轨道上，非pit的部分叫做land，意思就是平的部分。CD通过发出的激光束被反射的情况识别0和1，CD-ROM驱动器会跟随轨道发射激光束，根据反射光线读取数据。当激光头数据时，从凹槽到凸起或从凸起到凹槽的变化代表1，而无变化代表0。读取数据时，激光穿过表面透明基片，聚焦在下面反射层的凹槽和凸起上，当激光束在这些凹凸不平的区域上移动时，反射光随之变化，凹槽将光线散射，而凸起则将光线反射回来，几乎无强度损失。由高到低或由低到高的光强变化，表示二进制数据流中的1，而持续一定时间的光强无论是凹槽还是凸起均表示0。购买光驱时，所考虑的光驱是否能准确地从盘片上读取数据，有三个主要因素：1磁道聚焦，即聚焦于适当磁道的能力，保持透镜与反射层之间规定的垂直距离。2径向聚焦，光束停留于某一磁道的能力，保持激光束聚焦于此磁道的中心。3恒定的

数据库，从螺旋状磁道上得到的恒定读出速率。CD-RW的刻录原理：CD-ROM驱动器只能读取数据，CD-RW驱动器可以完成读取和记录两种操作，因此同时装有读取用激光二极管和记录用激光二极管，这个多出的记录用激光二极管是CD-RW驱动器与CD-ROM驱动器在结构上最大的不同，它利用激光束在CD-R或CD-RW介质上记录数据。在CD-RW驱动器上记录数据的步骤如下：1激光头向相对厚而且干净的聚碳酸酯塑料层发出低电压的激光束。2记录激光头沿着密集的宣战槽切下塑料层。被称作ATIP的槽，有着与声音的记录波形类似的连续样式，CD-RW驱动器通过读取波形样式感知激光头位于盘面的哪个部位。3激光头沿着ATIP行进时，通过读取槽的波形提供的信息，控制光盘旋转速度，一般，越到光盘里侧，旋转速度越快。4CD刻录软件将数据以ISO9660（自动修正错误并制作内容的目录）的特殊形式传送到CD，硬盘文件分配表之类的结构，需要这种内容目录。5通过燃料层来吸收特殊波长的层，然后可记录数据的CD-RW驱动器通过低压的激光束读取数据，光盘表面的记号会把激光束反射回激光头方向。6可记录数据的CD-RW驱动器或一般的读取用CD-ROM驱动器通过低压的激光束读取数据，光盘表面的记号会把激光束反射回激光头方向。Combo光驱的工作原理：如需同时读取CD和DVD，需要有相应波长的激光头，开始在一个驱动器中装上与CD、DVD相符的两个激光头，但由于使用两个探头，价格大幅上升，而且激光头之间进行切换时会产生较大噪声和震动，小故障也比较多。之后则只用一个激光头，再加上生成符合CD和DVD波长光线的透镜，这种叫做“全系透镜”的部件可以制作与CD和DVD相符的两个焦点，利用这种“全系透镜”技术的驱动器叫做Combo 驱动器.DVD±RW驱动器：也被称为DVD刻录机，它遵循DVD-Dual规范，此规范没有DVD Multi那样统一的规范，可以让厂商自由发挥。DVD±RW驱动器可以同时兼容DVD-R/RW和DVD+RW这两种规格，使用者就不用担心DVD刻录盘搭配的问题。

写入方式

DVD刻录机刻录不同类型的光盘时采用的写入方式也是不相同的，常用的写入方式有一次写盘、轨道写入、区段写入、飞速写入、多区段写入、数据包写入。

双层刻录

DVD按照记录方式区分，有单面单/双层与双面单/双层的规格，依照规格的不同，会有不同的容量，因此根据容量的不同可将DVD分为四种规格：DVD-5、DVD-9、DVD-10、与DVD-18，常见的有DVD-5和DVD-9盘片。DVD-5的规格，单面单层，资料记录量为4.7GB，DVD-9的规格，单面双层，也就是将资料层增加到两层，中间夹一个半透明反射层，这样读取第二层资料的时候，不需将DVD翻面，直接切换激光读取头的聚焦位置就可以了。理论上说，资料记录量可以提升到9.4GB，由于双层的构造会干扰信号的稳定度，故实际上的最高资料记录量只能够达到8.5GB。支持双层刻录的功能就是指支持单面双层DVD光盘刻录功能，也就是支持DVD-9规格刻录的DVD刻录机（要想实现双层刻录，除了需要刻录机支持外，还要盘片和刻录软件的支持）。

光驱倍速与速度关系

倍速是指CD-ROM驱动器或CD-RW驱动器的速度，最初1倍速的CD-ROM驱动器传输速度是150KB/s，故40倍速的CD-ROM驱动器的传输速度是150*40KB/s=6000KB/s。其倍速越高，读取/写入速度就越快，但同时也会出现震动、噪声和发热问题。