《光驱光盘》PPT课件.ppt
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1、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
2、行读写。,3,5.3 软驱与软盘,5.3.2 软盘的结构,4,5.3.3 其他几种新型的软驱介绍,ZIP驱动器又称海量存储器,是最早出现的大容量软盘驱动器,ZIP采用非接触式磁头设计读写速度更快,更稳定,且不易损坏。,MO(Magneto Optical)也简称光盘机,尺寸通常为5.25英寸,它是一种结合光学原理与磁场原理来存储数据的新式存储设备。,LS-120它采用了接触式磁头结构,内建了8KB缓存。可以读取现存的上亿张3.5英寸的传统软盘。LS-120的兼容性要好于ZIP和MO,但价格也较高,一般用户无法承受。,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
3、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
4、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 GB。,9,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
5、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
6、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
7、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
8、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
9、圈1mm的无数据区。盘片的厚度一般为1.2mm,重量约为1418g。,17,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
10、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-DA。CD-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2。,21,5
11、.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150KBps。CD-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
12、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
13、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
14、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
15、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
16、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
17、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-R。CD-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
18、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驱动器通过发射不同强度的激光,让晶体混合物在这两种状态之间相互转换,达到重复刻写的目的。由于CD-RW盘片具有这种热转换性,因此可以反复改变记录层的晶体状态,达到多次重写的目的。,30,5.4.3.3 CD-RW驱动器的主要技术参数1读写速度 刻录机共有三个速度指标:刻录(写)速度,复写(擦)速度和读取速度,其中前两项速度指标是衡量刻录机的主要性能指标。2缓存容量 为了保证刻录的质量,在高速刻录时除了要求使用优质CD-R、CD-RW盘外,刻录机的缓存容量也十分重要,因为在刻录时数据先要写入缓存中,再
19、刻录到光盘上。如果缓存里的数据用完了,后面的数据又不能及时补充,就会导致缓存欠载(Buffer Under Run)情况的发生,造成刻录失败。,31,3防止缓存欠载技术 防止缓存欠载(Buffer Under Run-Proof,简称Burn-Proof)技术现在最著名的有5种,分别是理光公司提出的Just Link、三洋公司提出的Burn-Proof、飞利浦公司提出的Seamless Link、OAK公司提出的Exact Link(无缝焊接)和Super Link技术。防缓存欠载技术从根本上消除了缓存欠载的隐患。4读写方式 刻录机目前的读/写方式有4种:CLV、Z-CLV、CAV和P-CAV
20、。,32,5刻录方式和存储方式 目前刻录机的刻录方式主要有整盘刻录(Disc At Once,DAO)和轨道刻录(Track At Once,TAO)两种。整盘刻录是一种光盘对光盘的全盘复制方式,刻录完成后,无法继续追加数据。轨道刻录方式是将用户指定的目录或文件,逐步写入CD-R或CD-RW中,并允许用户不断追加数据直至将光盘容量用完。这种刻录方式能给予用户最大的刻录自由度,因此是目前使用最广泛的刻录方式,但是每一次刻录数据时需在首尾写入Lead In和Lead Out标记,因此会额外消耗约20MB的光盘空间。6兼容性 首先是对盘片的兼容性。盘片是刻录数据的载体,包括CD-R/RW盘片。CD-
21、R盘片根据介质层不同可分为金盘、绿盘和蓝盘三种。好的刻录机对各类盘片都应有好的兼容性。,33,34,CD-R/RW刻录软件,1、Cdburn与Dvdburn软件:这是两款Windows Server 2003操作系统中自带的免费为管理员、开发者和高级用户设计的刻录软件。2、Direct CD软件:这是一款美国Adaptec公司开发的刻录软件,主要功能是可以使用UDF技术将CD-R/RW的盘片当作硬盘使用。3、Easy CD Creator软件:这也是一款美国Adaptec公司开发的软件产品,它可以制作VCD、数据光盘、音乐光盘、插页和标签等五种类型的光盘,支持所有的刻录方式,并提供光盘对刻(C
22、D Copy),制作开机引导光盘和多盘复制等刻录功能。4、CD-Maker Pro软件:美国NTI公司开发的CD刻录软件,可以完成许多刻录工作,如刻录数据光盘、多段式光盘、音乐CD、多模式CD等,也支持光盘对刻。5、Nero-Burning ROM软件:是德国AHEAD公司推出的刻录软件,也是目前深受许多用户青睐的刻录软件之一。,35,5.4.4 DVD-ROM驱动器,5.4.4.1 DVD的类型 1按DVD的格式分 DVD是Digital Versatile Disc的简写,即数字通用光盘。DVD最初的格式是只读类型,即数据信息只能在工厂里记录一次,包括以下几种格式。DVD-ROM:用于记录
23、数据,包括计算机应用的多媒体数据,用途类似CD-ROM。DVD-Video:用于记录家庭影音设备或者DVD-ROM驱动器播放的视频信息,用途类似LD或Video CD。这种格式具有版权保护功能。DVD-Audio:用于记录高品质的多音轨音频,用途类似Audio CD。后来增加了写入或多次擦写格式。但各厂商出于自身利益的考虑,到现在为止,还没有形成统一的刻录型格式,从而出现了几种互不兼容的DVD格式DVD-RAM、DVD-RW、DVD+RW等。,36,37,2按盘片的容量分各种DVD格式及其容量,见表9-3。目前,中国内地市面上比较常见的都是DVD-5和DVD-9格式的DVD影碟(DVD-10和
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