计算机硬件基础 第32章 CD-ROM和DVD

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1、单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第,32,章,CD-ROM,和,DVD,光驱的工作原理,光盘驱动器,(,光驱,),是一个结合光学、机械及电子技术的产品。在光学和电子结合方面，激光光源来自于一个激光二极管，它可以产生波长约,0.54-0.68,微米的光束，经过处理后光束更集中且能精确控制，光束首先打在光盘上，再由光盘反射回来，经过光检测器捕获信号。光盘上有两种状态，即凹点和空白，它们的反射信号相反，很容易经过光检测器识别。检测器所得到的信息只是光盘上凹凸点的排列方式，驱动器中有专门的部件把它转换并进行校验，然后我们才能得到实际数据。光盘在光

2、驱中高速的转动，激光头在司服电机的控制下前后移动读取数据。,第,32,章,CD-ROM,和,DVD,我们用激光读取,CR-ROM,的信息。当激光从基底方向投射到槽上时，金属化的槽像镜子一样，把光反射回去，由于槽的深度是激光波长的四分之一，从槽上反射回来的光与从平台上反射回来的光，走过的路程正好相差半个波长，根据光的干涉原理，这两部分光干涉相消，即实际上没有反射光，产生了一个,1,的信号，但若两部分光均是从槽上反射回来，或从平台上反射回来，均不会发生干涉相消，反射光产生了一个,0,的信号,故每个槽的边缘代表,1,，其它地方则代表,0,。这就是利用光盘贮存信息和读取信息的基本原理。,第,32,章,

3、CD-ROM,和,DVD,第,32,章,CD-ROM,和,DVD,光驱的传输速度,我们平常说的,32,速、,24,速等就是指光驱的读取速度。在制定,CD-ROM,标准时，把,150K,字节,/,秒的传输率定为标准，后来驱动器的传输速率越来越快，就出现了倍速、四倍速直至现在的,24,倍速、,32,倍速或者更高，,32,倍速驱动器理论上的传输率应该是：,15032=4,800K,字节,/,秒，当然在实际的情况是达不到这么高的。除了传输率外，平均查找时间是衡量光驱的另一指标，倍速光驱的平均查找时间约为,400,毫秒，现在最快的光驱平均查找时间约为,120,毫秒。从光盘上读出的数据先存在缓冲区或高速缓

4、存里，然后再以很高的速度传输到计算机上。多媒体计算机要求光驱至少有,64K,的高速缓存，现在的光驱一般有,256K,。,第,32,章,CD-ROM,和,DVD,左边是,40,针的,IDE,接口，右边是电源插口。,左边这个跳线用来设置光驱作为主盘或副盘，中间这个四芯接口输出,CD,音频，它的功能和面板上的立体声插孔是一样的，但需要一根,4,芯或,3,芯的,CD,音频线连接到声卡上。,第,32,章,CD-ROM,和,DVD,数据处理芯片。目前市场上九成以上的光驱产品都是使用,MITSUMI,公司生产的处理芯片。其中一部分是使用单芯片的形式，而这台,SONY,光驱采用的是双芯片的设计，即有两片,MI

5、TSUMI,处理芯片。,第,32,章,CD-ROM,和,DVD,和主板、显卡、,Modem,等配件一样，光驱也有,BIOS,。这是一片由,HOLTEK,公司生产的芯片，属于,EPROM,芯片，容量有,512KB,，不可刷写。所以该光驱不能够通过软件来更新,Fireware,（固件），大多数光驱均采用了可刷新的,Flash ROM,。,第,32,章,CD-ROM,和,DVD,把光驱的托盘卸下，就能看到整个光驱的驱动电路了，光驱的所有机械部件都在这里。可以看到上面有两个电机，中央的那个用来驱动激光头，而靠边上的那个则是用来驱动光驱托盘的，即你平时放碟片的地方。下图为带动托盘运动的齿轮和皮带，托盘的

6、弹入弹出就是依靠这个组件。齿轮或皮带坏了就会导致弹入,/,弹出时托盘被卡死，这是光驱最常见的故障之一。,第,32,章,CD-ROM,和,DVD,第,32,章,CD-ROM,和,DVD,控制激光头组件移动的步进电机采用了齿轮直接驱动模式，没有使用老式的皮带拖动，所以准确性和稳定性更高。,第,32,章,CD-ROM,和,DVD,圆柱形部分就是激光头的驱动电机，也就是广告中常被作为卖点的“机芯”。机芯是光驱的动力之源，是它带动光盘飞速旋转，如今,40,50,速的光驱中，这个电机的转速可以达到每分钟,7000,转，而且该电机为伺服式电机，可以随着工作的模式变换转速。机芯采用的材质一般为钢（金属）或塑料

7、，一般情况下金属机芯的寿命、稳定性和抗干扰性要比塑料机芯好得多，所以钢机芯的分量都比较重，光驱拿在手里要沉一些。,第,32,章,CD-ROM,和,DVD,第,32,章,CD-ROM,和,DVD,我们可以看到承载着激光头的小车固定在两条平行的钢管轨道上，可以径向移动，激光头组件上面连着信号电缆。在激光头组件上有一个玻璃状的东西，但这还不是激光头，只是透镜而已。真正的激光头实际上在激光头组件的底部横向安装着，激光是通过反光镜反射出来通过这个透镜到达光盘上的，光盘反射的光也是通过透镜再送回到拾光器中读取的。光驱使用时间过长的话，透镜就会沾上灰尘，这时可以使用镜头纸轻轻擦试它，以恢复光驱的读盘能力。擦

8、的时候要注意不要用力过度，因为这个透镜是悬浮的，如果太用力就会改变它的位置造成激光头损坏。,第,32,章,CD-ROM,和,DVD,第,32,章,CD-ROM,和,DVD,将激光头组件转一个角度，我们就能看到一个金属变阻器，这个可调变阻器就是用来调整激光功率的。如果光驱太旧，很难读取光盘数据时，可以尝试着调整它，一般情况下逆时针旋转变阻器，每次旋转,5,左右即可，最多不要超过,10,，直到可以顺利读出光盘为止。因为电流一旦超过,150mA,，就很有可能烧毁激光头。且旋转之前最好作个记号，别调大了,第,32,章,CD-ROM,和,DVD,第,32,章,CD-ROM,和,DVD,CD,R,刻录盘的

9、结构应该是从上到下共有五层：,1.,印刷层,2.,保护层,3.,反射层,4.,染料层,5.,底层,CD-RW,刻录盘的结构应该有七层：,1.,印刷层,2.,保护胶层,3.,反射层,4.,介电层,5.,纪录层,6.,介电层,7.,底层,第,32,章,CD-ROM,和,DVD,压制盘片的工作流程：,1,、数据检测：光盘的内容一般来自音像制作单位或软件开发商，这些单位在节目制作完毕后，会将内容刻录在一张,CD-R,光盘上或录制在母带上作为,源盘,交给复制生产商。复制生产商为了保证制作出的光盘不出现质量问题，通过先进的检测设备对源盘上的数据进行检测，这些检测设备的精度比我们使用的光驱或其它光盘播放设备

10、精度高的多，并经常用标准盘进行校对以保证设备的精度。只有不存在数据问题的源盘才被转到母版制作工序。,第,32,章,CD-ROM,和,DVD,2,、制作模片：制作模片是一个复杂的过程，也是关系光盘质量的重要过程。首先，为了保证光盘的普遍可读性，光盘复制厂商会对母带或,CD-R,上的数据进行格式化，以保证这些数据符合,ISO9660 CD-ROM,逻辑格式的国际标准，通过格式化的数据可以在,PC,、,Mac,、,Unix,等操作系统中使用。转换后，设备会对格式化的数据进行逐字节的核对，以保证数据的正确。,第,32,章,CD-ROM,和,DVD,当然，如果您制作,APPLE,格式或,UNIX,格式的

11、光盘，现有的设备也会对它作出相应的处理。在玻璃基片上的感光树脂是用一个旋转涂膜系统按照螺旋轨道以,18,微米（比头发细,460,倍）的厚度涂上去的，接收到激光束记录仪发射出蓝色激光的感光树脂曝光，然后通过显影药水将曝光部分腐蚀掉，在未被腐蚀的部分和腐蚀掉部分之间就形成了凸起和凹下，这样就将信息留在基片上。制作基片的过程是整个光盘制作过程最关键的一环，光盘质量再好也只能达到基片的质量，而且这些凸起和凹下仅相当于烟尘颗粒的大小，所以制作基片的车间空气中尘埃的数量是严格控制在一定数量内的，任何一个灰尘都可能造成严重的数据丢失。,第,32,章,CD-ROM,和,DVD,经过显影的主片，在树脂表面上蒸镀

12、一层银作为导电层，以便为以后的电铸工艺做准备。这个过程实际上是一个电镀的过程，但形成的厚度较电镀厚的多，所以被称为,电铸,，电铸制作出可以用于复制生产的金属模子，将基片放入含有镍离子（一般是磺胺基镍）的电解液中。通电后，基片表面含银部分不断吸引镍离子，镍层不断增厚，最终形成一个,0.3,毫米的镍片。这个坚硬的镍片是同主片的凸凹正好相反，被称为,父片,。制作成,父片,后，并不是马上用父片开始制作光盘，而是采用同样的方法来制作,母片,，再利用,母片,制作,模片,。,第,32,章,CD-ROM,和,DVD,3,、注塑生产：注塑机是由一个模片和模具组成，模片就是我们在母版作工序中的最终产品，通过它可以

13、在盘基上形成信息面。模具则是一个光滑的表面（读取面），再加热筒中熔融的聚碳酸脂被传送到模具中，同时模片和模具闭合形成一个空腔，在空腔内注入聚碳酸脂的同时，加热筒的螺杆转动，推动模片向前移动，给聚碳酸脂一个压力，使其表面同两边的模具完全贴合，并开始强制冷却。,第,32,章,CD-ROM,和,DVD,这个过程一般为,35,秒钟，一张光盘的质量好坏取决于模片的质量、加热的温度、螺杆的压力和冷却的时间。模片质量不好就无法保证数据的准确；加热温度和螺杆的压力与模片同聚碳酸脂的贴合度有直接关系，贴合度低就无法保证信息的正确。,第,32,章,CD-ROM,和,DVD,4,、溅射：反射层下面的工序就是真空溅射

14、反射层，溅射工艺也是在一体机里面完成的。其原理是将高纯度的铝做成圆形的,铝靶,，上下通正负极，中间真空并充填惰性气体。当通电的时候，铝靶上的铝原子受电子冲击溅射到光盘的信息面上，从而形成一个反射层。铝靶同光盘之间的距离很短，并有一对铜制的比光盘稍小的圆环，防止铝溅射到光盘以外。,第,32,章,CD-ROM,和,DVD,由于采用溅射的方法，每张光盘的反射层都很薄，仅有几个铝分子厚。铝靶的内部同样要求高度的清洁，因为任何杂质都会使光盘反射层出现,针眼,，或者杂质碳化造成黑点。一般一个铝靶可以生产,10,万张光盘，但连续使用的铝靶能够生产更多的产品。,第,32,章,CD-ROM,和,DVD,前面我们

15、提到的金盘是用铜合金或者金做反射层，如果采用铜合金作为反射层就不能采用溅射的方法了，而是将金粉或铜合金粉采用类似,喷粉,的方法涂附在光盘的信息面上。除了铜合金本身价格高以外，这样的工艺不仅效率不高，而且损耗大，容易出现质量问题，所以这也是金盘价格高的另一个原因。,第,32,章,CD-ROM,和,DVD,5,、涂附保护漆,6,、印刷盘片,烧制盘片基本过程,和压制盘片相比,烧制盘片的过程要求并没有那么的高,因为盘体和刻录机都是事先已经生产好的了,刻录数据到刻录盘上,其实只是相当于完成了压制盘片中的一个环节而已,.,但是就是刻录盘片和刻录机的出现,让那些不用大批量复制盘片的用户找到了自己烧录盘片最廉

16、价最容易实现的途径。刻录机要刻录盘片,刻录盘片肯定是和只读光盘的原里不一样了,那么可烧录盘片的秘密在那里呢,?,其实就是在刻录盘片的染料层上,.,第,32,章,CD-ROM,和,DVD,CD,R,染料的读写原理,CD-R,有机染料数字光存储中，写入信息时记录介质产生不可逆的物理化学变化，形成永久性的记录。写入时,10mW,左右的激光束在记录介质膜层上聚焦成直径约,1mm,的微光斑，能量密度达,106W/cm2,在不到,1ms,的时间内把光照微区内的膜层温度升高到数百度，使膜面性质发生改变或完全破坏，形成稳定的记录信息点。,第,32,章,CD-ROM,和,DVD,只读光盘的巨大成功为写一次型光盘的崛起奠定了坚实的基础。同时，写一次型光盘以用户手中数以千万计的只读光盘机为基础，与只读光盘兼容（能被相应的只读光盘机读出）是其作为商品取得成功的前提。所以，,CD,R,染料读写机理应与只读类光盘相兼容。写一次型光盘的记录是光热效应记录，即记录激光束的光能转化为热能对记录介质起作用，形成记录信息符。一般认为，激光诱导型有机光盘染料介质的写入包括以下三个阶段：,第,32,章,CD-ROM,和,DVD