光盘驱动器的设计.docx

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1、1 .光驱的发展第一代光驱：标准型之所以管第一代光驱叫做标准型，是因为第一代光驱制定了很多光驱的标准，并且沿用至今，比如一张光盘的容量为640Mb（笔者这里称的光盘制传统的CD-ROM）,光驱的数据传输率为150KB/S,这一标准也奠定了几倍速光驱这一光驱独特的叫法，比如40倍速光驱的传输速度为150KBS*40=6000KBSo1991年，由有全球1500家软体厂商加入的Software-Publishers-Association中的MUltimdeiaPCWorkingGrOUP公布第一代MPC（Multimedia-Personal-Computer）规格，带动了光盘出版品的流行。一张

2、光盘的容量是640MB,光驱的数据传输率为150KB/S（被国际电子工业联合会定为单倍速光驱），平均搜寻时间为1秒。随着市场的不断需求，硬件技术的不断增进。1993年，第二代MPC规格问世，光驱的速度已变成了双倍速，传输率达到了300KB/S,平均搜寻时间为400ms。40OmS的平均寻道时间，300KB/S的传输率，640MB的容量，对于目前动辄配一个7200转、2MBcache,30GB容量可能觉得第一代光驱速度太慢，容量太小。但要知道第一代光驱出现的时候还是大家用软盘作为主要移动拷贝媒介，经常用10多张盘拷贝一个软件或游戏，然后用2、30分钟将它装入机器内，如果其中一张盘有质量问题或拷错

3、了，整个工夫就白费了。那时候硬盘也只有200MB上下，400MB的硬盘要1700、1800才能买到。笔者还清晰的记得在第一次在朋友家看到他新买的光驱时，当时的感觉就是无限的游戏和软件，并且装起来快截又方便。第一代光驱的特点是光驱刚刚出现，制定了光驱的很多技术标准，作为软驱与硬盘交换数据的替代品，增大了容量，提高了速度，极大的提高了效率。那时候国内品牌非常少，比较有代表的品牌象SONY、PhiliPS及新加坡的一些品牌。第二代光驱：提速型第二代主要是指光驱从4速发展到24速（32速）这一时间段。因为之后从32速再往高速光驱发展过程中虽然速度也在提高，但更多的技术发展目标已不在速度上，因此划入下一

4、代。光驱发展了一段时间，由于其相对于软盘极大的优越性逐渐普及起来，成为装机时的标准配置。上百MB的软件、游戏也渐渐多了起来。装软件还稍微好一点，装一遍就完了，玩游戏时经常要从光盘调用数据，此时光驱读取速度太慢也逐渐突显出来，有时候一个游戏走到下一关读一下数据要读2、3分钟，特别是玩仙剑这样的RPG游戏，经常要在各关之间穿梭，玩一个小时要有20分钟用来读盘，这谁受得了，怎么办？提速。此时提速也成为各家厂商技术发展的主要目标，速度从4倍速、8倍速、一直提高到24倍速、32倍速。此时光驱的支持格式也有发展，1995年夏,MultimdeiaPCWorkingGroup公布第三代规格标准。兼容光盘格式

5、包括：CD-AudioCD-Model/2CD-ROMXAPhOto-CD、CD-RVideo-CD、CD-I等。第二代光驱的特点是光驱逐渐普及起来，但速度慢的弱点也突出起来，提高速度成为各家制造厂商技术竞争的首要目标。光驱支持的格式也渐渐多了起来。市场上主流的依然是洋品牌及台湾品牌，象ToShiba、NEC、ACer等，出现了一些国产品牌，但还没什么气候。第三代光驱：发展型光驱速度再往上提高，传输速度慢的问题已得到很好的解决，但速度提高后所带来的问题却渐渐显现出来。高速度的旋转会产生震动、噪音和热能，震动也会使激光头难以定位，寻道时间加长，并容易与激光头发生碰撞，刮花激光头；产生的热能会影响

6、光盘上的化学介质，影响激光头的准确定位，延长寻道时间；引起的噪音会使人精神上产生不爽的效果，容易疲劳。针对这些问题，各个不同的生产厂家也推出了相应改善的技术：NEC公司在四角上安装悬浮式减震橡胶；ACer公司采用悬挂技术和香蕉减震支架；Lite-on采用悬浮承载技术；ASUS公司采用先进的双重动态悬挂系统这一阶段值得一提的是很多国内厂商发展起来，以其完善的品质、低廉的价格受到消费者得青睐，成为市场的主流。第三代的特点是速度已不是各厂商发展技术的主要目标，大家纷纷推出新技术，使光驱读盘更稳定，发热量更低，工作起来更安静，寿命更长。国内厂商发展起来，成为市场主流。市场上洋品牌及台湾品牌份额有一定减

7、少，许多国内品牌崛起，象奥美嘉源兴、大白鲨、美达等等。第四代光驱：完美型又经过几年的发展，光驱的技术已经趋于成熟，各家厂商的产品虽然可能采用的技术略有不同，但产品品质却都臻于完善，甚至说完美，表现在纠错率更强,传输速度更快，工作起来更稳定、更安静、发热量更低。2 .光驱的基础知识在谈如何挑选优秀的光驱之前，我们先要了解有关光驱的一些概念。首先我们说说什么是CLV和CAV。光盘和硬盘的工作方式有很大的不同，硬盘的的盘片是被分成许多同心圆，这些同心圆成为磁道，每个磁道又被分为了若干的扇区，文件就是被保存在这些扇区内，因此，硬盘的盘片总是以恒定的角速度旋转，这就是CAV。但是，由于盘片具有一定的半径

8、，这就势必会引起扇区在盘片内外圈的疏密程度不同，对读取数据造成了很大的不便。CD-ROM是采用一个连续的旋转形的轨道来存储数据的（有点类似音轨的概念），这些轨道被分成相同尺寸，相同密度的区域，因此，使盘片的利用率得到进一步的提高。由于光盘上的数据是以相同的密度存放的，因此在读取光盘的时候就要采取恒定的线速度，这就是CLV。恒定线速度带来的直接影响就是光驱在读取内外圈数据时盘片的旋转速度会大为不同，这就需要光驱的主轴马达不断改变旋转速度以适应读取数据的需要。读者可以想到，频繁地变换速度势必会引起马达寿命的减少。但由于早期的光驱，主轴马达速度不是很快，因此没有什么大关系，随着光驱速度的不断提高，不

9、断变换马达速度对于光驱寿命影响的问题就日益严重起来，因此，目前的高速光驱都采用了CAV技术，即盘片以恒定的线速度转动。虽然这样做延长了光驱的寿命，但在读取内圈数据的时候，实际的传输速度会受到一定的影响，因此，一些高档的光驱又采用了CAV和CLV结合方式。这种方式在读取内圈数据的时候采用CAV方式,而在读取外圈的时候就采用CLV,这样一来，光驱的性能又得到了进一步的提高。在选购光驱的时候，应当尽量选用采用CAV/CLV技术的光驱。光驱的传输速度是影响其性能的一个重要因素。单倍速光驱的传输率是150KBs,40倍速的光驱传输速度就是40X150KBs,所以，速度越快的光驱，其传输速度就越快。光驱的

10、传输模式对传输速度也有影响。目前的主要模式有PlO和UltraMDA/33(1JMDA33)两种。相比起来，UMD模式的光驱CPU占有率更低,并且可以提高提高I/O系统的速度等等。此外，光驱的寻道时间以及缓冲区也影响着光驱的性能。寻道时间就是指激光头在接受到读取数据的命令后将光头调整早技术数据的轨道上方所用的时间。因此，光驱的寻道时间是越短越好。缓冲区(Buffer)对于光驱的性能影响也较大。缓冲区大的光驱在读取文件时其速度优势明显，在购买的时候应选购BUffer较大的产品，不过采用大容量BUffCr的光驱价格普遍比较昂贵。目前主流光驱均采用128KB的缓冲区。光驱的接口分为IDE和SCSl两

11、种。采用SCSl接口的光驱性能优势明显，它具有更小的CPU占用率，更稳定的传输速度等。但SCSl接口的光驱价格比较昂贵，因此家庭选购光驱还是选择IDE接口为好。随着万转光驱的出现，光驱主轴马达速度已经达到了非常快的速度。因此在读盘的时候，会产生巨大的震动以及噪音。为了应付这些负面影响，厂商可以说是不惜血本,开发自己的防震动技术。橡胶减震支架就是在这样的情况下产生的。橡胶支架将光驱的托盘与前仓盖分割开，减少了震动。这对于减低光驱的噪音作用显著。此外，为了提高光驱激光头的精准度，目前的高档光驱都采用了悬挂式光头结构,使光头的寻址和聚焦时间减少许多，并且大幅提高了光驱的读盘能力。ABS自动平衡系统也

12、是近期开发的一种先进技术(注意，不是汽车上的ABS)。ABS技术在光驱托盘下面放置滚珠以提高光驱读取密度不均的盘片时的性能，这对于中国的光盘市场作用很大。目前国内大量D版盘充斥着市场，而这些盘片的质量通常很差，因此，ABS技术就发挥了它的威力。当光驱读取密度不均的盘片时，托盘下的滚珠由于离心力的作用，会跑到质量轻的那一边从而调整平衡。除此以外，像金属机心，智能控制电路等新技术也被应用在某些品牌的光驱上，它们都可以提高光驱的寿命和读盘能力。3 .光驱的工作原理3.1 光驱工作原理让我们来了解一下光驱的工作原理。激光头是光驱的心脏，也是最精密的部分。它主要负责数据的读取工作，因此在清理光驱内部的时

13、候要格外小心。激光头主要包括：激光发生器（又称激光二极管），半反光棱镜，物镜，透镜以及光电二极管这几部分。当激光头读取盘片上的数据时，从激光发生器发出的激光透过半反射棱镜，汇聚在物镜上，物镜将激光聚焦成为极其细小的光点并打到光盘上。此时，光盘上的反射物质就会将照射过来的光线反射回去，透过物镜，再照射到半反射棱镜上。此时，由于棱镜是半反射结构，因此不会让光束穿透它并回到激光发生器上，而是经过反射，穿过透镜，到达了光电二极管上面。由于光盘表面是以突起不平的点来记录数据，所以反射会来的光线就会射向不同的方向。人们将射向不同方向的信号定义为“0”或者“1”，发光二极管接受到的是那些以“0”,“1”排列

14、的数据，并最终将它们解析成为我们所需要的数据。这就是光驱的工作原理。托盘驱动电机3.2激光头工作过程在激光头读取数据的整个过程中，寻迹和聚焦直接影响到光驱的纠错能力以及稳定性。寻迹就是保持激光头能够始终正确地对准记录数据的轨道。当激光束正好与轨道重合时，寻迹误差信号就为0,否则寻迹信号就可能为正数或者负数,激光头会根据寻迹信号对姿态进行适当的调整。如果光驱的寻迹性能很差，在读盘的时候就会出现读取数据错误的现象，最典型的就是在读音轨的时候出现的跳音现象。所谓聚焦，就是指激光头能够精确地将光束打到盘片上并受到最强的信号。当激光束从盘片上反射回来时会同时打到4个光电二极管上。它们将信号叠加并最终形成

15、聚焦信号。只有当聚焦准确时，这个信号才为0,否则，它就会发出信号，矫正激光头的位置。聚焦和寻道是激光头工作时最重要的两项性能，我们所说的读盘好的光驱都是在这两方面性能优秀的产品。目前,市面上英拓等少数高档光驱产品开始使用步进马达技术,通过螺旋螺杆传动齿轮，使得1/3寻址时间从原来85ms降低到75ms以内，相对于同类48速光驱产品82ms的寻址时间而言,性能上得到明显改善。而且光驱的聚焦与寻道很大程度上与盘片本身不无关系。目前市场上不论是正版盘还是盗版盘都会存在不同程度的中心点偏移以及光介质密度分布不均的情况。当光盘高速旋转时，造成光盘强烈震动的情况，不但使得光驱产生风噪，而且迫使激光头以相应

16、的频率反复聚焦和寻迹调整，严重影响光驱的读潘小过于使用寿命。在36X-44X的光驱产品中，普遍采用了全钢机芯技术，通过重物悬垂实现能量的转移。但面对每分钟上万转的高速产品，全钢机芯技术显得有些无能为力,市场上已经推出了以ABS技术为核心的英拓等光驱产品。ABS技术主要是通过在光盘托盘下配置一副钢珠轴承，当光盘出现震动时，钢珠会在离心力的作用下滚动到质量较轻的部分进行填补，以起到瞬间平衡的作用，从而改善光驱性能。光盘驱动器是电脑设备中较娇贵的设备之一，平常我们使用光驱来装软件、玩游戏、看VCD、听音乐不管是正版光盘、D版光盘、有划伤的、太薄的太厚的光盘都往里面塞，时间一长，光驱渐渐地开始挑盘，最后彻底罢工。用清洗盘或酒精棉擦后，能够读一些质量较好的盘了。可没过几天，又得重新折腾一番。最后不得不祭出必杀技调激光头的功率，可这样做毕竟治标不治本。3.3激光头的更换激光头的功率增大后，光盘是能够顺畅地读出来了，可是光头也正在加速