光驅(qū)
光盤驅(qū)動器又稱光盤驅(qū)動器,是計算機的外部存儲設(shè)備,光盤驅(qū)動器中存儲數(shù)據(jù)的介質(zhì)是光盤。由于互聯(lián)網(wǎng)的普及和信息的快速增長,尤其是視頻技術(shù)的飛速發(fā)展,DVD光驅(qū)已經(jīng)逐漸取代了VCD光驅(qū)。光驅(qū)可以分為CD-ROM驅(qū)動器、DVD-ROM驅(qū)動器、COMBO驅(qū)動器和刻錄機。
光驅(qū)通常包括轉(zhuǎn)盤、激光頭和控制器。光驅(qū)通過旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)盤將光盤上的數(shù)據(jù)傳輸?shù)郊す忸^,并將其轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號。之后由控制器完成智能轉(zhuǎn)換,讓計算機對這些信號進行運算。
自1985年光驅(qū)出現(xiàn)以來,光存儲產(chǎn)品占據(jù)了重要的地位,其主要特點是存儲容量高、數(shù)據(jù)持久、安全。光存儲設(shè)備包括光驅(qū)和光盤,在使用光存儲設(shè)備時,兩者缺一不可。光驅(qū)是讀取或?qū)懭霐?shù)據(jù)的工具,而光盤是用來存儲數(shù)據(jù)的。但是隨著u盤、SD卡等移動存儲設(shè)備的普及,光驅(qū)逐漸失去了在電腦中的地位。最近有些HDD直接讀取藍光視頻播放的方案比較實用。
發(fā)展歷史 編輯本段
閱讀模式
光盤閱讀模式的發(fā)展經(jīng)歷了CLV、CAV和PC AV三個階段。最初的光驅(qū)使用的是clv(恒線速)讀取模式,即讀取光盤內(nèi)圈時,光驅(qū)的電機轉(zhuǎn)速非???,但讀取光盤外圈時,轉(zhuǎn)速變慢。后來光驅(qū)采用了“恒角速度cav”讀取模式。無論光驅(qū)何時讀取光盤的內(nèi)圈或外圈,光盤都是勻速旋轉(zhuǎn)的。cav技術(shù)的優(yōu)勢是讀取速度快,但一些對速度要求不高的光盤讀取精度和糾錯程度不如clv技術(shù)。
目前市面上流行的光驅(qū),基本上綜合了clv和cav技術(shù)的優(yōu)點,通過智能軟件識別光盤,自動在cav和clv技術(shù)之間切換,兼顧速度和讀取精度,達到最佳的讀盤速度。目前很多光驅(qū)都采用了“局部恒角速度PC AV”技術(shù),結(jié)合了clv和C AV技術(shù)的優(yōu)點。隨機讀取光盤時,采用clv技術(shù),一旦激光頭無法正確讀取數(shù)據(jù),就會立即切換到cav模式進行慢速讀取。源興、華碩、宏碁、大白鯊、美達等光驅(qū)都屬于這一類。
傳輸速度
1982年,飛利浦和索尼制造了第一張CD(光盤),但直到1985年才有了專門的光驅(qū)。1991年,在全球擁有1500家公司的軟件制造商Multimedia PC工作組發(fā)布了第一代MPC(多媒體個人計算機)規(guī)范,推動了光盤出版物的普及。一張光驅(qū)的容量為640MB,光驅(qū)的數(shù)據(jù)傳輸速率為150KB/S(被國際電子工業(yè)聯(lián)合會指定為單速光驅(qū)),平均搜索時間為1秒。1993年第二代MPC規(guī)范出來,光驅(qū)速度已經(jīng)翻倍,傳輸速率300KB/S,平均搜索時間400 ms,光盤剛剛出現(xiàn),很多光盤的技術(shù)標準已經(jīng)制定。作為軟驅(qū)和硬盤之間數(shù)據(jù)交換的替代品,它提高了容量、速度和效率。那時候國產(chǎn)品牌很少,索尼,飛利浦,還有新加坡的一些品牌。1995年夏天,多媒體PC工作組宣布了第三代規(guī)范和標準。光驅(qū)速度提升到四倍速,數(shù)據(jù)傳輸速率600kb/s,平均數(shù)據(jù)時間不超過250 ms..它可以播放全屏圖像和聽CD音樂。兼容的光盤格式:CD-Audio、CD-Mode1/2、CD-ROM/XA、photo-CD、CD-R、Video-CD、CD-I等。光驅(qū)技術(shù)已經(jīng)成熟。雖然各廠商的產(chǎn)品可能采用的技術(shù)略有不同,但產(chǎn)品質(zhì)量都是完美的,甚至可以說是完美的,表現(xiàn)在糾錯率更強,傳輸速度更快,更穩(wěn)定,更安靜,發(fā)熱量更低。
激光技術(shù)
在光驅(qū)發(fā)展史上,CD-ROM、CD-RW、DVD、全能光驅(qū)相繼出現(xiàn)。雖然光盤兩極差別很大,但市場需求要求實現(xiàn)向后兼容。這個問題的解決首先要靠激光頭的創(chuàng)新。激光頭組件是光驅(qū)的核心部件,包括激光二極管、光電二極管、棱鏡和透鏡結(jié)構(gòu),結(jié)構(gòu)非常精密。我們知道不同類型的光盤需要不同的激光波長。比如讀取CD-R、CD-R、CD-RW需要波長為780nm的激光,讀取DVD-ROM需要波長為650nm的激光,記錄CD-R/RW需要能量在775 nm到795 nm范圍內(nèi)不同的三束激光。
全向光驅(qū)面臨的第一個技術(shù)難點是如何在一個光驅(qū)中產(chǎn)生不同能量和波長的光源,并準確聚焦反射到光電接收器上。首先是以索尼為代表的使用雙光學(xué)頭的技術(shù)。這項技術(shù)使用兩個獨立完整的光學(xué)頭結(jié)構(gòu)。雖然兼容性好,但是成本高,而且因為需要機械轉(zhuǎn)換,速度很慢。第二種是東芝的切換式雙鏡頭技術(shù),使用相同的激光發(fā)射器和接收器設(shè)備,但使用兩個不同焦距的鏡頭進行切換。這種技術(shù)成本不低,而且啟動慢,尋道時間長,機械噪音大。三是日本首創(chuàng)的雙焦距單鏡頭技術(shù),使用同一組鏡頭和同一激光發(fā)射器,利用液晶快門的技術(shù)控制焦距,讀取不同的光盤;第四種是松下首創(chuàng)的單光頭雙波長法,降低了成本和制造難度。
全能光驅(qū)的第二個問題是如何在光盤信號被有效拾取后自動分析識別,這離不開固件的集成。如果說激光頭的創(chuàng)新使光驅(qū)功能的實現(xiàn)成為可能,固件就是將引導(dǎo)其具體實現(xiàn)的軟件功能單元。固件相當于光驅(qū)的神經(jīng)中樞,集成了光驅(qū)必要的指令程序。固件中的程序越先進、越豐富,光驅(qū)的性能就越好,附加的功能也越多,比如人工智能糾錯技術(shù)、智能安全技術(shù)、獨立光盤播放技術(shù)、遙控播放技術(shù)等。是不是所有的指令程序模塊都集成在固件中,所以單個光驅(qū)、刻錄機、DVD光驅(qū)之間的質(zhì)量較量很大一部分體現(xiàn)在固件中。對于全能光驅(qū)來說更是如此。固件在協(xié)調(diào)不同功能模塊上的復(fù)雜度和難度遠遠超過了以往任何一款光驅(qū)。別的不說,DVD光盤是MEPG2壓縮格式,其他光盤大多是MEPG1壓縮格式,解碼方式完全不同。
發(fā)展現(xiàn)狀
所有新的光驅(qū)都會采用一種所謂的超智能容錯技術(shù),就是測試成千上萬張存在各種缺陷的光盤,通過專門的軟件記錄每張光盤的讀取情況,比如偏心、劃痕、弱激光反射等可能導(dǎo)致光驅(qū)無法正常讀取數(shù)據(jù)的情況,同時針對每種情況制定修正方案并寫入FIRM W ARE。這相當于提前在光驅(qū)的“大腦”里儲存了上千個疑難椎間盤疾病的藥方。以后遇到上述壞盤讀取現(xiàn)象,光驅(qū)會自動使用預(yù)先設(shè)計的方案進行糾錯,可以做到對癥下藥。如同一位擁有豐富臨床經(jīng)驗的優(yōu)秀醫(yī)生,采用超級智能容錯技術(shù)的光驅(qū),不同于那些“頭腦”空白的普通光驅(qū),展現(xiàn)出驚人的讀盤能力。
基本原理 編輯本段
光驅(qū)是集光學(xué)、機械和電子技術(shù)于一體的產(chǎn)品。在光電結(jié)合方面,光盤在光驅(qū)中高速旋轉(zhuǎn),激光頭在伺服電機的控制下來回移動讀取數(shù)據(jù)。當激光頭讀取光盤上的數(shù)據(jù)時,激光發(fā)生器發(fā)出的激光經(jīng)過半反射棱鏡,匯聚到物鏡上,物鏡將激光聚焦成極細的光斑,打在光盤上。此時,光盤上的反射物質(zhì)會通過物鏡將照射的光反射回來,然后照射半反射棱鏡。此時由于棱鏡是半反射的,光束不會完全穿透它返回激光發(fā)生器,而是經(jīng)過反射后穿過透鏡到達光電二極管。因為光盤表面記錄數(shù)據(jù)的點不均勻,反射光會射向不同的方向。人們把不同方向發(fā)出的信號定義為“0”或“1”,發(fā)光二極管接收到“0”和“1”排列的數(shù)據(jù),分析成我們需要的數(shù)據(jù)。光盤上有兩種狀態(tài),即凹坑和空白,它們的反射信號是相反的,因此很容易被光電探測器識別。探測器得到的信息只是光盤上凹凸點的排列,驅(qū)動器里有專門的組件對其進行轉(zhuǎn)換和校驗,然后我們就可以得到實際的數(shù)據(jù)。光盤在光驅(qū)中高速旋轉(zhuǎn),激光頭在伺服電機的控制下來回移動讀取數(shù)據(jù)。
技術(shù)規(guī)格 編輯本段
光驅(qū)分類
只讀類型(光盤)。也稱為光盤只讀存儲器,是一種只讀光學(xué)存儲介質(zhì)。它是通過使用最初用于音頻CD的CD-DA(數(shù)字音頻)格式開發(fā)的。這種光驅(qū)中使用的CD是只讀存儲CD,不能修改或?qū)懭搿J忻嫔系腃D和VCD播放器都屬于這一類。光驅(qū)的速度沒有普通硬盤快。它的速度名義上是基于數(shù)據(jù)傳輸速率,比如單速150 Kb/s,倍速300 Kb/s,四倍速600 Kb/s等等。該驅(qū)動器有三種結(jié)構(gòu):插件外接式和多芯片式。
一次寫入型(WORM和CD-R)。這種光盤有兩種功能:讀和寫。使用的光盤可以一次寫入,多次讀取,適合一次寫入,長期存儲的數(shù)據(jù)。例如,文檔和圖像的存儲。
可擦除重寫類型。除了讀寫信息,這種光盤和驅(qū)動器還可以擦除記錄在光盤上的信息,然后重新寫入信息。目前主要有磁光式和相變式。早期的磁光盤驅(qū)動器的擦除、寫入和校正操作需要三圈才能完成,即先轉(zhuǎn)一圈擦除原始信息,再轉(zhuǎn)第二圈寫入信息,再轉(zhuǎn)第三圈進行驗證。后來又發(fā)展出磁光盤驅(qū)動器,采用雙光學(xué)頭、三光孔技術(shù),在一次旋轉(zhuǎn)中可以完成擦除、寫入、讀取和校驗的全部操作。相變光盤具有直接重寫的功能。
直接覆蓋類型。其功能類似于帶有硬盤的光盤播放器。它只用一束激光一次性重寫信息。在寫入新信息時,原始信息會自動刪除。
多功能光驅(qū)。這種驅(qū)動器結(jié)合了兩種驅(qū)動器的功能,既適合一次寫入,也適合可擦寫。例如,有些驅(qū)動器同時使用WORM介質(zhì)和MO介質(zhì),有些驅(qū)動器同時使用相變WORM介質(zhì)和相變可重寫介質(zhì),有些驅(qū)動器同時使用磁光介質(zhì)和相變介質(zhì)。
讀取速度
我們通常所說的光驅(qū)速度,是指光驅(qū)的數(shù)據(jù)傳輸速率,這是光驅(qū)最基本的性能指標,是指光驅(qū)一秒鐘可以讀取的最大數(shù)據(jù)量。早期的光驅(qū)數(shù)據(jù)傳輸速率只有每秒150K字節(jié),是單速光驅(qū)。如今,40倍速光驅(qū)已經(jīng)成為主流產(chǎn)品。
機芯材料 編輯本段
光驅(qū)的機芯技術(shù)分為塑料機芯和全鋼機芯兩種。
塑性運動:“塑料運動”光驅(qū)在國內(nèi)市場最為常見,主要是因為原材料便宜,便于光驅(qū)廠商獲取更大利潤。由于原材料“塑料”在高溫、高速下非常容易老化,轉(zhuǎn)速超過36倍的“塑料芯”光驅(qū)耐溫、耐速能力較弱,所以運行幾個月后,光驅(qū)很快就會出現(xiàn)“早衰”、“震動”、“低速跑偏”等現(xiàn)象。
全鋼機芯:“全鋼機芯”可以保證光驅(qū)“穩(wěn)、快、爽”的讀取速度,同時最大限度地減少機械的老化,就像“全鋼奔馳”和“小車”同時在高速公路上高速行駛一樣。此外,由于“全鋼機芯”的抗老化特性,這種光驅(qū)可以防止“早衰”、“休克”、“低速徘徊”等現(xiàn)象。
接口類型 編輯本段
1.ATA/ATAPI接口
ATA/ATAPI接口是并行ATA接口在計算機中的擴展。ATA也叫IDE接口,ATAPI是CD/DVD等驅(qū)動器的工業(yè)標準ATA接口。ATAPI是一種軟件接口,將SCSI/ASPI命令調(diào)整為ATA接口,使得光驅(qū)廠商更容易將其高端CD/DVD光驅(qū)產(chǎn)品調(diào)整為ATA接口。
2.USB接口
USB的全稱是通用串行總線,最多可以連接127個外設(shè)。由于USB支持熱插拔和即插即用的優(yōu)點,USB接口已經(jīng)成為掃描儀的標準接口。目前所有主機都有USB接口,所以USB光存儲的應(yīng)用極其方便。作為外部光存儲設(shè)備的接口,應(yīng)用相當靈活,不需要為接口增加額外的設(shè)備,減少投資。
3.IEEE1394接口
IEEE1394接口是蘋果公司開發(fā)的串行標準,中文翻譯成firewire。和USB一樣,IEEE1394也支持外設(shè)熱插拔,可以為外設(shè)供電,省去了外設(shè)的電源,可以連接多個不同的設(shè)備,支持同步數(shù)據(jù)傳輸。
4.SCSI接口
SCSI -小型計算機系統(tǒng)接口是一種特殊的接口總線,可以與各種類型的外設(shè)進行通信。SCSI使用ASPI的標準軟件接口(高級SCSI編程接口)使驅(qū)動器與安裝在計算機內(nèi)部的SCSI適配器進行通信。SCSI接口是一種廣泛應(yīng)用于小型計算機的高速數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)。SCSI接口具有應(yīng)用范圍廣、多任務(wù)、帶寬大、CPU占用率低、熱插拔等優(yōu)點。
性能指標 編輯本段
數(shù)據(jù)信號傳輸速率:光驅(qū)的傳輸速率以“倍速”為標志,是衡量光驅(qū)性能的一個基本指標。光驅(qū)傳輸速率的單位是kbit/s,即光驅(qū)在1s內(nèi)讀取的最大數(shù)據(jù)量。單速傳輸速度為150 kbit/s .光驅(qū)的數(shù)據(jù)傳輸速度與單速標準成正比,也就是說四速光驅(qū)為600 kbit/s,16速光驅(qū)為2400 kbit/s..
CPU占用時間:指光驅(qū)在保持一定速度和數(shù)據(jù)傳輸率的情況下所占用的CPU時間。這是衡量光驅(qū)性能的一個重要指標。光驅(qū)占用的CPU時間越少,系統(tǒng)的整體性能就越好。
高速緩存:緩存的容量直接影響光盤的運行速度。它的作用是提供一個數(shù)據(jù)緩沖區(qū),先臨時存儲讀取的數(shù)據(jù),然后一次性傳輸,以解決光驅(qū)速度不匹配的問題。
數(shù)據(jù)緩沖區(qū):數(shù)據(jù)緩沖區(qū)是光驅(qū)內(nèi)部的數(shù)據(jù)存儲區(qū)域,主要用于存儲讀取的數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)緩沖區(qū)的工作原理和作用類似于主板上的緩存,可以有效減少讀盤次數(shù),提高數(shù)據(jù)傳輸速率。
平均訪問時間:也稱為平均尋道時間,是指光驅(qū)的激光頭從原來的位置移動到新指定的目標(光驅(qū)的數(shù)據(jù)扇區(qū))并開始讀取扇區(qū)上的數(shù)據(jù)所用的時間。
容錯:容錯是指光驅(qū)讀取磁盤的能力。由于光盤質(zhì)量的不同,光驅(qū)的容錯能力一直受到用戶的高度重視。為了提高高速光驅(qū)的糾錯性能,一些光驅(qū)采用了自動控制光頭增益和自動減速技術(shù),使光驅(qū)在遇到質(zhì)量確實很差的光盤時,可以短時間自動減速和增加激光頭的功率,盡力讀取光盤上的數(shù)據(jù),在確實無法讀取時,可以及時上報錯誤信息,停止讀盤而不死機。這種技術(shù)設(shè)計的光驅(qū)是目前比較先進的產(chǎn)品,也是真正的光驅(qū),讀盤能力很強。
穩(wěn)定性:光驅(qū)的穩(wěn)定性是光驅(qū)的性能指標之一。當光驅(qū)長時間連續(xù)工作時,其工作溫度、平均無故障時間和使用壽命與光驅(qū)的結(jié)構(gòu)密切相關(guān)。目前常見的光驅(qū)進給方式有兩種:一種是廣泛使用的托盤式,另一種是吸盤式。因為光驅(qū)的激光頭和鏡頭上的灰塵會影響光驅(qū)的讀取性能,所以吸盤法可以有效減少外部灰塵進入光驅(qū)。目前臺式光驅(qū)多為托盤式,吸入式光驅(qū)多用于筆記本電腦。
核心技術(shù) 編輯本段
恒定線速度(CLV):這類光驅(qū)的特點是讀取光盤內(nèi)圈時加快轉(zhuǎn)速,可以保證讀取光盤內(nèi)圈和外圈時傳輸速度大致相同。但是用戶都知道現(xiàn)在的光驅(qū)轉(zhuǎn)速已經(jīng)達到了40以上,轉(zhuǎn)速通常和硬盤差不多,一般在7200轉(zhuǎn)以上。在這么快的轉(zhuǎn)速下,如果讀取內(nèi)外圈時經(jīng)常改變電機轉(zhuǎn)速,光驅(qū)過幾天就報廢了。因此,恒定線速度的CLV技術(shù)已經(jīng)無法適應(yīng)現(xiàn)代高速光驅(qū)。
恒定角速度:CAV光驅(qū)的特點是無論激光頭讀取光盤外環(huán)還是內(nèi)環(huán),電機都以相同的速度旋轉(zhuǎn)。因為光盤內(nèi)圈的周長比外圈的周長小,光盤上數(shù)據(jù)訪問區(qū)的密度不變,所以周長越長意味著數(shù)據(jù)越多。也就是說,采用恒角度CAV技術(shù)的光驅(qū)在讀取光盤外環(huán)和內(nèi)環(huán)時的傳輸速率是不同的,這樣光驅(qū)基本上只有在讀取光盤外環(huán)時才能達到其標稱速度(Max)。然而,大多數(shù)光盤并沒有充滿數(shù)據(jù)。如果遇到只在內(nèi)圈有數(shù)據(jù)的光盤,采用恒角速度技術(shù)的光驅(qū)速度會比標稱值低很多。20倍以上速度的光驅(qū)大多采用CAV模式。
部分恒定角速度:PCAV模式只有現(xiàn)代光驅(qū)才有,屬于最高級的讀盤方式。它將CAV合二為一,主要特點是:光頭讀取光盤內(nèi)環(huán)數(shù)據(jù)時,轉(zhuǎn)速不變,但數(shù)據(jù)傳輸速率大大提高;當激光頭讀取外環(huán)數(shù)據(jù)時,旋轉(zhuǎn)速度逐漸增加,從而提高性能。只有像PCAV這樣的光驅(qū)才能基本達到其標稱的雙倍速度值。零件32x或更多光驅(qū)采用PCAV模式。
光驅(qū)功能 編輯本段
1.閱讀光盤上的文件。如果您刻錄了光盤,您也可以將文件寫入光盤。
2.引導(dǎo)系統(tǒng)并安裝軟件。您可以使用引導(dǎo)光盤啟動計算機,也可以通過光盤安裝操作系統(tǒng)和應(yīng)用程序。
3.可以像DVD播放機一樣播放CD、DVD等影音光盤。
4.安裝系統(tǒng)需要一張光盤,所以光驅(qū)是非常必要的。正版游戲和應(yīng)用軟件的安裝需要光驅(qū),光驅(qū)的存在有很強的現(xiàn)實需求。
5.筆記本自帶刻錄機或者家里的臺式電腦有刻錄機,就需要備份/瀏覽備份文件。
6.專業(yè)的和冷門的應(yīng)用軟件和驅(qū)動只有光盤版,所以用戶被迫保留光盤驅(qū)動器。
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