計(jì)算機(jī)硬件基礎(chǔ) 第32章 CD-ROM和DVD

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1、單擊此處編輯母版標(biāo)題樣式,單擊此處編輯母版文本樣式,第二級,第三級,第四級,第五級,*,第,32,章,CD-ROM,和,DVD,光驅(qū)的工作原理,光盤驅(qū)動器,(,光驅(qū),),是一個結(jié)合光學(xué)、機(jī)械及電子技術(shù)的產(chǎn)品。在光學(xué)和電子結(jié)合方面，激光光源來自于一個激光二極管，它可以產(chǎn)生波長約,0.54-0.68,微米的光束，經(jīng)過處理后光束更集中且能精確控制，光束首先打在光盤上，再由光盤反射回來，經(jīng)過光檢測器捕獲信號。光盤上有兩種狀態(tài)，即凹點(diǎn)和空白，它們的反射信號相反，很容易經(jīng)過光檢測器識別。檢測器所得到的信息只是光盤上凹凸點(diǎn)的排列方式，驅(qū)動器中有專門的部件把它轉(zhuǎn)換并進(jìn)行校驗(yàn)，然后我們才能得到實(shí)際數(shù)據(jù)。光盤在光

2、驅(qū)中高速的轉(zhuǎn)動，激光頭在司服電機(jī)的控制下前后移動讀取數(shù)據(jù)。,第,32,章,CD-ROM,和,DVD,我們用激光讀取,CR-ROM,的信息。當(dāng)激光從基底方向投射到槽上時，金屬化的槽像鏡子一樣，把光反射回去，由于槽的深度是激光波長的四分之一，從槽上反射回來的光與從平臺上反射回來的光，走過的路程正好相差半個波長，根據(jù)光的干涉原理，這兩部分光干涉相消，即實(shí)際上沒有反射光，產(chǎn)生了一個,1,的信號，但若兩部分光均是從槽上反射回來，或從平臺上反射回來，均不會發(fā)生干涉相消，反射光產(chǎn)生了一個,0,的信號,故每個槽的邊緣代表,1,，其它地方則代表,0,。這就是利用光盤貯存信息和讀取信息的基本原理。,第,32,章,

3、CD-ROM,和,DVD,第,32,章,CD-ROM,和,DVD,光驅(qū)的傳輸速度,我們平常說的,32,速、,24,速等就是指光驅(qū)的讀取速度。在制定,CD-ROM,標(biāo)準(zhǔn)時，把,150K,字節(jié),/,秒的傳輸率定為標(biāo)準(zhǔn)，后來驅(qū)動器的傳輸速率越來越快，就出現(xiàn)了倍速、四倍速直至現(xiàn)在的,24,倍速、,32,倍速或者更高，,32,倍速驅(qū)動器理論上的傳輸率應(yīng)該是：,15032=4,800K,字節(jié),/,秒，當(dāng)然在實(shí)際的情況是達(dá)不到這么高的。除了傳輸率外，平均查找時間是衡量光驅(qū)的另一指標(biāo)，倍速光驅(qū)的平均查找時間約為,400,毫秒，現(xiàn)在最快的光驅(qū)平均查找時間約為,120,毫秒。從光盤上讀出的數(shù)據(jù)先存在緩沖區(qū)或高速緩

4、存里，然后再以很高的速度傳輸?shù)接?jì)算機(jī)上。多媒體計(jì)算機(jī)要求光驅(qū)至少有,64K,的高速緩存，現(xiàn)在的光驅(qū)一般有,256K,。,第,32,章,CD-ROM,和,DVD,左邊是,40,針的,IDE,接口，右邊是電源插口。,左邊這個跳線用來設(shè)置光驅(qū)作為主盤或副盤，中間這個四芯接口輸出,CD,音頻，它的功能和面板上的立體聲插孔是一樣的，但需要一根,4,芯或,3,芯的,CD,音頻線連接到聲卡上。,第,32,章,CD-ROM,和,DVD,數(shù)據(jù)處理芯片。目前市場上九成以上的光驅(qū)產(chǎn)品都是使用,MITSUMI,公司生產(chǎn)的處理芯片。其中一部分是使用單芯片的形式，而這臺,SONY,光驅(qū)采用的是雙芯片的設(shè)計(jì)，即有兩片,MI

5、TSUMI,處理芯片。,第,32,章,CD-ROM,和,DVD,和主板、顯卡、,Modem,等配件一樣，光驅(qū)也有,BIOS,。這是一片由,HOLTEK,公司生產(chǎn)的芯片，屬于,EPROM,芯片，容量有,512KB,，不可刷寫。所以該光驅(qū)不能夠通過軟件來更新,Fireware,（固件），大多數(shù)光驅(qū)均采用了可刷新的,Flash ROM,。,第,32,章,CD-ROM,和,DVD,把光驅(qū)的托盤卸下，就能看到整個光驅(qū)的驅(qū)動電路了，光驅(qū)的所有機(jī)械部件都在這里?？梢钥吹缴厦嬗袃蓚€電機(jī)，中央的那個用來驅(qū)動激光頭，而靠邊上的那個則是用來驅(qū)動光驅(qū)托盤的，即你平時放碟片的地方。下圖為帶動托盤運(yùn)動的齒輪和皮帶，托盤的

6、彈入彈出就是依靠這個組件。齒輪或皮帶壞了就會導(dǎo)致彈入,/,彈出時托盤被卡死，這是光驅(qū)最常見的故障之一。,第,32,章,CD-ROM,和,DVD,第,32,章,CD-ROM,和,DVD,控制激光頭組件移動的步進(jìn)電機(jī)采用了齒輪直接驅(qū)動模式，沒有使用老式的皮帶拖動，所以準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性更高。,第,32,章,CD-ROM,和,DVD,圓柱形部分就是激光頭的驅(qū)動電機(jī)，也就是廣告中常被作為賣點(diǎn)的“機(jī)芯”。機(jī)芯是光驅(qū)的動力之源，是它帶動光盤飛速旋轉(zhuǎn)，如今,40,50,速的光驅(qū)中，這個電機(jī)的轉(zhuǎn)速可以達(dá)到每分鐘,7000,轉(zhuǎn)，而且該電機(jī)為伺服式電機(jī)，可以隨著工作的模式變換轉(zhuǎn)速。機(jī)芯采用的材質(zhì)一般為鋼（金屬）或塑料

7、，一般情況下金屬機(jī)芯的壽命、穩(wěn)定性和抗干擾性要比塑料機(jī)芯好得多，所以鋼機(jī)芯的分量都比較重，光驅(qū)拿在手里要沉一些。,第,32,章,CD-ROM,和,DVD,第,32,章,CD-ROM,和,DVD,我們可以看到承載著激光頭的小車固定在兩條平行的鋼管軌道上，可以徑向移動，激光頭組件上面連著信號電纜。在激光頭組件上有一個玻璃狀的東西，但這還不是激光頭，只是透鏡而已。真正的激光頭實(shí)際上在激光頭組件的底部橫向安裝著，激光是通過反光鏡反射出來通過這個透鏡到達(dá)光盤上的，光盤反射的光也是通過透鏡再送回到拾光器中讀取的。光驅(qū)使用時間過長的話，透鏡就會沾上灰塵，這時可以使用鏡頭紙輕輕擦試它，以恢復(fù)光驅(qū)的讀盤能力。擦

8、的時候要注意不要用力過度，因?yàn)檫@個透鏡是懸浮的，如果太用力就會改變它的位置造成激光頭損壞。,第,32,章,CD-ROM,和,DVD,第,32,章,CD-ROM,和,DVD,將激光頭組件轉(zhuǎn)一個角度，我們就能看到一個金屬變阻器，這個可調(diào)變阻器就是用來調(diào)整激光功率的。如果光驅(qū)太舊，很難讀取光盤數(shù)據(jù)時，可以嘗試著調(diào)整它，一般情況下逆時針旋轉(zhuǎn)變阻器，每次旋轉(zhuǎn),5,左右即可，最多不要超過,10,，直到可以順利讀出光盤為止。因?yàn)殡娏饕坏┏^,150mA,，就很有可能燒毀激光頭。且旋轉(zhuǎn)之前最好作個記號，別調(diào)大了,第,32,章,CD-ROM,和,DVD,第,32,章,CD-ROM,和,DVD,CD,R,刻錄盤的

9、結(jié)構(gòu)應(yīng)該是從上到下共有五層：,1.,印刷層,2.,保護(hù)層,3.,反射層,4.,染料層,5.,底層,CD-RW,刻錄盤的結(jié)構(gòu)應(yīng)該有七層：,1.,印刷層,2.,保護(hù)膠層,3.,反射層,4.,介電層,5.,紀(jì)錄層,6.,介電層,7.,底層,第,32,章,CD-ROM,和,DVD,壓制盤片的工作流程：,1,、數(shù)據(jù)檢測：光盤的內(nèi)容一般來自音像制作單位或軟件開發(fā)商，這些單位在節(jié)目制作完畢后，會將內(nèi)容刻錄在一張,CD-R,光盤上或錄制在母帶上作為,源盤,交給復(fù)制生產(chǎn)商。復(fù)制生產(chǎn)商為了保證制作出的光盤不出現(xiàn)質(zhì)量問題，通過先進(jìn)的檢測設(shè)備對源盤上的數(shù)據(jù)進(jìn)行檢測，這些檢測設(shè)備的精度比我們使用的光驅(qū)或其它光盤播放設(shè)備

10、精度高的多，并經(jīng)常用標(biāo)準(zhǔn)盤進(jìn)行校對以保證設(shè)備的精度。只有不存在數(shù)據(jù)問題的源盤才被轉(zhuǎn)到母版制作工序。,第,32,章,CD-ROM,和,DVD,2,、制作模片：制作模片是一個復(fù)雜的過程，也是關(guān)系光盤質(zhì)量的重要過程。首先，為了保證光盤的普遍可讀性，光盤復(fù)制廠商會對母帶或,CD-R,上的數(shù)據(jù)進(jìn)行格式化，以保證這些數(shù)據(jù)符合,ISO9660 CD-ROM,邏輯格式的國際標(biāo)準(zhǔn)，通過格式化的數(shù)據(jù)可以在,PC,、,Mac,、,Unix,等操作系統(tǒng)中使用。轉(zhuǎn)換后，設(shè)備會對格式化的數(shù)據(jù)進(jìn)行逐字節(jié)的核對，以保證數(shù)據(jù)的正確。,第,32,章,CD-ROM,和,DVD,當(dāng)然，如果您制作,APPLE,格式或,UNIX,格式的

11、光盤，現(xiàn)有的設(shè)備也會對它作出相應(yīng)的處理。在玻璃基片上的感光樹脂是用一個旋轉(zhuǎn)涂膜系統(tǒng)按照螺旋軌道以,18,微米（比頭發(fā)細(xì),460,倍）的厚度涂上去的，接收到激光束記錄儀發(fā)射出藍(lán)色激光的感光樹脂曝光，然后通過顯影藥水將曝光部分腐蝕掉，在未被腐蝕的部分和腐蝕掉部分之間就形成了凸起和凹下，這樣就將信息留在基片上。制作基片的過程是整個光盤制作過程最關(guān)鍵的一環(huán)，光盤質(zhì)量再好也只能達(dá)到基片的質(zhì)量，而且這些凸起和凹下僅相當(dāng)于煙塵顆粒的大小，所以制作基片的車間空氣中塵埃的數(shù)量是嚴(yán)格控制在一定數(shù)量內(nèi)的，任何一個灰塵都可能造成嚴(yán)重的數(shù)據(jù)丟失。,第,32,章,CD-ROM,和,DVD,經(jīng)過顯影的主片，在樹脂表面上蒸鍍

12、一層銀作為導(dǎo)電層，以便為以后的電鑄工藝做準(zhǔn)備。這個過程實(shí)際上是一個電鍍的過程，但形成的厚度較電鍍厚的多，所以被稱為,電鑄,，電鑄制作出可以用于復(fù)制生產(chǎn)的金屬模子，將基片放入含有鎳離子（一般是磺胺基鎳）的電解液中。通電后，基片表面含銀部分不斷吸引鎳離子，鎳層不斷增厚，最終形成一個,0.3,毫米的鎳片。這個堅(jiān)硬的鎳片是同主片的凸凹正好相反，被稱為,父片,。制作成,父片,后，并不是馬上用父片開始制作光盤，而是采用同樣的方法來制作,母片,，再利用,母片,制作,模片,。,第,32,章,CD-ROM,和,DVD,3,、注塑生產(chǎn)：注塑機(jī)是由一個模片和模具組成，模片就是我們在母版作工序中的最終產(chǎn)品，通過它可以

13、在盤基上形成信息面。模具則是一個光滑的表面（讀取面），再加熱筒中熔融的聚碳酸脂被傳送到模具中，同時模片和模具閉合形成一個空腔，在空腔內(nèi)注入聚碳酸脂的同時，加熱筒的螺桿轉(zhuǎn)動，推動模片向前移動，給聚碳酸脂一個壓力，使其表面同兩邊的模具完全貼合，并開始強(qiáng)制冷卻。,第,32,章,CD-ROM,和,DVD,這個過程一般為,35,秒鐘，一張光盤的質(zhì)量好壞取決于模片的質(zhì)量、加熱的溫度、螺桿的壓力和冷卻的時間。模片質(zhì)量不好就無法保證數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確；加熱溫度和螺桿的壓力與模片同聚碳酸脂的貼合度有直接關(guān)系，貼合度低就無法保證信息的正確。,第,32,章,CD-ROM,和,DVD,4,、濺射：反射層下面的工序就是真空濺射

14、反射層，濺射工藝也是在一體機(jī)里面完成的。其原理是將高純度的鋁做成圓形的,鋁靶,，上下通正負(fù)極，中間真空并充填惰性氣體。當(dāng)通電的時候，鋁靶上的鋁原子受電子沖擊濺射到光盤的信息面上，從而形成一個反射層。鋁靶同光盤之間的距離很短，并有一對銅制的比光盤稍小的圓環(huán)，防止鋁濺射到光盤以外。,第,32,章,CD-ROM,和,DVD,由于采用濺射的方法，每張光盤的反射層都很薄，僅有幾個鋁分子厚。鋁靶的內(nèi)部同樣要求高度的清潔，因?yàn)槿魏坞s質(zhì)都會使光盤反射層出現(xiàn),針眼,，或者雜質(zhì)碳化造成黑點(diǎn)。一般一個鋁靶可以生產(chǎn),10,萬張光盤，但連續(xù)使用的鋁靶能夠生產(chǎn)更多的產(chǎn)品。,第,32,章,CD-ROM,和,DVD,前面我們

15、提到的金盤是用銅合金或者金做反射層，如果采用銅合金作為反射層就不能采用濺射的方法了，而是將金粉或銅合金粉采用類似,噴粉,的方法涂附在光盤的信息面上。除了銅合金本身價(jià)格高以外，這樣的工藝不僅效率不高，而且損耗大，容易出現(xiàn)質(zhì)量問題，所以這也是金盤價(jià)格高的另一個原因。,第,32,章,CD-ROM,和,DVD,5,、涂附保護(hù)漆,6,、印刷盤片,燒制盤片基本過程,和壓制盤片相比,燒制盤片的過程要求并沒有那么的高,因?yàn)楸P體和刻錄機(jī)都是事先已經(jīng)生產(chǎn)好的了,刻錄數(shù)據(jù)到刻錄盤上,其實(shí)只是相當(dāng)于完成了壓制盤片中的一個環(huán)節(jié)而已,.,但是就是刻錄盤片和刻錄機(jī)的出現(xiàn),讓那些不用大批量復(fù)制盤片的用戶找到了自己燒錄盤片最廉

16、價(jià)最容易實(shí)現(xiàn)的途徑。刻錄機(jī)要刻錄盤片,刻錄盤片肯定是和只讀光盤的原里不一樣了,那么可燒錄盤片的秘密在那里呢,?,其實(shí)就是在刻錄盤片的染料層上,.,第,32,章,CD-ROM,和,DVD,CD,R,染料的讀寫原理,CD-R,有機(jī)染料數(shù)字光存儲中，寫入信息時記錄介質(zhì)產(chǎn)生不可逆的物理化學(xué)變化，形成永久性的記錄。寫入時,10mW,左右的激光束在記錄介質(zhì)膜層上聚焦成直徑約,1mm,的微光斑，能量密度達(dá),106W/cm2,在不到,1ms,的時間內(nèi)把光照微區(qū)內(nèi)的膜層溫度升高到數(shù)百度，使膜面性質(zhì)發(fā)生改變或完全破壞，形成穩(wěn)定的記錄信息點(diǎn)。,第,32,章,CD-ROM,和,DVD,只讀光盤的巨大成功為寫一次型光盤的崛起奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。同時，寫一次型光盤以用戶手中數(shù)以千萬計(jì)的只讀光盤機(jī)為基礎(chǔ)，與只讀光盤兼容（能被相應(yīng)的只讀光盤機(jī)讀出）是其作為商品取得成功的前提。所以，,CD,R,染料讀寫機(jī)理應(yīng)與只讀類光盤相兼容。寫一次型光盤的記錄是光熱效應(yīng)記錄，即記錄激光束的光能轉(zhuǎn)化為熱能對記錄介質(zhì)起作用，形成記錄信息符。一般認(rèn)為，激光誘導(dǎo)型有機(jī)光盤染料介質(zhì)的寫入包括以下三個階段：,第,32,章,CD-ROM,和,DVD