第6章 光驱和可移动存储设备.ppt

1、1,第6章 光驱和可移动存储设备,CD光盘介质,DVD光盘,光盘驱动器,可移动存储器,2,6.1 CD光盘介质,6.1.1 CD的种类 CD自1980年诞生以来，衍生出多种类型的标准规格。这些标准规格书的封面皆以不同颜色分类，包括红、黄、绿、橘、白和蓝皮书，分别定义了CD-DA（Digital Audio）、CD-ROM（Compact Disc-Read Only Memory）、CD-I（Compact Disc Interactive）、CD-Recordable、Video CD、Enhanced-CD等标准，如图6.1所示。,图6.1 不同CD标准规格的Logo,3,6.1.2 CD

2、光盘的特性,1CD的尺寸和材质 CD虽然有多个标准规格，但它们的结构和工作原理大同小异。最常见的CD光盘外径为120 mm，厚度1.2 mm，如图6.2所示为80 mm和120 mm两种尺寸的光盘。按数据写入的方式，分为大批量生产的CD盘（工厂CD）和个人计算机制作的刻录盘（CD-R或CD-RW）。,（a） （b） 图6.2 80 mm CD光盘（a）和120 mm CD光盘（b）,4,6.1.2 CD光盘的特性,2CD记录容量的计算 下面以一张工厂CD为例介绍CD的数据记录方法。工厂CD的第二层（即反射层）的制作材料是铁或铝，数据存储在这里，光盘上存储的信息是按一定规则排列的，其形状像条条“

3、轨道”，称为“光轨”，光轨由内至外呈螺旋线形状（类似蚊香圈，见图6.3），而不是硬盘磁道那样的同心圆。例如，数据光盘内在目录（TOC，Table of Contents）中记录有起始地址的多个连续逻辑扇区为一轨；而音乐光盘内一首歌曲对应一条光轨，如一张音乐CD有15首歌曲，则对应15条光轨（也称CD音轨），光轨最多可达99条。,图6.3 光盘螺旋形光轨,5,6.1.2 CD光盘的特性,CD光轨分为许多“扇区”（或称“块.”），标准速度（1X倍速）下，光驱的激光头每秒读取75个扇区。光盘规格不同，每个扇区储存的信息（用户数据）量也不同。表6.1为常见的几种光盘规格的扇区大小。以CD-ROM的扇区

4、大小2048 B来计算，CD的1X倍速就是每秒读取2048 B75=150 KB的数据，即1X倍速=150 KB/s。,表6.1 光盘扇区大小,6,6.1.2 CD光盘的特性,3CD记录数据的原理 光轨上凹陷下去的部分称为“坑”或“凹坑”（Pit），没有凹陷的平面部分称为“岸”或“平面”（Land），如图6.4所示。,图6.4 光盘反射层上的“坑”和“岸”,7,6.1.2 CD光盘的特性,CD驱动器依据激光在Pit/Land上反射信号的变化情况读取相应的二进制数据，例如，Pit/Land之间反射信号变化时表示二进制位1，信号保持不变表示0（见图6.5）。这样，“坑”和“岸”就具有了记录二进制信

5、息的作用。,图6.5 Pit和Land记录数据的方法,8,6.1.2 CD光盘的特性,根据CD盘面上的信息分布方式，CD数据记录面分为导入区、数据记录区和导出区三部分。如图6.6所示，CD光盘中间沿径向到边缘可分为以下区域：,图6.6 CD光盘的区域划分,9,6.1.2 CD光盘的特性, 中孔：15 mm直径，用来在光驱托盘上固定光盘。 固定区：15 46 mm的透明圆环区域，该部分为空白，可以打印一些品牌信息。 导入区：有一条信息光轨，称为导入光轨（Lead-in Track），其中存放数据记录区的索引地址和光盘规格等信息，如音乐光盘中的歌曲目录、长度等，该部分损坏将导致无法定位数据记录区。

6、 数据记录区：存储相应的数据，如计算机程序、影像资料、音乐歌曲等。 导出区：只有一条信息光道，称为导出光道（Lead-out Track），表示数据记录区到此结束，导出区后没有其他信息。,10,6.1.3 CD-R/CD-RW光盘,1CD-R的工作原理 CD-R具有刻录功能， CD-R刻录盘径向截面从反面（即亮面，或数据面）到正面共有45层，如图6.7所示。,图6.7 CD-R光盘的结构,第一层是聚碳酸酯注塑成型的透明基盘。 第二层是在衬盘上镀的一层很薄的有机染料层，也称记录层，该层决定了CD-R是否能够记录数据。 第三层是用抗腐蚀材料，如金箔或银箔制作的反射层。 第四层是涂漆保护层，用来保护

7、反射层。 第五层是用吸墨材料做的印刷层（也称标签层），用户可用喷墨打印机在CD-R印刷面上打印个性化信息，也可用软笔进行标注；如果该层为特制的“光雕”介质层，则可用光雕刻录机的激光“雕刻”功能在“光雕”介质层上制作光刻封面。,11,6.1.3 CD-R/CD-RW光盘,2CD-RW的工作原理 CD-RW的记录层介于上、下两个绝缘层之间，下绝缘层用于在刻录期间将相变层多余的热量散发出去。与CD-R光盘使用的基于染料的记录层不同，CD-RW 记录层通常使用由银、铟、锑和碲构成的晶状物（相变材料）。CD-RW 驱动器采用一种名为光相变的技术，相变材料加热到一定的温度，冷却后会变成晶状物，但如果加热到

8、更高的温度，再次冷却后就会变成非晶体。晶状物区使金属层可以更好地反射激光，而非晶状物部分有效吸收激光，因此不具有反射效应。如图6.8所示为CD-RW光盘的结构。,图6.8 CD-RW光盘的结构,CD-RW 设备采用三种不同的激光功率在记录层上实现这些效果： 最高功率，称为“Write Power”，在记录层上创建一种非结晶（吸收激光）状态。 中间功率，称为“Erase Power”，将记录层熔化，并转换成反射结晶状态。 最低功率，称为“Read Power”，不能改变记录层的状态，用于读取数据。,12,6.2 DVD光盘,6.2.1 DVD与CD的异同 DVD（Digital Video Di

9、sk，数字视频光盘）技术集计算机、光学记录技术和影视技术为一体，其目的是满足人们对大容量、高性能、高质量数字媒体存储的需求。DVD制作技术与CD基本相同，大小一般也为120 mm，厚度为1.2 mm，但是能存储相当于CD数倍甚至十几倍的数据，速度也有数倍的提高。DVD相比CD的主要区别如下：,图6.9 CD光盘（a）和DVD光盘（b）的坑间距对比,13,6.2.1 DVD与CD的异同, 更小的Pit（见图6.9）和更短的波长：CD的最小坑长度为0.834 m，采用波长为780790 nm的激光读取数据，而DVD的最小坑长度仅为0.4 m，采用波长为635650 nm的激光读取数据。 更多的光轨

10、：CD光轨间距为1.6 m，DVD光轨间距为0.74 m，这意味着DVD拥有比CD更多的光轨，实际上如果展开盘面上的光轨，CD有5.44 km长，而DVD则长达11.84 km。 两层拼合：实际上，每片DVD数据盘只有0.6 mm厚，为了达到标准的1.2 mm厚度以保证质量并兼容CD，DVD盘都是两片拼合的。一层0.6 mm的DVD盘基加上一层0.6 mm的透明保护层，这种单面单层的DVD便是DVD-5，简称D5，它具有标准的DVD容量4.7 GB；将两层DVD盘基“背靠背”拼合粘在一起，便成了双面单层的DVD-10，它的容量是4.7 GB的两倍，为9.4 GB。 更快的速度：DVD规定，在1

11、X倍速时，1秒钟要读676个扇区，按每扇区2048 B计算，DVD 1X倍速=1350 KB/s，而CD 1X倍速仅为150 KB/s。DVD的1X倍速大约相当于CD的8X倍速。,14,6.2.2 DVD的种类,1按DVD的格式分类 DVD最初的格式是只读型的，即数据信息只能在工厂里记录一次，包括以下几种格式（见图6.10）。 DVD-ROM：用于记录数据，包括计算机应用的多媒体数据，用途类似于CD-ROM。 DVD-Video：用于记录家庭影音设备或DVD-ROM驱动器播放的视频信息，用途类似于Video CD，而DVD-Video格式还具有版权保护功能。 DVD-Audio：用于记录高品质

12、多音轨音频，用途类似于Audio CD。,图6.10 不同规格DVD 的Logo,15,6.2.2 DVD的种类,2按盘片的容量分类 DVD光盘采用两层拼合，每片DVD盘基只有0.6 mm厚，基本存储容量为4.7 GB，通过不同的组合，有不同的DVD规格。 表6.2为目前较常用的DVD格式及其容量。我国市面上比较常见的是DVD-5和DVD-9格式的DVD影碟（DVD-10和DVD-18在美国居多）。每面2层的DVD盘，为DVDRDL（Dual Layer）、DVD-RDL和DVD+RDL规格。,表6.2 常用DVD格式及其容量,16,6.2.3 可擦写DVD,市场上有三种可擦写DVD规格：DV

13、D论坛（DVD Forum）的DVD-RAM和DVD-R/RW，以及DVD联盟（DVD Alliance）的DVD+R/RW。 DVD-R（见图6.11（a）的刻录原理与CD-R类似，也是用激光照射光盘染料层，利用反射原理记录数据，不同点在于染料成分不同。不同的染料对激光的敏感程度不一样，因此数据的保存时间和记录精度也不同。目前刻录盘所用的主要染料有PTC（酞菁）和AZO（偶氮）两种，前者价格低廉，市场上常见的CD-R都使用它；后者在数据记录精度和保存时间上有明显的优势，主要用于DVD-R盘片的生产。DVD-RW（见图6.11（b）的刻录原理与CD-RW类似，也采用相位变化的读/写技术。,（a

14、） （b） 图6.11 DVD-R（a）和DVD-RW（b）,17,6.2.3 可擦写DVD,1DVD-R/RW规格 DVD-R/RW是由日本先锋（Pioneer）公司主导的规格，并得到DVD论坛的大力支持，该产品最初定位于消费类电子产品，主要提供类似VHS录像带的功能，可为消费者记录高品质多媒体视频信息。 2DVD-RAM规格 DVD-RAM（见图6.12）是日立、松下和东芝等厂商率先开发的一种可擦写DVD标准，是最先问世的、可擦写的DVD规格，其特点是：格式化时间很短（不足1分钟），容量最高可达9.4 GB，最初是为了满足PC用户备份数据的需要而开发的。与连续读取的DVD视频光盘不同，DV

15、D-RAM采用随机访问的读/写方式（同样使用相变记录方式），使用起来更加方便。,图6.12 DVD-RAM,18,6.2.3 可擦写DVD,3DVD+R/RW规格 DVD+R/RW是DVD+RW Alliance组织（与DVD论坛相抗衡的另一DVD标准制定组织）研发的，DVD+R被称为DVD Recordable（可记录式DVD），DVD+RW被称为DVD ReWritable（可复写式DVD）。 DVD+RW标准在制定之初就定位于消费类电子产品及计算机光存储产品，所以它既有DVD-RAM的易用性，又提高了DVD-RW的兼容性。虽然DVD+RW的格式化时间比较长，但是由于其能够在后台格式化，且

16、格式化过程中就可以开始刻录数据，这样就提高了DVD+RW的刻录速度。,19,6.2.4 高清时代：蓝光DVD,Blu-ray Disc（BD，俗称蓝光光盘或蓝光DVD），是DVD的下一代光盘格式之一，用以存储高品质的影音及超大容量的数据。蓝光光盘是“蓝光光盘联盟”（Blu-ray Disc Association，BDA）策划的光盘规格，并以SONY公司为首于2006年开始全面推出相关产品。Blue-ray（蓝光）由于“在英语国家流于通俗、口语化，并具有说明性意义”而不能构成注册商标申请的许可，因此蓝光联盟将Blue去掉一个e，使用Blu-ray Disc注册商标（见图6.13）。,图6.13

17、 蓝光DVD Logo,20,6.2.4 高清时代：蓝光DVD,蓝光光盘外形和普通DVD、CD相同，不同的是，当前流行的DVD采用波长为650 nm的红色激光（称红光DVD）和广角镜头上比率为0.6的数字光圈聚焦镜头，盘片厚度为0.6 mm。而蓝光DVD技术采用波长为450 nm的蓝紫色激光，通过0.85的数字光圈，成功将聚焦的光点尺寸缩小到更小的程度。此外，蓝光DVD的盘片采用了0.1 mm厚的光学透明保护层，以减少盘片在转动过程中由于倾斜而造成的读/写失常，这使得盘片数据的读/取更加容易，并为极大地提高存储密度提供了可能。图6.14为蓝光与红光DVD比较示意图。,图6.14 蓝光DVD（a

18、）与红光DVD（b）比较示意图,21,6.2.4 高清时代：蓝光DVD,HD-DVD（见图6.15）是不同于蓝光的另一种技术，2008年2月19日，随着HD-DVD领导者东芝公司宣布将在3月底退出所有HD-DVD相关业务，持续10年的下一代光盘格式之争正式画上句号，最终由SONY公司主导的蓝光胜出。表6.3为蓝光DVD和HD-DVD的比较。,图6.15 HD-DVD的Logo,22,6.3 光盘驱动器,6.3.1 光驱的分类 1按光盘的存储技术分类 光驱可分为CD-ROM（只读光盘）驱动器、CD-R（可写光盘）驱动器、CD-RW（可复写光盘）驱动器、DVD-ROM（DVD只读光盘）驱动器、Co

19、mbo光盘驱动器（兼容DVD-ROM和CD-RW）、DVD刻录机（DVDR/RW、DVD-RAM）等，其外观如图6.16所示。,图6.16 CD-ROM（a）、CD-RW（b）、DVD-ROM（c）、Combo（d）、DVD（e）刻录机,23,6.3.1 光驱的分类,不同类型光驱可以读取或写入不同光盘，表6.4是各类光驱功能一览表。,表6.4 各类光驱功能一览表,24,6.3.1 光驱的分类,蓝光Combo驱动器和蓝光刻录机（见图6.17）用于读取蓝光DVD和刻录蓝光DVD，并兼容所有蓝光DVD之前的光盘格式（HD-DVD除外）。它支持蓝光DVD的读取和蓝光以外格式的刻录，而蓝光刻录机则支持所

20、有格式光盘的读取和刻录。,（a） （b） 图6.17 蓝光Combo（a）和蓝光刻录机（b）,25,6.3.1 光驱的分类,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。图6.16均为内置光驱。图6.18为常见外置光驱的外观。,（a） （b） 图6.18 外置光驱（a）和背面的接口（b）,26,6.3.1 光驱的分类,3按光驱的速度分类 光驱的速度按倍速计算，标准1X倍速DVD为1350 KB/s，CD为150 KB/s。根据功能不同分为读取速度、刻录速度和复写（RW）速度，单位都是倍速。目前市面上主流的DVD光驱基本上都是16X，D

21、VD光驱具有向下兼容性，也可读取CD，但速度一般小于CD-ROM最大的52X倍速。 4按光驱的接口分类 按光驱的接口分为IDE口、SATA口、IEEE 1394口、USB口等，如图6.19所示。IDE、SATA接口主要应用于内置光驱，而外置光驱一般都配有USB或IEEE 1394接口。随着价格的下降，CD-ROM、CD-RW、DVD-ROM、Combo驱动器将逐步退出市场，DVD刻录机正逐渐成为PC的标配部件。,（a） （b） （c） 图6.19 光驱接口SATA（a）、IDE（b）、B-Type USB（方口）（c）,27,6.3.2 光驱组成,1光驱的控制面板 如图6.20所示是一块普通的

22、内置式CD-ROM驱动器控制面板，其各部分名称及作用如下：, 耳机插孔：连接耳机或音箱，可输出Audio CD音乐。 音量调节旋钮：调节输出的CD音乐音量的大小，有的CD-ROM用两个按键代替旋钮。 光盘托架：放置光盘。 指示灯：灯亮时，表示驱动器正在读取数据；不亮时，表示驱动器没有读取数据。 应急退盘孔：当断电或其他非正常状态下，插入曲别针，将光盘托盘“捅”出来。 打开/关闭/停止键：控制光盘托架的进、出。如果正在播放CD，将停止播放。 播放/快进键：直接使用控制面板播放Audio CD。,图6.20 光驱控制面板组成,28,6.3.2 光驱组成,2光驱的背面 几乎所有光驱的背面都一样，如图

23、6.21所示，它有下面几个接口：,图6.21 IDE光驱背面接口, 电源插座：使用与IDE硬盘相同的4针D型电源线。 数据线插座：连接数据线，数据线的另一端连接主板。 主/从/CSEL模式跳线：设置IDE设备的主/从位置，与IDE硬盘的跳线功能相同。 模拟音频输出连接口：用4针模拟音频线与声卡CD-IN接口连接，可实现Audio CD的播放。 数字音频输出接口：通过两芯的数字音频线将光驱背后的Audio Digital（数字音频输出）接口与声卡的CD S/PDIF接口相连，即可通过声卡的DAC将数字音频转换成模拟声音输出，可大幅提高信噪比；也可连接数字音箱等设备。,29,6.3.2 光驱组成,

24、3光驱的内部结构 由于光驱集光、电、机技术于一体，内部结构非常复杂，总体上看，它主要由控制电路和机芯组成，其机芯结构如图6.22所示。,图6.22 光驱机芯结构,30,6.3.2 光驱组成, 激光头组件：包括激光头、聚焦透镜等组成部分，配合齿轮机构和导轨等机械部分，根据系统信号读取光盘数据，并通过数据电缆将数据传输到控制电路。 主轴电动机：压紧光盘后，带动光盘高速旋转（见图6.23）。 光盘托架：通过光盘托架输送光盘。（见图6.23） 托架启动机构：控制光盘托架的进出和主轴电动机的启动（见图6.23）。,（a） （b） 图6.23 主轴电动机（a）和托架启动机构（b）,31,6.3.2 光驱组

25、成, 内部机芯：主要有“塑料制”与“钢制”两种。 控制电路板：包括主控芯片，辅控芯片、缓存、光驱固件及各种接口等，如图6.24所示。,图6.24 光驱控制电路板,32,6.3.3 光驱的工作原理,1读取CD和DVD的原理 如图6.25所示，读取光盘时，首先将光盘数据面向下对着激光头，激光发射器发出的激光光束通过衍射光栅后，一束普通光束将被衍射成多条细光束，然后再依次通过分光片、校准波片和聚光物镜达到盘片的表面，呈汇聚状的各条细光线会分别透过盘片表面透明基片，聚焦在反射层的凹凸不平的光道上。从光盘反射层反射回来的各条光束又依次通过聚光物镜和校准波片，被分光片反射后接收，最后由多光束探测器来分辨这

26、些数据信号。,图6.25 光驱激光头读取数据原理,33,6.3.3 光驱的工作原理,2写入CD-R的原理 前面已经介绍了CD-R/RW光盘的组成原理。CD-R盘片是在聚碳酸酯制成的片基上喷涂了一层染料层。在刻录CD-R盘片时，CD刻录机通过大功率激光照射CD-R盘片的染料层，使部分染料受热分解。当加热到临界温度时，在染料层上形成一个个岸（Land）和坑（Pit），被烧蚀的部分产生了化学反应可以反射光，而没有烧蚀的部分则无法反射（见图6.26）。光驱读取这些Land和Pit，可以转换为数字信号。,图6.26 CD-R的“烧录”,34,6.3.3 光驱的工作原理,3写入CD-RW的原理 CD-RW

27、驱动器可以刻录CD-RW，也可兼容CD-ROM和CD-R。 在CD-RW驱动器中，使用了三种不同功率的激光，来完成对CD-RW的三种操作。最高功率的激光用于写操作，由于温度相当高，所以CD-RW光盘被聚焦部分的晶体会马上变成一种游离（无组织）状态的非晶体，然后刻录机进行写入操作。擦除操作使用中等功率的激光，这样可以熔化记录层相变材料，并转换成晶体状态。在读盘操作时，则使用功率最低的激光，由于功率太小，记录层不会产生任何变化。,35,6.3.4 多功能光驱的兼容性,1DVD-ROM、Combo解决CD/DVD兼容性的方法 DVD-ROM驱动器的结构与CD-ROM驱动器基本相同，只是DVD盘片上存

28、放数据信息的凹坑更小，而且非常紧密，轨距也更小，要读取DVD盘片上的数据，需使用频率较高、波长较短的635650 nm红外激光器，这样才能读取窄轨上的数据。Combo为兼容CD/DVD也采用了相似的方法。 （1）单激光头单透镜双聚焦。这是目前使用较广泛的DVD读取方式。在读取DVD和VCD/CD盘片时，采用不同波长的激光束（如图6.27（a）所示）。 （2）单激光头双透镜。这也是目前使用广泛的DVD读取方式。它采用单一激光头，两组聚焦镜，针对不同类型（DVD和VCD/CD）的盘片选用不同的聚焦镜来读取（如图6.27（b）所示）。,36,6.3.4 多功能光驱的兼容性,（3）单激光头双激光器。这

29、是目前比较流行的DVD读盘方式。它在一个激光头内安装了两个不同的激光器，分别发出读取VCD和CD的780 nm波长的激光束，以及读取DVD的650 nm波长的激光束（如图6.27（c）所示）。 （4）双激光头双激光器。它是两套完全独立的激光头读取系统，一套是用来读取VCD和CD的780 nm激光头，另一套是用来读取DVD的650 nm激光头（如图6.27（d）所示）。,图6.27 DVD-ROM和Combor驱动器激光头续盘方式,37,6.3.4 多功能光驱的兼容性,2DVD刻录机的兼容性 DVD刻录和CD刻录原理类似，但光盘材料、构成、光驱激光波长不同，格式化时间、刻录速度、兼容性、重写次数

30、也有差别。根据前面介绍，可擦写DVD有三种不同的规格：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）从原理上来说，是三种DVD规格相互组合而衍生出来的产物。 日立（Hitachi）公司于2003年3月率先宣布推出结合当前所有DVD规格，包括 DVD-R/DVD-RW/DVD+R/DVD+RW/DVD-RAM等5种规格的刻录机（见图6.28）。,图6.28 全格式支持的DVD刻录机,38,6.3.5 光驱的技术参数,1倍速和数据传输速率 光驱读/写CD、DVD介质的速度都

31、用倍速来表示，但这两者之间的数据传输速率是不同的。此外，倍速不仅仅取决于光驱，还取决于光盘本身支持的倍速。 （1）CD的速度。CD的倍速概念适用于对CD的读/写/复写操作，所有类型的光驱都可以读取CD介质，标准单倍速相当于150 KB/s。 刻录机共有三个速度指标：刻录（写）速度，复写（擦后写）速度和读取速度。 （2）DVD的速度。DVD的倍速表示对DVD的读/写/复写操作的速度，由于DVD每单位面积的存储密度高于CD介质，DVD的标准1倍速为1350 KB/s。,39,6.3.5 光驱的技术参数,2读/写技术 （1）读盘旋转方式 光盘在光驱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

32、（寻道），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三种方式：恒定线速度、恒定角速度方式和局部恒定角速度方式。 恒定线速度（Constant Linear Velocity，CLV）方式。 恒定角速度（Constant Angular Velocity，CAV）方式。 局部恒定角速度（Partial-Constant Angular Velocity，P-CAV）方式。,40,6.3.5 光驱的技术参数,P-CAV技术则是把CAV技术和CLV技术合二为一，其特点是：从内圈到外圈，一开始采用CAV方式，转速不变，数据传输速率持续提高，到指定的切换点时，则转变为CLV方式，转速下降

33、，数据传输速率保持恒定。高倍速光驱一般都采用P-CAV方式。图6.29为不同旋转方式下从内圈到外圈线速度的变化。,图6.29 不同方式下线速度从内圈到外圈的变化,41,6.3.5 光驱的技术参数,有些CD-ROM驱动器的面板上会标出“max”的字样（见图6.30），这种光驱大部分都是CAV或P-CAV方式，在读取光盘外圈时才能达到“max”速度。,图6.30 标有max字样的光驱,42,6.3.5 光驱的技术参数,（2）刻录旋转方式 刻录机目前的读/写方式有4种：CLV、Z-CLV、CAV和P-CAV。 如图6.31所示，1X的DVD写入4.7 GB需60 分钟（DVD的一倍速是1350 KB

34、/s），2X是30分钟，4X约15分钟，这与理论值基本接近，因为低倍速下可以保证内、外圈的线速度基本相同。而8X无法缩短成7.5分钟，这是因为内圈的数据写入是用低倍速，到外圈才用高倍速来写入，所以16X的写入时间也不会是1X的1/16，而是1/10左右（约6分钟）。,图6.31 不同倍速下刻录一张4.7 GB DVD所需时间,43,6.3.5 光驱的技术参数,（3）光盘数据刻录方式 目前光盘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

35、-RW中，并允许用户不断追加数据直至将光盘容量用完。这种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20 MB的光盘空间。,44,6.3.5 光驱的技术参数,3光驱缓存 光驱缓存（Buffer Memory）的作用是提供一个数据缓冲区域，将读取的数据暂时保存，然后一次性进行传输，目的是解决光驱与计算机其他部件速度不匹配的问题。 （1）缓存容量。光驱缓存容量一般在28 MB。 （2）防止缓存欠载技术。主要的防止缓存欠载技术（Buffer Under Run-Proof，Burn-Proof）

36、有5种，分别是理光的Just Link（精确连接）、三洋的Burn-Proof（防止缓存欠载）、飞利浦的Seamless Link（无缝焊接）、OAK的Exact Link和Super Link技术。,45,6.3.5 光驱的技术参数,Burn-Proof技术工作原理如图6.32所示。在进行刻录时，内置记忆芯片跟踪缓存，当缓存数据用完时，立刻停止刻录，等待刻录机从系统中获得数据并载入缓存中。当缓存载满后，重新开始刻录工作，缺点是中断续接时会造成明显的时间间隔。,图6.32 缓冲区欠载问题的发生（a）和Burn-Proof技术的工作原理（b）,46,6.3.5 光驱的技术参数,4纠错能力 CPU

37、占用率可以反映光驱的品质，好产品拥有好的BIOS算法，可以尽量减少CPU占用率。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。 纠错能力，即读“烂”盘的能力。光驱要实现纠错通常采用以下方法：光驱制造商收集从光驱读取众多的、不同类型的“烂”盘过程中所出现的故障现象，通过分析得出其相应的特征，并研制对应的解决方案。以后，当光驱遭遇相似的错误时就会自动纠正过来，使其变成正确、可读的数据读出来。,47,6.3.5 光驱的技术参数,5版权保护技术 为了保护电影、软件等具有知识产权的产品，1996年2月，美国电子产品制造商和美国电影协会向日本DVD硬件制造商提出了强硬要求，提

38、出在DVD的硬件和软件中加入“DVD防止拷贝管理系统”和“DVD区域代码”。“DVD防止拷贝管理系统”指所有DVD光驱和DVD影碟机均必须加装防止拷贝电路，以免侵犯知识产权；而“DVD区域代码”则指在DVD光驱、影碟机和盘片上编入6个不同的区域保护代码，也就是CSS（Content Scrambling System，区域码保护）。DVD区域码限制了DVD光盘可使用的国家或地区。区域代码划分如下： 第1区：加拿大、美国 第2区：日本、欧洲、中东、埃及、南非 第3区：东南亚、东亚（中国香港、中国台湾、韩国、泰国、印尼） 第4区：澳大利亚、新西兰、南太平洋群岛、中美洲、墨西哥、南美洲 第5区：非洲

39、、印度、中亚、蒙古、俄罗斯、朝鲜 第6区：中国,48,6.3.5 光驱的技术参数,蓝光光盘（BD）则采用AACS版权保护技术，将分区简化为三大区域： A：北美洲、中美洲、南美洲、韩国、日本和大部分东南亚地区 B：欧洲、中东、非洲、澳大利亚、新西兰 C：中国、印度、俄罗斯及其他国家 ABC：全区码,49,6.4 可移动存储器,6.4.1 USB闪存盘 闪存盘由USB接口直接供电，不用驱动器，不需外接电源，可热插拔，即插即用，而且存储容量较大（16 MB8 GB不等），读/写速度快，保存时间长（达10年之久），可重复擦写100万次以上，耐高低温，不怕潮，不怕摔，体积小，重量轻，便于携带，特别适用于

40、PC间较大容量文件的转移存储。常见USB闪存盘的外观如图6.33所示。,图6.33 USB闪存盘的外观,50,6.4.1 USB闪存盘,1USB闪存盘的结构 闪存盘主要由I/O控制芯片、闪存芯片、电路板和其他电子元器件组成，如图6.34所示。 （1）I/O控制芯片。通常使用的I/O控制芯片按接口标准分为USB 1.1和USB 2.0两种。USB控制芯片又分为主机端和设备端两部分。主机端部分（USB总线控制器）通常集成在主板的南桥芯片中，与主机端相连的设备使用的就是设备端，如闪存盘上的I/O控制芯片。,（2）闪存芯片。它是一种半导体电刷新只读存储器，因此掉电后仍可以长时间保留数据，而且其读/写速

41、度比EEPROM更快，成本却更低。USB闪存盘所标称的可擦写100万次以上、数据保存10年以上等性能的表现主要就取决于其采用的闪存芯片。,图6.34 USB闪存盘的结构,51,6.4.1 USB闪存盘,2USB闪存盘的主要参数 （1）USB接口标准和数据传输速率。闪存盘使用的是USB（Universal Serial Bus，通用串行总线）接口，其标准有USB l.1和USB 2.0两种。 （2）即插即用。对于Windows操作系统来说，只有在Windows 98第二版之后才完全支持USB设备，因此USB闪存盘只有在更高版本的Windows上才能使用。 （3）启动型。在支持USB设备启动的主板

42、中，闪存盘可以引导操作系统，将BIOS设置中的第一启动设备设置为USB-Zip即可。 （4）扩展功能。可通过闪存盘中的软件控制访问闪存盘的权限、加密数据等。有些闪存盘还有MP3播放、收音机、摄像等功能。,52,6.4.2 移动硬盘,1移动硬盘的结构 移动硬盘顾名思义是以硬盘为存储介质，强调便携性的存储产品。移动硬盘多采用USB、IEEE1394，eSATA等数据传输速率较快的接口。 用户也可以DIY组装移动硬盘，部件包括硬盘、接口转换电路、外壳（硬盘盒）、数据连线、电源连线等部分。（1）硬盘。目前移动硬盘内所采用的硬盘类型主要是2.5英寸笔记本电脑硬盘（见图6.35）和1.8英寸微型硬盘。,图

43、6.35 普通2.5英寸笔记本电脑硬盘,53,6.4.2 移动硬盘,（2）接口转换电路。接口转换电路的作用是实现普通硬盘的SATA或IDE接口到USB接口的转换。在接口转换电路中，主控芯片的型号决定移动硬盘的USB接口规格标准。 某些专业厂商生产的移动硬盘盘体本身集成了USB转换芯片，这样的硬盘直接采用USB接口输出，称为原生USB硬盘（见图6.36（a）。由于在盘体电路上直接集成了SATA-USB 2.0转换芯片（见图6.36（b），免去了硬盘外部的转换电路，可将移动硬盘体积减小1/4左右。,（a） （b） 图6.36 原生USB硬盘（a）和集成的USB转换芯片（b）,54,6.4.2 移动

44、硬盘,（3）接口和连线。接口部分包括：电源开关、电源接口、USB或IEEE 1394接口。接口连线包括数据线和电源线，数据线与计算机USB接口连接，电源线应与直流变压器连接。如图6.37所示为硬盘盒上的接口。 （4）外壳。移动硬盘外壳用于固定硬盘，减少外部震动对硬盘的直接影响，保护硬盘。,图6.37 移动硬盘的USB接口和外接电源接口,55,6.4.2 移动硬盘,2移动硬盘盒的主要参数 移动硬盘其实是普通IDE/SATA硬盘通过转换装置与USB等通用接口相连，移动硬盘盒是实现普通硬盘接口到通用接口转换的装置（见图6.38）。当前市场上移动硬盘盒的基本结构相似。,图6.38 移动硬盘盒内部,56

45、,6.4.2 移动硬盘,（1）移动硬盘盒的尺寸。由于硬盘的尺寸有3.5、2.5和1.8英寸，移动硬盘盒按其支持硬盘的尺寸也分为3.5、2.5（还分为薄盘和厚盘两种）和1.8英寸三种标准。 （2）接口类型和数据传输速率。移动硬盘盒接口方式主要有USB、IEEE 1394等。 （3）移动硬盘盒的电源。USB接口和IEEE 1394接口本身可以提供电源，USB端口提供的电源是5 V/500 mA，对于一般的2.5英寸硬盘还可以应付，而3.5英寸硬盘的功耗较大，必须采用外接电源。,图6.38 移动硬盘盒内部,大容量2.5英寸硬盘工作电流达到了7001000 mA，很容易因为供电不足而出现移动硬盘反复启

46、动的现象，因此最好使用外接电源。一般2.5英寸USB硬盘盒会提供一根从其他接口（PS/2或另一个USB接口）取电的连线，如图6.39所示。IEEE 1394接口可以提供最大1.5 A的电流，因此采用这种接口的2.5英寸硬盘盒无须外接电源。 （4）移动硬盘盒的设计和材质。一般而言，移动硬盘盒大多具有以下几种设计：散热、防尘、防滑、防震和硬盘指示灯。,57,6.4.3 存储卡和读卡器,1存储卡 闪存卡按其规格又分为CF卡、SM卡、MMC卡、SD卡、MS卡（记忆棒）、xD卡和TF卡等。与CD-ROM类似，一般也采用倍速描述存储卡的速度，即1倍速（1X）等于150 KB/s，如标称40速，则等于150

47、 KB/s40 =6 MB/s。,（1）CF和CF卡 CF卡全称是Compact Flash，Compact意指“小型的、轻便的”，由SanDisk公司在1994年首次推出。CF卡大小为43 mm36 mm3.3 mm，50针插座接口，重量小于12 g，支持3.3 V与5 V两种电压。CF卡的体积相对较大，容量也较大。当时由于CF卡的高速和大容量，使得其在专业和准专业领域上得到了大量应用，主流的单反数码照相机和高端消费相机基本上都支持CF卡。CF卡的外观如图6.40所示。,图6.40 SanDisk的CF卡,58,6.4.3 存储卡和读卡器,此后的CF接口标准提高了传输速率，微硬盘是CF接口的

48、主要产物，尺寸为43 mm36 mm5 mm。CF微硬盘在接口上与CF卡完全兼容（见图6.41），也是50针。,（a） （b） 图6.41 CF II卡（a）与CF卡（b）,59,6.4.3 存储卡和读卡器,（2）MMC卡 MMC卡（Multi Media Card，多媒体卡）由SanDisk公司与西门子公司联合开发，于1997年11月发布，其外形尺寸为24 mm32 mm1.4 mm，重量为2 g。MMC卡在兼容性方面不及SD卡好，数据传输速率受到硬件的限制，不适合作为高速数据传输。,（3）SD卡 SD卡（Secure Digital Card，安全数字卡）以MMC卡为基础，是一个完全开放的

49、标准，它在外形上同MMC卡一致（见图6.42），兼容MMC卡接口规范，厚度比MMC卡大一些，容量也更大。另外，SD卡为9引脚，目的是通过把传输方式由串行变成并行，以提高传输速率，读/写速度比MMC卡快。,（a） （b） 图6.42 7针MMC卡（a）与9针SD卡（b）比较,60,6.4.3 存储卡和读卡器,（4）miniSD卡 智能手机和多媒体手机对存储器容量的要求越来越高，体积则要求更小，为此设计了miniSD卡。miniSD卡是SD卡的缩小版，其外形尺寸为21 mm20 mm1.4 mm（具有11根金手指），封装面积是原来SD卡的44%。miniSD与SD标准在版权保护、数据安全方面兼容。而且miniSD卡采用低耗电的设计，比SD更适用于手机等移动通信设备。miniSD卡及其适配器的外观如图6.43所示。,