光驅(qū)和可移動存儲設(shè)備

光驅(qū)和可移動存儲設(shè)備1第一頁，共六十三頁，編輯于2023年，星期日6.1.1CD的種類CD自1980年誕生以來，衍生出多種類型的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格。這些標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格書的封面皆以不同顏色分類，包括紅、黃、綠、橘、白和藍皮書，分別定義了CD-DA（DigitalAudio）、CD-ROM（CompactDisc-ReadOnlyMemory）、CD-I（CompactDiscInteractive）、CD-Recordable、VideoCD、Enhanced-CD等標(biāo)準(zhǔn)，如圖6.1所示。圖6.1不同CD標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格的Logo2第二頁，共六十三頁，編輯于2023年，星期日1．CD的尺寸和材質(zhì)CD雖然有多個標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格，但它們的結(jié)構(gòu)和工作原理大同小異。最常見的CD光盤外徑為120mm，厚度1.2mm，如圖6.2所示為80mm和120mm兩種尺寸的光盤。按數(shù)據(jù)寫入的方式，分為大批量生產(chǎn)的CD盤（工廠CD）和個人計算機制作的刻錄盤（CD-R或CD-RW）。（a）（b）圖6.280mmCD光盤（a）和120mmCD光盤（b）3第三頁，共六十三頁，編輯于2023年，星期日2．CD記錄容量的計算下面以一張工廠CD為例介紹CD的數(shù)據(jù)記錄方法。工廠CD的第二層（即反射層）的制作材料是鐵或鋁，數(shù)據(jù)存儲在這里，光盤上存儲的信息是按一定規(guī)則排列的，其形狀像條條“軌道”，稱為“光軌”，光軌由內(nèi)至外呈螺旋線形狀（類似蚊香圈，見圖6.3），而不是硬盤磁道那樣的同心圓。例如，數(shù)據(jù)光盤內(nèi)在目錄（TOC，TableofContents）中記錄有起始地址的多個連續(xù)邏輯扇區(qū)為一軌；而音樂光盤內(nèi)一首歌曲對應(yīng)一條光軌，如一張音樂CD有15首歌曲，則對應(yīng)15條光軌（也稱CD音軌），光軌最多可達99條。圖6.3光盤螺旋形光軌4第四頁，共六十三頁，編輯于2023年，星期日CD光軌分為許多“扇區(qū)”（或稱“塊.”），標(biāo)準(zhǔn)速度（1X倍速）下，光驅(qū)的激光頭每秒讀取75個扇區(qū)。光盤規(guī)格不同，每個扇區(qū)儲存的信息（用戶數(shù)據(jù)）量也不同。表6.1為常見的幾種光盤規(guī)格的扇區(qū)大小。以CD-ROM的扇區(qū)大小2048B來計算，CD的1X倍速就是每秒讀取2048B×75=150KB的數(shù)據(jù)，即1X倍速=150KB/s。光盤類型扇區(qū)中用戶數(shù)據(jù)（字節(jié)）CD-DA2352CD-ROM2048VIDEOCD2336表6.1光盤扇區(qū)大小5第五頁，共六十三頁，編輯于2023年，星期日3．CD記錄數(shù)據(jù)的原理光軌上凹陷下去的部分稱為“坑”或“凹坑”（Pit），沒有凹陷的平面部分稱為“岸”或“平面”（Land），如圖6.4所示。圖6.4光盤反射層上的“坑”和“岸”6第六頁，共六十三頁，編輯于2023年，星期日CD驅(qū)動器依據(jù)激光在Pit/Land上反射信號的變化情況讀取相應(yīng)的二進制數(shù)據(jù)，例如，Pit/Land之間反射信號變化時表示二進制位1，信號保持不變表示0（見圖6.5）。這樣，“坑”和“岸”就具有了記錄二進制信息的作用。圖6.5Pit和Land記錄數(shù)據(jù)的方法7第七頁，共六十三頁，編輯于2023年，星期日根據(jù)CD盤面上的信息分布方式，CD數(shù)據(jù)記錄面分為導(dǎo)入?yún)^(qū)、數(shù)據(jù)記錄區(qū)和導(dǎo)出區(qū)三部分。如圖6.6所示，CD光盤中間沿徑向到邊緣可分為以下區(qū)域：圖6.6CD光盤的區(qū)域劃分8第八頁，共六十三頁，編輯于2023年，星期日

中孔：15mm直徑，用來在光驅(qū)托盤上固定光盤。

固定區(qū)：15～46mm的透明圓環(huán)區(qū)域，該部分為空白，可以打印一些品牌信息。

導(dǎo)入?yún)^(qū)：有一條信息光軌，稱為導(dǎo)入光軌（Lead-inTrack），其中存放數(shù)據(jù)記錄區(qū)的索引地址和光盤規(guī)格等信息，如音樂光盤中的歌曲目錄、長度等，該部分損壞將導(dǎo)致無法定位數(shù)據(jù)記錄區(qū)。

數(shù)據(jù)記錄區(qū)：存儲相應(yīng)的數(shù)據(jù)，如計算機程序、影像資料、音樂歌曲等。

導(dǎo)出區(qū)：只有一條信息光道，稱為導(dǎo)出光道（Lead-outTrack），表示數(shù)據(jù)記錄區(qū)到此結(jié)束，導(dǎo)出區(qū)后沒有其他信息。9第九頁，共六十三頁，編輯于2023年，星期日1．CD-R的工作原理CD-R具有刻錄功能，CD-R刻錄盤徑向截面從反面（即亮面，或數(shù)據(jù)面）到正面共有4～5層，如圖6.7所示。

圖6.7CD-R光盤的結(jié)構(gòu)第一層是聚碳酸酯注塑成型的透明基盤。第二層是在襯盤上鍍的一層很薄的有機染料層，也稱記錄層，該層決定了CD-R是否能夠記錄數(shù)據(jù)。第三層是用抗腐蝕材料，如金箔或銀箔制作的反射層。第四層是涂漆保護層，用來保護反射層。第五層是用吸墨材料做的印刷層（也稱標(biāo)簽層），用戶可用噴墨打印機在CD-R印刷面上打印個性化信息，也可用軟筆進行標(biāo)注；如果該層為特制的“光雕”介質(zhì)層，則可用光雕刻錄機的激光“雕刻”功能在“光雕”介質(zhì)層上制作光刻封面。10第十頁，共六十三頁，編輯于2023年，星期日2．CD-RW的工作原理CD-RW的記錄層介于上、下兩個絕緣層之間，下絕緣層用于在刻錄期間將相變層多余的熱量散發(fā)出去。與CD-R光盤使用的基于染料的記錄層不同，CD-RW記錄層通常使用由銀、銦、銻和碲構(gòu)成的晶狀物（相變材料）。CD-RW驅(qū)動器采用一種名為光相變的技術(shù)，相變材料加熱到一定的溫度，冷卻后會變成晶狀物，但如果加熱到更高的溫度，再次冷卻后就會變成非晶體。晶狀物區(qū)使金屬層可以更好地反射激光，而非晶狀物部分有效吸收激光，因此不具有反射效應(yīng)。如圖6.8所示為CD-RW光盤的結(jié)構(gòu)。圖6.8CD-RW光盤的結(jié)構(gòu)CD-RW設(shè)備采用三種不同的激光功率在記錄層上實現(xiàn)這些效果：

最高功率，稱為“WritePower”，在記錄層上創(chuàng)建一種非結(jié)晶（吸收激光）狀態(tài)。

中間功率，稱為“ErasePower”，將記錄層熔化，并轉(zhuǎn)換成反射結(jié)晶狀態(tài)。

最低功率，稱為“ReadPower”，不能改變記錄層的狀態(tài)，用于讀取數(shù)據(jù)。11第十一頁，共六十三頁，編輯于2023年，星期日6.2.1DVD與CD的異同DVD（DigitalVideoDisk，數(shù)字視頻光盤）技術(shù)集計算機、光學(xué)記錄技術(shù)和影視技術(shù)為一體，其目的是滿足人們對大容量、高性能、高質(zhì)量數(shù)字媒體存儲的需求。DVD制作技術(shù)與CD基本相同，大小一般也為120mm，厚度為1.2mm，但是能存儲相當(dāng)于CD數(shù)倍甚至十幾倍的數(shù)據(jù)，速度也有數(shù)倍的提高。DVD相比CD的主要區(qū)別如下：圖6.9CD光盤（a）和DVD光盤（b）的坑間距對比12第十二頁，共六十三頁，編輯于2023年，星期日

更小的Pit（見圖6.9）和更短的波長：CD的最小坑長度為0.834μm，采用波長為780～790nm的激光讀取數(shù)據(jù)，而DVD的最小坑長度僅為0.4μm，采用波長為635～650nm的激光讀取數(shù)據(jù)。

更多的光軌：CD光軌間距為1.6μm，DVD光軌間距為0.74μm，這意味著DVD擁有比CD更多的光軌，實際上如果展開盤面上的光軌，CD有5.44km長，而DVD則長達11.84km。

兩層拼合：實際上，每片DVD數(shù)據(jù)盤只有0.6mm厚，為了達到標(biāo)準(zhǔn)的1.2mm厚度以保證質(zhì)量并兼容CD，DVD盤都是兩片拼合的。一層0.6mm的DVD盤基加上一層0.6mm的透明保護層，這種單面單層的DVD便是DVD-5，簡稱D5，它具有標(biāo)準(zhǔn)的DVD容量4.7GB；將兩層DVD盤基“背靠背”拼合粘在一起，便成了雙面單層的DVD-10，它的容量是4.7GB的兩倍，為9.4GB。

更快的速度：DVD規(guī)定，在1X倍速時，1秒鐘要讀676個扇區(qū)，按每扇區(qū)2048B計算，DVD1X倍速=1350KB/s，而CD1X倍速僅為150KB/s。DVD的1X倍速大約相當(dāng)于CD的8X倍速。13第十三頁，共六十三頁，編輯于2023年，星期日1．按DVD的格式分類DVD最初的格式是只讀型的，即數(shù)據(jù)信息只能在工廠里記錄一次，包括以下幾種格式（見圖6.10）。DVD-ROM：用于記錄數(shù)據(jù)，包括計算機應(yīng)用的多媒體數(shù)據(jù)，用途類似于CD-ROM。DVD-Video：用于記錄家庭影音設(shè)備或DVD-ROM驅(qū)動器播放的視頻信息，用途類似于VideoCD，而DVD-Video格式還具有版權(quán)保護功能。DVD-Audio：用于記錄高品質(zhì)多音軌音頻，用途類似于AudioCD。圖6.10不同規(guī)格DVD的Logo14第十四頁，共六十三頁，編輯于2023年，星期日2．按盤片的容量分類DVD光盤采用兩層拼合，每片DVD盤基只有0.6mm厚，基本存儲容量為4.7GB，通過不同的組合，有不同的DVD規(guī)格。表6.2為目前較常用的DVD格式及其容量。我國市面上比較常見的是DVD-5和DVD-9格式的DVD影碟（DVD-10和DVD-18在美國居多）。每面2層的DVD盤，為DVD±RDL（DualLayer）、DVD-RDL和DVD+RDL規(guī)格。格式類型每面層數(shù)容量DVD-Video和DVD-ROMDVD-514.7GBDVD-928.5GBDVD-1029.4GBDVD-18217GBDVD-RAM（DVD-VR）14.7GB29.4GBDVD-R/+R14.7GB29.4GBDVD-RW/+RW14.7GB表6.2常用DVD格式及其容量15第十五頁，共六十三頁，編輯于2023年，星期日市場上有三種可擦寫DVD規(guī)格：DVD論壇（DVDForum）的DVD-RAM和DVD-R/RW，以及DVD聯(lián)盟（DVDAlliance）的DVD+R/RW。DVD-R（見圖6.11（a））的刻錄原理與CD-R類似，也是用激光照射光盤染料層，利用反射原理記錄數(shù)據(jù)，不同點在于染料成分不同。不同的染料對激光的敏感程度不一樣，因此數(shù)據(jù)的保存時間和記錄精度也不同。目前刻錄盤所用的主要染料有PTC（酞菁）和AZO（偶氮）兩種，前者價格低廉，市場上常見的CD-R都使用它；后者在數(shù)據(jù)記錄精度和保存時間上有明顯的優(yōu)勢，主要用于DVD-R盤片的生產(chǎn)。DVD-RW（見圖6.11（b））的刻錄原理與CD-RW類似，也采用相位變化的讀/寫技術(shù)。（a）（b）圖6.11DVD-R（a）和DVD-RW（b）16第十六頁，共六十三頁，編輯于2023年，星期日1．DVD-R/RW規(guī)格DVD-R/RW是由日本先鋒（Pioneer）公司主導(dǎo)的規(guī)格，并得到DVD論壇的大力支持，該產(chǎn)品最初定位于消費類電子產(chǎn)品，主要提供類似VHS錄像帶的功能，可為消費者記錄高品質(zhì)多媒體視頻信息。2．DVD-RAM規(guī)格

DVD-RAM（見圖6.12）是日立、松下和東芝等廠商率先開發(fā)的一種可擦寫DVD標(biāo)準(zhǔn)，是最先問世的、可擦寫的DVD規(guī)格，其特點是：格式化時間很短（不足1分鐘），容量最高可達9.4GB，最初是為了滿足PC用戶備份數(shù)據(jù)的需要而開發(fā)的。與連續(xù)讀取的DVD視頻光盤不同，DVD-RAM采用隨機訪問的讀/寫方式（同樣使用相變記錄方式），使用起來更加方便。圖6.12DVD-RAM17第十七頁，共六十三頁，編輯于2023年，星期日3．DVD+R/RW規(guī)格DVD+R/RW是DVD+RWAlliance組織（與DVD論壇相抗衡的另一DVD標(biāo)準(zhǔn)制定組織）研發(fā)的，DVD+R被稱為DVDRecordable（可記錄式DVD），DVD+RW被稱為DVDReWritable（可復(fù)寫式DVD）。DVD+RW標(biāo)準(zhǔn)在制定之初就定位于消費類電子產(chǎn)品及計算機光存儲產(chǎn)品，所以它既有DVD-RAM的易用性，又提高了DVD-RW的兼容性。雖然DVD+RW的格式化時間比較長，但是由于其能夠在后臺格式化，且格式化過程中就可以開始刻錄數(shù)據(jù)，這樣就提高了DVD+RW的刻錄速度。18第十八頁，共六十三頁，編輯于2023年，星期日

Blu-rayDisc（BD，俗稱藍光光盤或藍光DVD），是DVD的下一代光盤格式之一，用以存儲高品質(zhì)的影音及超大容量的數(shù)據(jù)。藍光光盤是“藍光光盤聯(lián)盟”（Blu-rayDiscAssociation，BDA）策劃的光盤規(guī)格，并以SONY公司為首于2006年開始全面推出相關(guān)產(chǎn)品。Blue-ray（藍光）由于“在英語國家流于通俗、口語化，并具有說明性意義”而不能構(gòu)成注冊商標(biāo)申請的許可，因此藍光聯(lián)盟將Blue去掉一個e，使用Blu-rayDisc注冊商標(biāo)（見圖6.13）。圖6.13藍光DVDLogo19第十九頁，共六十三頁，編輯于2023年，星期日藍光光盤外形和普通DVD、CD相同，不同的是，當(dāng)前流行的DVD采用波長為650nm的紅色激光（稱紅光DVD）和廣角鏡頭上比率為0.6的數(shù)字光圈聚焦鏡頭，盤片厚度為0.6mm。而藍光DVD技術(shù)采用波長為450nm的藍紫色激光，通過0.85的數(shù)字光圈，成功將聚焦的光點尺寸縮小到更小的程度。此外，藍光DVD的盤片采用了0.1mm厚的光學(xué)透明保護層，以減少盤片在轉(zhuǎn)動過程中由于傾斜而造成的讀/寫失常，這使得盤片數(shù)據(jù)的讀/取更加容易，并為極大地提高存儲密度提供了可能。圖6.14為藍光與紅光DVD比較示意圖。圖6.14藍光DVD（a）與紅光DVD（b）比較示意圖20第二十頁，共六十三頁，編輯于2023年，星期日HD-DVD（見圖6.15）是不同于藍光的另一種技術(shù)，2008年2月19日，隨著HD-DVD領(lǐng)導(dǎo)者東芝公司宣布將在3月底退出所有HD-DVD相關(guān)業(yè)務(wù)，持續(xù)10年的下一代光盤格式之爭正式畫上句號，最終由SONY公司主導(dǎo)的藍光勝出。表6.3為藍光DVD和HD-DVD的比較。圖6.15HD-DVD的Logo21第二十一頁，共六十三頁，編輯于2023年，星期日6.3.1光驅(qū)的分類1．按光盤的存儲技術(shù)分類光驅(qū)可分為CD-ROM（只讀光盤）驅(qū)動器、CD-R（可寫光盤）驅(qū)動器、CD-RW（可復(fù)寫光盤）驅(qū)動器、DVD-ROM（DVD只讀光盤）驅(qū)動器、Combo光盤驅(qū)動器（兼容DVD-ROM和CD-RW）、DVD刻錄機（DVD±R/RW、DVD-RAM）等，其外觀如圖6.16所示。圖6.16CD-ROM（a）、CD-RW（b）、DVD-ROM（c）、Combo（d）、DVD（e）刻錄機22第二十二頁，共六十三頁，編輯于2023年，星期日不同類型光驅(qū)可以讀取或?qū)懭氩煌獗P，表6.4是各類光驅(qū)功能一覽表。CD-ROMCD-RWDVD-ROMComboDVD±R/RW讀取CD、CD-R讀取CD-RW一般可以一般可以寫入CD-R/RW××讀取DVD××寫入DVD××××表6.4各類光驅(qū)功能一覽表23第二十三頁，共六十三頁，編輯于2023年，星期日藍光Combo驅(qū)動器和藍光刻錄機（見圖6.17）用于讀取藍光DVD和刻錄藍光DVD，并兼容所有藍光DVD之前的光盤格式（HD-DVD除外）。它支持藍光DVD的讀取和藍光以外格式的刻錄，而藍光刻錄機則支持所有格式光盤的讀取和刻錄。

（a）

（b）圖6.17藍光Combo（a）和藍光刻錄機（b）24第二十四頁，共六十三頁，編輯于2023年，星期日2．按光驅(qū)的放置方式分類根據(jù)光盤驅(qū)動器是否放在機箱內(nèi)部，可將光驅(qū)分為：內(nèi)置式光盤驅(qū)動器和外置式光盤驅(qū)動器。圖6.16均為內(nèi)置光驅(qū)。圖6.18為常見外置光驅(qū)的外觀。（a）（b）圖6.18外置光驅(qū)（a）和背面的接口（b）25第二十五頁，共六十三頁，編輯于2023年，星期日3．按光驅(qū)的速度分類光驅(qū)的速度按倍速計算，標(biāo)準(zhǔn)1X倍速DVD為1350KB/s，CD為150KB/s。根據(jù)功能不同分為讀取速度、刻錄速度和復(fù)寫（RW）速度，單位都是倍速。目前市面上主流的DVD光驅(qū)基本上都是16X，DVD光驅(qū)具有向下兼容性，也可讀取CD，但速度一般小于CD-ROM最大的52X倍速。4．按光驅(qū)的接口分類按光驅(qū)的接口分為IDE口、SATA口、IEEE1394口、USB口等，如圖6.19所示。IDE、SATA接口主要應(yīng)用于內(nèi)置光驅(qū)，而外置光驅(qū)一般都配有USB或IEEE1394接口。隨著價格的下降，CD-ROM、CD-RW、DVD-ROM、Combo驅(qū)動器將逐步退出市場，DVD刻錄機正逐漸成為PC的標(biāo)配部件。（a）（b）（c）圖6.19光驅(qū)接口SATA（a）、IDE（b）、B-TypeUSB（方口）（c）26第二十六頁，共六十三頁，編輯于2023年，星期日1．光驅(qū)的控制面板如圖6.20所示是一塊普通的內(nèi)置式CD-ROM驅(qū)動器控制面板，其各部分名稱及作用如下：

耳機插孔：連接耳機或音箱，可輸出AudioCD音樂。

音量調(diào)節(jié)旋鈕：調(diào)節(jié)輸出的CD音樂音量的大小，有的CD-ROM用兩個按鍵代替旋鈕。

光盤托架：放置光盤。

指示燈：燈亮?xí)r，表示驅(qū)動器正在讀取數(shù)據(jù)；不亮?xí)r，表示驅(qū)動器沒有讀取數(shù)據(jù)。

應(yīng)急退盤孔：當(dāng)斷電或其他非正常狀態(tài)下，插入曲別針，將光盤托盤“捅”出來。

打開/關(guān)閉/停止鍵：控制光盤托架的進、出。如果正在播放CD，將停止播放。

播放/快進鍵：直接使用控制面板播放AudioCD。圖6.20光驅(qū)控制面板組成27第二十七頁，共六十三頁，編輯于2023年，星期日2．光驅(qū)的背面幾乎所有光驅(qū)的背面都一樣，如圖6.21所示，它有下面幾個接口：圖6.21IDE光驅(qū)背面接口

電源插座：使用與IDE硬盤相同的4針D型電源線。

數(shù)據(jù)線插座：連接數(shù)據(jù)線，數(shù)據(jù)線的另一端連接主板。

主/從/CSEL模式跳線：設(shè)置IDE設(shè)備的主/從位置，與IDE硬盤的跳線功能相同。

模擬音頻輸出連接口：用4針模擬音頻線與聲卡CD-IN接口連接，可實現(xiàn)AudioCD的播放。

數(shù)字音頻輸出接口：通過兩芯的數(shù)字音頻線將光驅(qū)背后的AudioDigital（數(shù)字音頻輸出）接口與聲卡的CDS/PDIF接口相連，即可通過聲卡的DAC將數(shù)字音頻轉(zhuǎn)換成模擬聲音輸出，可大幅提高信噪比；也可連接數(shù)字音箱等設(shè)備。28第二十八頁，共六十三頁，編輯于2023年，星期日3．光驅(qū)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)由于光驅(qū)集光、電、機技術(shù)于一體，內(nèi)部結(jié)構(gòu)非常復(fù)雜，總體上看，它主要由控制電路和機芯組成，其機芯結(jié)構(gòu)如圖6.22所示。圖6.22光驅(qū)機芯結(jié)構(gòu)29第二十九頁，共六十三頁，編輯于2023年，星期日

激光頭組件：包括激光頭、聚焦透鏡等組成部分，配合齒輪機構(gòu)和導(dǎo)軌等機械部分，根據(jù)系統(tǒng)信號讀取光盤數(shù)據(jù)，并通過數(shù)據(jù)電纜將數(shù)據(jù)傳輸?shù)娇刂齐娐贰?/p>

主軸電動機：壓緊光盤后，帶動光盤高速旋轉(zhuǎn)（見圖6.23）。

光盤托架：通過光盤托架輸送光盤。（見圖6.23）

托架啟動機構(gòu)：控制光盤托架的進出和主軸電動機的啟動（見圖6.23）。

（a）（b）圖6.23主軸電動機（a）和托架啟動機構(gòu)（b）30第三十頁，共六十三頁，編輯于2023年，星期日

內(nèi)部機芯：主要有“塑料制”與“鋼制”兩種。

控制電路板：包括主控芯片，輔控芯片、緩存、光驅(qū)固件及各種接口等，如圖6.24所示。圖6.24光驅(qū)控制電路板31第三十一頁，共六十三頁，編輯于2023年，星期日1．讀取CD和DVD的原理如圖6.25所示，讀取光盤時，首先將光盤數(shù)據(jù)面向下對著激光頭，激光發(fā)射器發(fā)出的激光光束通過衍射光柵后，一束普通光束將被衍射成多條細光束，然后再依次通過分光片、校準(zhǔn)波片和聚光物鏡達到盤片的表面，呈匯聚狀的各條細光線會分別透過盤片表面透明基片，聚焦在反射層的凹凸不平的光道上。從光盤反射層反射回來的各條光束又依次通過聚光物鏡和校準(zhǔn)波片，被分光片反射后接收，最后由多光束探測器來分辨這些數(shù)據(jù)信號。圖6.25光驅(qū)激光頭讀取數(shù)據(jù)原理32第三十二頁，共六十三頁，編輯于2023年，星期日2．寫入CD-R的原理前面已經(jīng)介紹了CD-R/RW光盤的組成原理。CD-R盤片是在聚碳酸酯制成的片基上噴涂了一層染料層。在刻錄CD-R盤片時，CD刻錄機通過大功率激光照射CD-R盤片的染料層，使部分染料受熱分解。當(dāng)加熱到臨界溫度時，在染料層上形成一個個岸（Land）和坑（Pit），被燒蝕的部分產(chǎn)生了化學(xué)反應(yīng)可以反射光，而沒有燒蝕的部分則無法反射（見圖6.26）。光驅(qū)讀取這些Land和Pit，可以轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號。圖6.26CD-R的“燒錄”33第三十三頁，共六十三頁，編輯于2023年，星期日3．寫入CD-RW的原理CD-RW驅(qū)動器可以刻錄CD-RW，也可兼容CD-ROM和CD-R。在CD-RW驅(qū)動器中，使用了三種不同功率的激光，來完成對CD-RW的三種操作。最高功率的激光用于寫操作，由于溫度相當(dāng)高，所以CD-RW光盤被聚焦部分的晶體會馬上變成一種游離（無組織）狀態(tài)的非晶體，然后刻錄機進行寫入操作。擦除操作使用中等功率的激光，這樣可以熔化記錄層相變材料，并轉(zhuǎn)換成晶體狀態(tài)。在讀盤操作時，則使用功率最低的激光，由于功率太小，記錄層不會產(chǎn)生任何變化。34第三十四頁，共六十三頁，編輯于2023年，星期日1．DVD-ROM、Combo解決CD/DVD兼容性的方法DVD-ROM驅(qū)動器的結(jié)構(gòu)與CD-ROM驅(qū)動器基本相同，只是DVD盤片上存放數(shù)據(jù)信息的凹坑更小，而且非常緊密，軌距也更小，要讀取DVD盤片上的數(shù)據(jù)，需使用頻率較高、波長較短的635～650nm紅外激光器，這樣才能讀取窄軌上的數(shù)據(jù)。Combo為兼容CD/DVD也采用了相似的方法。（1）單激光頭單透鏡雙聚焦。這是目前使用較廣泛的DVD讀取方式。在讀取DVD和VCD/CD盤片時，采用不同波長的激光束（如圖6.27（a）所示）。（2）單激光頭雙透鏡。這也是目前使用廣泛的DVD讀取方式。它采用單一激光頭，兩組聚焦鏡，針對不同類型（DVD和VCD/CD）的盤片選用不同的聚焦鏡來讀?。ㄈ鐖D6.27（b）所示）。35第三十五頁，共六十三頁，編輯于2023年，星期日（3）單激光頭雙激光器。這是目前比較流行的DVD讀盤方式。它在一個激光頭內(nèi)安裝了兩個不同的激光器，分別發(fā)出讀取VCD和CD的780nm波長的激光束，以及讀取DVD的650nm波長的激光束（如圖6.27（c）所示）。（4）雙激光頭雙激光器。它是兩套完全獨立的激光頭讀取系統(tǒng)，一套是用來讀取VCD和CD的780nm激光頭，另一套是用來讀取DVD的650nm激光頭（如圖6.27（d）所示）。圖6.27DVD-ROM和Combor驅(qū)動器激光頭續(xù)盤方式36第三十六頁，共六十三頁，編輯于2023年，星期日2．DVD刻錄機的兼容性

DVD刻錄和CD刻錄原理類似，但光盤材料、構(gòu)成、光驅(qū)激光波長不同，格式化時間、刻錄速度、兼容性、重寫次數(shù)也有差別。根據(jù)前面介紹，可擦寫DVD有三種不同的規(guī)格：DVD-R/RW、DVD+R/RW和DVD-RAM。DVD-Multi（集成DVD-R/RW和DVD-RAM）和DVD-Dual（集成DVD+R/RW和DVD-R/RW）從原理上來說，是三種DVD規(guī)格相互組合而衍生出來的產(chǎn)物。日立（Hitachi）公司于2003年3月率先宣布推出結(jié)合當(dāng)前所有DVD規(guī)格，包括DVD-R/DVD-RW/DVD+R/DVD+RW/DVD-RAM等5種規(guī)格的刻錄機（見圖6.28）。圖6.28全格式支持的DVD刻錄機37第三十七頁，共六十三頁，編輯于2023年，星期日1．倍速和數(shù)據(jù)傳輸速率光驅(qū)讀/寫CD、DVD介質(zhì)的速度都用倍速來表示，但這兩者之間的數(shù)據(jù)傳輸速率是不同的。此外，倍速不僅僅取決于光驅(qū)，還取決于光盤本身支持的倍速。（1）CD的速度。CD的倍速概念適用于對CD的讀/寫/復(fù)寫操作，所有類型的光驅(qū)都可以讀取CD介質(zhì)，標(biāo)準(zhǔn)單倍速相當(dāng)于150KB/s?？啼洐C共有三個速度指標(biāo)：刻錄（寫）速度，復(fù)寫（擦后寫）速度和讀取速度。（2）DVD的速度。DVD的倍速表示對DVD的讀/寫/復(fù)寫操作的速度，由于DVD每單位面積的存儲密度高于CD介質(zhì)，DVD的標(biāo)準(zhǔn)1×倍速為1350KB/s。38第三十八頁，共六十三頁，編輯于2023年，星期日2．讀/寫技術(shù)（1）讀盤旋轉(zhuǎn)方式光盤在光驅(qū)電動機的帶動下高速旋轉(zhuǎn)，激光讀取頭在光盤表面橫向移動（尋道），讀取存儲在光盤數(shù)據(jù)軌道上的數(shù)據(jù)。電動機帶動光盤旋轉(zhuǎn)通常采用三種方式：恒定線速度、恒定角速度方式和局部恒定角速度方式。①恒定線速度（ConstantLinearVelocity，CLV）方式。②恒定角速度（ConstantAngularVelocity，CAV）方式。③局部恒定角速度（Partial-ConstantAngularVelocity，P-CAV）方式。39第三十九頁，共六十三頁，編輯于2023年，星期日P-CAV技術(shù)則是把CAV技術(shù)和CLV技術(shù)合二為一，其特點是：從內(nèi)圈到外圈，一開始采用CAV方式，轉(zhuǎn)速不變，數(shù)據(jù)傳輸速率持續(xù)提高，到指定的切換點時，則轉(zhuǎn)變?yōu)镃LV方式，轉(zhuǎn)速下降，數(shù)據(jù)傳輸速率保持恒定。高倍速光驅(qū)一般都采用P-CAV方式。圖6.29為不同旋轉(zhuǎn)方式下從內(nèi)圈到外圈線速度的變化。圖6.29不同方式下線速度從內(nèi)圈到外圈的變化40第四十頁，共六十三頁，編輯于2023年，星期日有些CD-ROM驅(qū)動器的面板上會標(biāo)出“max”的字樣（見圖6.30），這種光驅(qū)大部分都是CAV或P-CAV方式，在讀取光盤外圈時才能達到“max”速度。圖6.30標(biāo)有max字樣的光驅(qū)41第四十一頁，共六十三頁，編輯于2023年，星期日（2）刻錄旋轉(zhuǎn)方式刻錄機目前的讀/寫方式有4種：CLV、Z-CLV、CAV和P-CAV。如圖6.31所示，1X的DVD寫入4.7GB需60分鐘（DVD的一倍速是1350KB/s），2X是30分鐘，4X約15分鐘，這與理論值基本接近，因為低倍速下可以保證內(nèi)、外圈的線速度基本相同。而8X無法縮短成7.5分鐘，這是因為內(nèi)圈的數(shù)據(jù)寫入是用低倍速，到外圈才用高倍速來寫入，所以16X的寫入時間也不會是1X的1/16，而是1/10左右（約6分鐘）。圖6.31不同倍速下刻錄一張4.7GBDVD所需時間42第四十二頁，共六十三頁，編輯于2023年，星期日（3）光盤數(shù)據(jù)刻錄方式目前光盤刻錄方式主要有整盤刻錄（DiscAtOnce，DAO）和軌道刻錄（TrackAtOnce，TAO）兩種。整盤刻錄完成后，無法繼續(xù)追加數(shù)據(jù)。軌道刻錄方式是將用戶指定的目錄或文件，逐步寫入CD-R或CD-RW中，并允許用戶不斷追加數(shù)據(jù)直至將光盤容量用完。這種方式能給予用戶最大的刻錄自由度，因此是目前使用最廣泛的刻錄方式，但是每一次刻錄數(shù)據(jù)時需在首尾寫入LeadIn和LeadOut標(biāo)記，因此會額外消耗約20MB的光盤空間。43第四十三頁，共六十三頁，編輯于2023年，星期日3．光驅(qū)緩存光驅(qū)緩存（BufferMemory）的作用是提供一個數(shù)據(jù)緩沖區(qū)域，將讀取的數(shù)據(jù)暫時保存，然后一次性進行傳輸，目的是解決光驅(qū)與計算機其他部件速度不匹配的問題。（1）緩存容量。光驅(qū)緩存容量一般在2～8MB。（2）防止緩存欠載技術(shù)。主要的防止緩存欠載技術(shù)（BufferUnderRun-Proof，Burn-Proof）有5種，分別是理光的JustLink（精確連接）、三洋的Burn-Proof（防止緩存欠載）、飛利浦的SeamlessLink（無縫焊接）、OAK的ExactLink和SuperLink技術(shù)。44第四十四頁，共六十三頁，編輯于2023年，星期日Burn-Proof技術(shù)工作原理如圖6.32所示。在進行刻錄時，內(nèi)置記憶芯片跟蹤緩存，當(dāng)緩存數(shù)據(jù)用完時，立刻停止刻錄，等待刻錄機從系統(tǒng)中獲得數(shù)據(jù)并載入緩存中。當(dāng)緩存載滿后，重新開始刻錄工作，缺點是中斷續(xù)接時會造成明顯的時間間隔。圖6.32緩沖區(qū)欠載問題的發(fā)生（a）和Burn-Proof技術(shù)的工作原理（b）45第四十五頁，共六十三頁，編輯于2023年，星期日4．糾錯能力CPU占用率可以反映光驅(qū)的品質(zhì)，好產(chǎn)品擁有好的BIOS算法，可以盡量減少CPU占用率。當(dāng)然，這只對質(zhì)量比較好的盤片有效，如果碰上“爛”盤，CPU占用率會直線上升。糾錯能力，即讀“爛”盤的能力。光驅(qū)要實現(xiàn)糾錯通常采用以下方法：光驅(qū)制造商收集從光驅(qū)讀取眾多的、不同類型的“爛”盤過程中所出現(xiàn)的故障現(xiàn)象，通過分析得出其相應(yīng)的特征，并研制對應(yīng)的解決方案。以后，當(dāng)光驅(qū)遭遇相似的錯誤時就會自動糾正過來，使其變成正確、可讀的數(shù)據(jù)讀出來。46第四十六頁，共六十三頁，編輯于2023年，星期日5．版權(quán)保護技術(shù)為了保護電影、軟件等具有知識產(chǎn)權(quán)的產(chǎn)品，1996年2月，美國電子產(chǎn)品制造商和美國電影協(xié)會向日本DVD硬件制造商提出了強硬要求，提出在DVD的硬件和軟件中加入“DVD防止拷貝管理系統(tǒng)”和“DVD區(qū)域代碼”?！癉VD防止拷貝管理系統(tǒng)”指所有DVD光驅(qū)和DVD影碟機均必須加裝防止拷貝電路，以免侵犯知識產(chǎn)權(quán)；而“DVD區(qū)域代碼”則指在DVD光驅(qū)、影碟機和盤片上編入6個不同的區(qū)域保護代碼，也就是CSS（ContentScramblingSystem，區(qū)域碼保護）。DVD區(qū)域碼限制了DVD光盤可使用的國家或地區(qū)。區(qū)域代碼劃分如下：第1區(qū)：加拿大、美國第2區(qū)：日本、歐洲、中東、埃及、南非第3區(qū)：東南亞、東亞（中國香港、中國臺灣、韓國、泰國、印尼）第4區(qū)：澳大利亞、新西蘭、南太平洋群島、中美洲、墨西哥、南美洲第5區(qū)：非洲、印度、中亞、蒙古、俄羅斯、朝鮮第6區(qū)：中國47第四十七頁，共六十三頁，編輯于2023年，星期日藍光光盤（BD）則采用AACS版權(quán)保護技術(shù)，將分區(qū)簡化為三大區(qū)域：A：北美洲、中美洲、南美洲、韓國、日本和大部分東南亞地區(qū)

B：歐洲、中東、非洲、澳大利亞、新西蘭

C：中國、印度、俄羅斯及其他國家

ABC：全區(qū)碼48第四十八頁，共六十三頁，編輯于2023年，星期日6.4.1USB閃存盤閃存盤由USB接口直接供電，不用驅(qū)動器，不需外接電源，可熱插拔，即插即用，而且存儲容量較大（16MB～8GB不等），讀/寫速度快，保存時間長（達10年之久），可重復(fù)擦寫100萬次以上，耐高低溫，不怕潮，不怕摔，體積小，重量輕，便于攜帶，特別適用于PC間較大容量文件的轉(zhuǎn)移存儲。常見USB閃存盤的外觀如圖6.33所示。圖6.33USB閃存盤的外觀49第四十九頁，共六十三頁，編輯于2023年，星期日1．USB閃存盤的結(jié)構(gòu)閃存盤主要由I/O控制芯片、閃存芯片、電路板和其他電子元器件組成，如圖6.34所示。（1）I/O控制芯片。通常使用的I/O控制芯片按接口標(biāo)準(zhǔn)分為USB1.1和USB2.0兩種。USB控制芯片又分為主機端和設(shè)備端兩部分。主機端部分（USB總線控制器）通常集成在主板的南橋芯片中，與主機端相連的設(shè)備使用的就是設(shè)備端，如閃存盤上的I/O控制芯片。（2）閃存芯片。它是一種半導(dǎo)體電刷新只讀存儲器，因此掉電后仍可以長時間保留數(shù)據(jù)，而且其讀/寫速度比EEPROM更快，成本卻更低。USB閃存盤所標(biāo)稱的可擦寫100萬次以上、數(shù)據(jù)保存10年以上等性能的表現(xiàn)主要就取決于其采用的閃存芯片。圖6.34USB閃存盤的結(jié)構(gòu)50第五十頁，共六十三頁，編輯于2023年，星期日2．USB閃存盤的主要參數(shù)（1）USB接口標(biāo)準(zhǔn)和數(shù)據(jù)傳輸速率。閃存盤使用的是USB（UniversalSerialBus，通用串行總線）接口，其標(biāo)準(zhǔn)有USBl.1和USB2.0兩種。（2）即插即用。對于Windows操作系統(tǒng)來說，只有在Windows98第二版之后才完全支持USB設(shè)備，因此USB閃存盤只有在更高版本的Windows上才能使用。（3）啟動型。在支持USB設(shè)備啟動的主板中，閃存盤可以引導(dǎo)操作系統(tǒng)，將BIOS設(shè)置中的第一啟動設(shè)備設(shè)置為USB-Zip即可。（4）擴展功能?？赏ㄟ^閃存盤中的軟件控制訪問閃存盤的權(quán)限、加密數(shù)據(jù)等。有些閃存盤還有MP3播放、收音機、攝像等功能。51第五十一頁，共六十三頁，編輯于2023年，星期日1．移動硬盤的結(jié)構(gòu)移動硬盤顧名思義是以硬盤為存儲介質(zhì)，強調(diào)便攜性的存儲產(chǎn)品。移動硬盤多采用USB、IEEE1394，eSATA等數(shù)據(jù)傳輸速率較快的接口。用戶也可以DIY組裝移動硬盤，部件包括硬盤、接口轉(zhuǎn)換電路、外殼（硬盤盒）、數(shù)據(jù)連線、電源連線等部分。

（1）硬盤。目前移動硬盤內(nèi)所采用的硬盤類型主要是2.5英寸筆記本電腦硬盤（見圖6.35）和1.8英寸微型硬盤。圖6.35普通2.5英寸筆記本電腦硬盤52第五十二頁，共六十三頁，編輯于2023年，星期日（2）接口轉(zhuǎn)換電路。接口轉(zhuǎn)換電路的作用是實現(xiàn)普通硬盤的SATA或IDE接口到USB接口的轉(zhuǎn)換。在接口轉(zhuǎn)換電路中，主控芯片的型號決定移動硬盤的USB接口規(guī)格標(biāo)準(zhǔn)。某些專業(yè)廠商生產(chǎn)的移動硬盤盤體本身集成了USB轉(zhuǎn)換芯片，這樣的硬盤直接采用USB接口輸出，稱為原生USB硬盤（見圖6.36（a））。由于在盤體電路上直接集成了SATA-USB2.0轉(zhuǎn)換芯片（見圖6.36（b）），免去了硬盤外部的轉(zhuǎn)換電路，可將移動硬盤體積減小1/4左右。（a）（b）圖6.36原生USB硬盤（a）和集成的USB轉(zhuǎn)換芯片（b）53第五十三頁，共六十三頁，編輯于2023年，星期日（3）接口和連線。接口部分包括：電源開關(guān)、電源接口、USB或IEEE1394接口。接口連線包括數(shù)據(jù)線和電源線，數(shù)據(jù)線與計算機USB接口連接，電源線應(yīng)與直流變壓器連接。如圖6.37所示為硬盤盒上的接口。（4）外殼。移動硬盤外殼用于固定硬盤，減少外部震動對硬盤的直接影響，保護硬盤。圖6.37移動硬盤的USB接口和外接電源接口54第五十四頁，共六十三頁，編輯于2023年，星期日2．移動硬盤盒的主要參數(shù)移動硬盤其實是普通IDE/SATA硬盤通過轉(zhuǎn)換裝置與USB等通用接口相連，移動硬盤盒是實現(xiàn)普通硬盤接口到通用接口轉(zhuǎn)換的裝置（見圖6.38）。當(dāng)前市場上移動硬盤盒的基本結(jié)構(gòu)相似。圖6.38移動硬盤盒內(nèi)部55第五十五頁，共六十三頁，編輯于2023年，星期日（1）移動硬盤盒的尺寸。由于硬盤的尺寸有3.5、2.5和1.8英寸，移動硬盤盒按其支持硬盤的尺寸也分為3.5、2.5（還分為薄盤和厚盤兩種）和1.8英寸三種標(biāo)準(zhǔn)。（2）接口類型和數(shù)據(jù)傳輸速率。移動硬盤盒接口方式主要有USB、IEEE1394等。（3）移動硬盤盒的電源。USB接口和IEEE1394接口本身可以提供電源，USB端口提供的電源是5V/500mA，對于一般的2.5英寸硬盤還可以應(yīng)付，而3.5英寸硬盤的功耗較大，必須采用外接電源。圖6.38移動硬盤盒內(nèi)部大容量2.5英寸硬盤工作電流達到了700～1000mA，很容易因為供電不足而出現(xiàn)移動硬盤反復(fù)啟動的現(xiàn)象，因此最好使用外接電源。一般2.5英寸USB硬盤盒會提供一根從其他接口（PS/2或另一個USB接口）取電的連線，如圖6.39所示。IEEE1394接口可以提供最大1.5A的電流，因此采用這種接口的2.5英寸硬盤盒無須外接電源。（4）移動硬盤盒的設(shè)計和材質(zhì)。一般而言，移動硬盤盒大多具有以下幾種設(shè)計：散熱、防塵、防滑、防震和硬盤指示燈。56第五十六頁，共六十三頁，編輯于2023年，星期日1．存儲卡閃存卡按其規(guī)格又分為CF卡、SM卡、MMC卡、SD卡、MS卡（記憶棒）、xD卡和TF卡等。與CD-ROM類似，一般也采用倍速描述存儲卡的速度，即1倍速（1X）等于150KB/s，如標(biāo)稱40速，則等于150KB/s×40=6MB/s。（1）CF和CFⅡ卡

CF卡全稱是CompactFlash，Compact意指“小型的、輕便的”，由SanDisk公司在1994年首次推出。CF卡大小為43mm×36mm×3.3mm，50針插座接口，重量小于12g，支持3.3V與5V兩種電壓。CF卡的體積相對較大，容量也較大。當(dāng)時由于CF卡的高速和大容量，使得其在專業(yè)和準(zhǔn)專業(yè)領(lǐng)域上得到了大量應(yīng)用，主流的單反數(shù)碼照相機和高端消費相機基本上都支持CF卡。CF卡的外觀如圖6.40所示。圖6.40SanDisk的CF卡57第五十七頁，共六十三頁，編輯于2023年，星期日此后的CFⅡ接口標(biāo)準(zhǔn)提高了傳輸速率，微硬盤是CFⅡ接口的主要產(chǎn)物，尺寸為43mm×36mm×5mm。CFⅡ微硬盤在接口上與CF卡完全兼容（見圖6.41），也是50針。（a）