第6章 光盘及光盘驱动器分解

第六章光存储技术光存储技术是一种利用激光在光盘上记录和读取信息的技术。

这种技术最早出现在20世纪70年代，经过几十年的发展，已经成为信息存储领域的重要分支。

光存储技术具有存储容量大、数据保存时间长、读写速度快等优点，广泛应用于计算机、消费电子、医疗、教育等多个领域。

光存储技术的基本原理是通过激光在光盘上烧蚀出凹坑或改变光盘表面材料的性质，形成信息的记录。

读取时，激光照射到光盘上，通过检测反射光的变化来还原信息。

光存储技术的核心设备是光盘驱动器，它负责控制激光的发射、聚焦、读取等过程。

目前，光存储技术主要包括CD、DVD、蓝光等几种类型。

CD是最早出现的光存储介质，容量为650MB，主要应用于音乐、软件等领域。

DVD是CD的升级版，容量为4.7GB，广泛应用于电影、游戏等领域。

蓝光则是最新的光存储技术，容量可达25GB，适用于高清电影、大容量数据存储等需求。

随着科技的不断进步，光存储技术也在不断创新。

例如，holographic storage（全息存储）技术、MDISC（Millennium Disc）技术等新型光存储技术正在研发中，这些技术有望在未来提供更大的存储容量和更长的数据保存时间。

光存储技术作为一种成熟的信息存储技术，在现代社会中发挥着重要作用。

未来，随着科技的不断发展，光存储技术将会继续创新，为人类提供更高效、更便捷的信息存储解决方案。

光存储技术的发展历程光存储技术的起源可以追溯到20世纪60年代，当时科学家们开始研究利用激光来记录和读取信息。

1972年，荷兰飞利浦公司推出了第一张CD（Compact Disc），这标志着光存储技术的正式诞生。

CD的出现极大地改变了音乐和软件的存储方式，它具有高保真、可重复播放等优点，迅速在全球范围内普及。

随着技术的进步，光存储技术不断升级。

1995年，DVD（Digital Versatile Disc）正式上市，其容量是CD的7倍，不仅能够存储更多的数据，还支持高质量的音视频播放。

光盘驱动器的基本结构及原理CD-ROM 是光盘中的一种，直径为12cm，存储容量可达650MB-740MB，存贮量可达6亿个数据字符以上，如果单纯存放文字，一张光盘相当于15万张16开的纸。

而光盘驱动器已成为计算机系统必备的外部存储设备之一。

8.1光盘驱动器的基本结构及原理8.1.1光盘驱动器的结构光驱由机械器件、电子器件和光学器件三部分组成。

其结构包括光盘头、激光器、光电检测器、光学器件和伺服控制系统等。

如图8-1所示。

1.光盘头光盘头是光盘的读出系统，它发射出来的激光束照射到光盘的凹凸反光面上，被反光层反射后，经光电检测器将反射回的激光束转换为电信号，再经电子线路处理后得到信号编码，编码经译码后便得到读出的数据。

光盘头得到从光盘表面反射回的激光束信号，还可判断出聚焦误差、光道跟踪误差，这些误差信号使聚焦伺服系统和径向光道跟踪伺服系统动作，将激光束调整到最佳位置。

光盘头的结构原理如图8-2所示。

2 .激光器激光器由激光二极管和聚焦透镜等组成。

砷化镓半导体激光器可发射出波长为0.78祄、输出功率为0.5mW的激光束。

3 •光电检测器光电检测二极管将从光盘表面反射回的激光束转换为电信号，由电信号强弱的变化，便可检测出该信号是来自光盘的凹区、凸区还是两区交界处，并得到聚焦误差、光道跟踪误差及速度误差等，从而由伺服控制系统进行实时调整。

4 •光学器件如图8-3所示，包括光栅、激光束分离器、放大镜等，准直透镜将激光束变成圆柱形光束。

激光束分离器(半反镜)使反射回的激光束射向光电检测二极管，物镜由音圈电机带动下上下移动和沿盘片的径向微量移动，使激光束焦点始终落在光盘的光道上。

5 •伺服控制系统在光盘驱动器中，有三个基本伺服控制系统：聚焦伺服系统、径向光道跟踪伺服系统和光盘转速控制系统。

(1) 聚焦伺服系统的目的是进行自动聚焦。

聚焦误差检出方式一般采用非点收差法，非点收差法就是根据光盘反射面位置的变化，反射光的聚焦位置移动，通过圆柱面透镜对投影光形状进行变化，用4分割PD差动检出，如图8-4所示。

第6章外部存储设备微机的外部存储器主要包扩硬盘、软盘驱动器、光盘驱动器以及移动存储设备。

硬盘驱动器简称硬盘，是微机系统中最重要的外部存储设备，由于硬盘的存储容量极大，速度在所有外部设备中是最快的，所以，操作系统及所有的应用软件等都存储在硬盘中。

6.1 硬盘驱动器硬盘驱动器的盘片是涂有金属氧化物的刚性金属盘片，所以称为硬盘。

它与软盘最明显的区别是，硬盘的生产过程是在无尘环境中进行的，盘片和磁头全部被密封在驱动器内腔的金属盒子中，因此它的容量在出厂之前就已经固定了。

1968年，IBM公司在美国加州坎贝尔市温彻斯特大街的研究所首次提出温彻斯特(Winchester)技术，探讨对硬盘进行技术改造。

1973年，IBM公司制造出了第一台采用温彻斯特技术的硬盘，此后硬盘的发展一直沿用这种技术。

温彻斯特技术的特点是：在工作时，磁头悬浮在高速旋转的盘片上方，而不与盘片直接接触，磁头沿盘片做径向移动。

这也是现代绝大多数硬盘的工作原理。

6.1.1 硬盘的工作原理和结构硬盘基片一般是以钢或铝为主要成分的合金材料，在基片表面涂上磁性介质就形成了磁盘。

大多数硬盘中有2～4个盘片，在盘片的每一面上都有一个读写磁头，所有盘片相同位置的磁道就构成了所谓的柱面。

1．硬盘的工作原理硬盘驱动器加电正常工作后，利用控制电路中的初始化模块进行初始化工作，此时磁头置于盘片中心位置。

初始化完成后，主轴电机启动并高速旋转，装载磁头的小车机构移动，将浮动磁头置于盘片表面的00道，处于等待指令的启动状态。

当主机下达存取盘片的命令时，通过前置放大控制电路，发出驱动电机运动的信号，控制磁头定位机构移动磁头，搜寻定位磁道扇区位置，进行数据读写。

2．硬盘的外部结构硬盘的外观如图6-1所示，在外部结构上可分为三大部分：（1）接口接口包括电源接口插座和数据接口插座两部分，其中电源接口插座与主机电源插头相连接；数据接口插座则是硬盘数据与主板控制芯片之间进行数据传输交换的通道，通过数据线与主板的IDE接口或SATA接口相连接。

光盘驱动器的组成
光盘驱动器是计算机的一种外部设备，用于读取和写入光盘数据。

它由多个部件组成，每个部件都有特定的功能，下面将详细介绍光盘驱动器的各个组成部分。

1. 电动机：光盘驱动器的电动机用于带动光盘的旋转。

光盘驱动器通常采用直流电动机，通过电流的施加使得光盘能够旋转起来。

电动机的种类有直流马达和步进马达两种。

2. 机械结构：光盘驱动器的机械结构包括配重轮、导轨等。

配重轮用于平衡光盘的旋转，提供稳定的转动效果。

导轨则用于控制光头的移动，使光头能够在光盘上准确读取数据。

3. 光学头：光盘驱动器的光学头是用于读取和写入光盘上的数据信息的重要组成部分。

光学头由激光二极管和透镜组成，通过激光束对光盘进行扫描，然后将扫描到的信息转化为电信号，以便计算机可以识别和处理。

4. 集成电路：光盘驱动器中的集成电路用于控制整个驱动器的操作。

主要包括读取和写入控制电路、数据解码电路、马达控制电路等。

这些集成电路能够控制光盘的旋转速度、光头的移动以及数据的读取和写入过程。

5. 接口端口：光盘驱动器通过接口端口与计算机主机连接，以实现数据的传输和通信。

常见的接口端口包括IDE接口、SATA接口、USB接口等。

这些接口端口可以保证光盘驱动器与计算机主机之间的高速数据传输。

总之，光盘驱动器是由电动机、机械结构、光学头、集成电路和接口端口等多个组成部分构成的。

这些部件各有自己的功能，通过协同工作，实现了光盘数据的读取和写入。

在计算机中，光盘驱动器被广泛应用于数据存储、软件安装等领域，是一种非常重要的外部设备。

第六章硬盘学习要点:一、硬盘的分类二、硬盘的接口类型三、硬盘的选购（性能指标）四、硬盘的品牌概述磁盘（磁盘驱动器）用来记录电脑中的各类数据、程序和信息，分为硬盘驱动器（ＨＤ）、软盘驱动器（ＦＤＤ）光盘驱动器。

近几年硬盘、光驱在容量以及数据传输速度上有很大的发展。

硬盘是电脑的主要外部存储设备（不可缺少的），由硬盘接口卡（数据线）、驱动器和硬磁盘（盘片）组成，它固定安装在机箱内部。

驱动器、和硬磁盘（盘片）封装在一个金属壳中，保证读／写精度，并能保护其中的机械结构和盘上的数据。

硬盘通过数据线和主机相连。

硬盘具有存储容量大、存取速度快、可靠性高的特点。

一、硬盘的分类１、按盘径尺寸分有5.25英寸（淘汰）、３.5英寸（台式机主流）、２.5/1.8英寸（笔记本电脑或精密仪器使用）２、按接口类型分●ＩＤＥ［集成驱动器（控制器与盘体）电子设备、ＥＩＤＥ（扩展ＩＤＥ）、ＰＡＴＡ、ＡＴＡ］：也叫并口硬盘，台式电脑中使用的硬盘，通过数据线与主板的ＩＤＥ口相连，数据线有40线、８０线两种，８０线的抗干扰能力强、数据传输速度快，按数据传输速度有ATA/33/66/100/130MB/S的硬盘，使用ATA/66/100/130硬盘时必须用80线的数据线才能发挥性能。

●ＳＡＴＡ（Ｓerial ATA）：也叫串口ＡＴＡ硬盘，外观与ＡＴＡ硬盘一样，但数据线与接口是4线（针）的，数据传输速度是ＡＴＡ的几倍，可达ATA/150－600MB/S。

●SCSI(小型计算机系统接口)：先是用在小型计算机中后移植到普通电脑上，使用50线数据线，特点是：ＣＰＵ占用率低、数据传输速度快，可连接设备多（３２个）、价贵，用于服务器、高档电脑中。

●ＵＳＢ（通用串行总线接口）：移动硬盘，支持热插拨，传输速度快（１２－４８０ＭＢ／Ｓ）二、硬盘的选购（性能指标）１、硬盘的接口类型：可供选择的有ＩＤＥ和ＳＡＴＡ（稍贵一点，大势所趋，资金允许可考虑，但注意主板要支持）。

CD-ROM是光盘中的一种，直径为12cm，存储容量可达650MB-740MB，存贮量可达6亿个数据字符以上，如果单纯存放文字，一张光盘相当于15万张16开的纸。

而光盘驱动器已成为计算机系统必备的外部存储设备之一。

8.1 光盘驱动器的基本结构及原理8.1.1 光盘驱动器的结构光驱由机械器件、电子器件和光学器件三部分组成。

其结构包括光盘头、激光器、光电检测器、光学器件和伺服控制系统等。

如图8-1所示。

1．光盘头光盘头是光盘的读出系统，它发射出来的激光束照射到光盘的凹凸反光面上，被反光层反射后，经光电检测器将反射回的激光束转换为电信号，再经电子线路处理后得到信号编码，编码经译码后便得到读出的数据。

光盘头得到从光盘表面反射回的激光束信号，还可判断出聚焦误差、光道跟踪误差，这些误差信号使聚焦伺服系统和径向光道跟踪伺服系统动作，将激光束调整到最佳位置。

光盘头的结构原理如图8-2所示。

2．激光器激光器由激光二极管和聚焦透镜等组成。

砷化镓半导体激光器可发射出波长为0.78祄、输出功率为0.5mW的激光束。

3．光电检测器光电检测二极管将从光盘表面反射回的激光束转换为电信号，由电信号强弱的变化，便可检测出该信号是来自光盘的凹区、凸区还是两区交界处，并得到聚焦误差、光道跟踪误差及速度误差等，从而由伺服控制系统进行实时调整。

4．光学器件如图8-3所示，包括光栅、激光束分离器、放大镜等，准直透镜将激光束变成圆柱形光束。

激光束分离器(半反镜)使反射回的激光束射向光电检测二极管，物镜由音圈电机带动下上下移动和沿盘片的径向微量移动，使激光束焦点始终落在光盘的光道上。

5．伺服控制系统在光盘驱动器中，有三个基本伺服控制系统：聚焦伺服系统、径向光道跟踪伺服系统和光盘转速控制系统。

(1)聚焦伺服系统的目的是进行自动聚焦。

聚焦误差检出方式一般采用非点收差法，非点收差法就是根据光盘反射面位置的变化，反射光的聚焦位置移动，通过圆柱面透镜对投影光形状进行变化，用4分割PD差动检出，如图8-4所示。