深入电脑硬件技术

上期我们介绍了硬件中存储设备硬盘的相关知识,本期我们将对计算机中光存储设备进行介绍.

光存储产品包括诸多类别,市面上常见的光存储产品也相当丰富,包括：CD-ROM、DVD-ROM、CD-RW/R、DVD+RW/R、DVD-RW/R、DVD±RW等.光存储的众多技术指标、技术名词让很多初学者混淆不清.这里我们收集整理了光存储产品的技术名词资料以方便读者学习与查询.

相关参数介绍

◎平均寻道时间

平均寻道时间是衡量光驱的一项重要指标,是指光驱查找一条位于光盘可读取区域中的数据道所花费的平均时间,单位是毫秒平均寻道时间是购写光存储产品的关键参数之一,更快的平均寻道时间可以提供更高的数据传输速度.

光驱的速度一直在提高,数据传输速度低下的问题得到了较好的解决,但速度提升之后却带来了一些其它新的问题.高速度旋转的盘片容易产生震动、发出噪音、产生更大的热量,其中震动会使激光头定位难度增加,必然导致寻道时间变长.因此在光驱倍速增加的同时,激光头的传动机构和定位系统也一直在发展,这样才能保障在提高倍速的同时,降低寻道时间.第一代单倍速光驱的平均寻道时间为400ms,而40～56倍速光存储产品的寻道时间为80～100ms,速度上有了很大的提高.刻录机的平均寻道时间一般都比CD-ROM的平均寻道时间要长,平均寻道时间越短,代表光储所能提供的数据传输速度越快,连续传输表现也会更好.

◎光存储产品之DVD盘片结构

DVD盘片是由两个厚度为0.6mm的透明的盘基粘着粘合在一起,并使记录层在里面的120mm的盘,外形与CD相似.读出面的盘基是透明的,允许光束穿过并到达记录层.其中主要包括机械参数、伺服参数、高频参数、数字误差标记、抖晃参数和光学参数等六大类.

◎光存储产品之1/3冲程

所谓1/3冲程是指,盘片在0.2秒第零个框架到2.2秒第零个框架的距离,这段距离大约是盘片的一半.三分之一存取时间则是指读写头移动到三分之一距离时所需要的时间,存取时间越短性能也就越好.

◎光存储产品之DVD容量

根据目前的技术规范和记录方式,DVD碟片的规格主要划分为8cm和12cm碟片.8cm的盘片又可以分为1.46GB单面单层和2.66GB单面双层碟片,而12cm的盘片也可分为4.7GB单面单层、8.54GB单面双层和17GB双面双层碟片.

◎光存储产品之Z-CLV和P-C技术

Z-CLV是指在刻录过程中一段一段的改变马达的速度,降低马达的震动,以达到刻录稳定的要求.P-C是指在刻录过中盘片内圈以C模式提升传输率到某一个值后,传输率改变成固定的值,这也是为了稳定刻录而使用的技术.

◎光存储产品之HD-Burn技术

HD-Burn技术由日本三洋研发.HD-Burn技术主要是将CD-R的刻录点距由原本的0.83mm缩短到0.62mm,使烧录密度提升,增加134.4%的烧录容量,加上修改错误修正码的格式后,再提升148.9%的容量,总共将容量提升一倍.在HDBurn的模式下,数据读取的速度高达72倍,烧录速度可达24倍.HDBurn功能的优点除了可以储存更大量数据外,数据读取速度也得到提升,透过HDBurn技术烧录出来的数据盘片或视频盘片也可以在其它同样支持HDBurn功能的DVDPlayer上被播放.

产品介绍：

1.只读光存储

我们通常所说的CD光驱,是最普通的光存储设备,它是用来读取CD-ROM.CD-ROM,又称为致密盘只读存储器,是一种只读的光存储介质.它是利用原本用于音频CD的CD-DA（DigitalAudio）格式发展起来的.CD-ROM是一种只读光存储介质,能在直径120mm（4.72英寸）、1.2mm（0.047英寸）厚的单面盘上保存74～80分钟的高保真音频,或682MB（74分钟）/737MB（80分钟）的数据信息.CD-ROM与普通常见的CD光盘外形相同,但CD-ROM存储的是数据而不是音频.电脑里的CD-ROM驱动器读取数据和CD方式相似,主要区别在于CD-ROM驱动器电路中引进了检查纠错机制,保障读取数据时不发生错误.CD-ROM光盘由碳酸脂做成,中心带有直径15mm的孔洞.在盘基上浇铸了一个螺旋状的物理磁道,从光盘的内部一直螺旋到最外圈,磁道内部排列着一个个蚀刻的“凹陷”,由这些“凹坑”和“平地”构成了存储的数据信息.由于读光盘的激光会穿过塑料层,因此需要在其上面覆盖一层金属反射层（通常为铝合金）使它可以反射光,然后再在铝合金层上覆盖一层丙惜酸的保护层.需要注意的是CD-ROM光盘的表面变脏和划伤时都会降低其可读性.尽管光盘是从下方读取的,尽量避免使用圆珠笔之类的硬制笔在光盘正面写字,容易划伤保护层下的数据层.

DVD-ROM盘片即DVDReadOnlyMemory只读盘,是存储电脑资料的只读光碟,用途类似CD-ROM,也就是CD-ROM光盘的换代产品.任何的数据信息都可以存放在DVD-ROM光盘上.DVD光盘的大容量特性为软件创作者提供了巨大的想象空间和施展才能的舞台,可以利用它开发出更加丰富多彩的节目.

由于DVD光盘依记录方式区分有单面单/双层与双面单/双层的规格,所以依照规格的不同,会有不同的容量,因此根据容量的不同可将DVD分成四种规格,分别是DVD-5、DVD-9、DVD-10与DVD-l8.目前市面上比较常见的是DVD-5和DVD-9碟片,DVD-10和DVD-18则要过一段时间才会大量上市.因为,DVD-10和DVD-18(双层DVD)涉及到碟片换面的工作,而且容量也太大,毕竟目前还很少有这么大的容量需求.

(1)DVD-5的规格：单面单层,所以标准的资料记录量为4.7GB.目前市场中以这种规格的DVD光盘居多,因为这个规格的生产成熟度最高.

(2)DVD-9的规格：单面双层,也就是将资料层增加到两层,中间夹入一个半透明反射层,如此一来读取第二层资料的时候,不需要将DVD盘片翻面,直接切换激光读取头的聚焦位置就可以了.理论上来说,资料记录量可以提升到9.4GB,但是由于双层的构造会干扰信号的稳定度,所以实际上的最高资料记录量只能够达到8.5GB.

(3)DVD-10的规格：双面单层,也就是DVD片的正反面都可以储存资料,所以标准的资料记录量为9.4GB,为DVD-5的两倍.

(4)DVD-18的规格：双面双层,也就是DVD-9的双面,容量可以高达17GB.

◎光存储产品之CD-R

CD-R是一种一次写入、永久只读的标准.CD-R光盘写入数据后,该光盘就不能再刻写了.刻录得到的光盘可以在CD-DA或CD-ROM驱动器上读取.CD-R与CD-ROM的工作原理相同,都是通过激光照射到盘片上的“凹陷”和“平地”其反射光的变化来读取的；不同之处在于CD-ROM的“凹陷”是印制的,而CD-R刻录机烧制而成.

由于产品和生产线的不同,CD-R盘片产品的反射层采用不同的染料,也就是习惯上人们称为的“金盘”、“绿盘”和“蓝盘”,各自的颜色、性能都存在差异,而各自也都存在各自的优势.（如图1）

◎光存储产品之DVD-R

由于越来越大量资料的需求,DVDFORUM在DVD-R规格的制定上,就采取了以下四点作为基础：

本文为全文原貌未安装PDF浏览器用户请先下载安装原版全文◇DVD-R是采用和CD-R相同的新型纪录系统；

◇DVD-R光盘片在记录完成之后,具有对于一般DVD播放机100%的互换性；

◇支持MultiSession的纪录方式；

◇DVD-R光盘片具有极高的Cost/Performance值.DVD-R是由Pioneer公司所主导发展的可写一次DVD规格,最早发展的盘片容量是3.95GB,后来又发展出4.7GB的DVD-R光盘片,版本2.0.Pioneer在推出DVR-A03这款刻录机之后,降低刻录机激光头成本及盘片的染料成本,使得DVD-R得以大众化,目前DVD-R的应用主要为DVD-RforGeneral,意即为提供一般消费者使用,市场上可以很容易写到的DVD-R空白片,一般都是DVD-RforGeneral的光盘片,且为版本2.0/4.7GB之规格.

DVD-R的使用方式如同CD-R一般,可以用来记录DVD影像及资料,除了PC用刻录机外,Pioneer也同时推出采用DVD-R储存媒介的家庭影音用的录像机,例如DVR-2000,VR-7000这些家用设备,使得DVD-R/RW可以完全取代过去的影带式录像机,得到高画质,搜寻快速,携带方便,兼容性高的影片不再是难事.DVD-R发展现况：各家厂商无不积极生产兼容于DVD-R的刻录机,录像机等相关产品,像是日本松下在其DVD-RAM的刻录机及录像机上就力求可以兼容DVD-R的刻录工作,DVD-R发展成为下一代主流储存媒体的态势明确,目前盘片也是目前成本最低,使用者接受度最高的储存媒体,目前所有于近期新推出的刻录机均支持了DVD-R刻录规格.

◎光存储产品之DVD+R

DVD+R是以日本SONY、荷兰PHILIPS、日本理光和美国HP等主要公司为首的DVDAlliance放弃DVD-R架构后,推出的一种新型一次写入架构.

DVDAlliance在原先DVD-R系统的光盘片架构和激光头的记录/播放方式上稍微改进,让DVD+R的光盘片采用和DVD+RW系统相同的分布式物理地址架构,这么一来,就可以实现让使用者在记录「一次」资料之后,还有可以继续使用剩余的光盘片资料记录空间.换句话说DVD+R系统是允许使用者用「多次」的方式来「分批」记录资料的,与DVD-R同样属于一次写入的系统架构.

与DVD-R相比,DVD+R具有容量比较大、兼容性比较好、能无损链接而且完全获得微软公司支持等特点,但DVD+R与DVD-R之间由于是不同的标准组织所制定的标准,所以相互之间并不兼容.DVD+R是目前应用最广泛的DVD刻录盘片标准,目前绝大多数DVD机都能够读取和播放DVD+R盘.

2.可读写光存储

可读写光存储的特点就是,它可以让用户把数据写入光盘中.拿CD-RW/R来说,它包括CD-RW和CD-R,前者是可多次写入,后者是一次性写入,不可更新的.下面我们依次简要介绍上述产品.

◎光存储产品之CD-RW

1996年初,Ricoh（理光）、Phlips（飞利普）、Sony（索尼）、Yamaha（雅马哈）、Hewlett-Packard以及Mitsubishi化学公司建立了一个工业论坛,发布了CD-RW格式标准.该标准由Ricoh大力发展,并于1996年推出了业界第一款CD-RW驱动器,型号为MP6200S,是一种刻录速度2倍速,2倍速复写,6倍速读取的产品.同时桔皮书的第三部分也正式出台,从此CD-RW标准才被正式定义.

从那时开始CD-RW驱动器就取代了CD-R驱动器,CD-RW驱动器完全兼容CD-R驱动器,完全支持CD-R盘片.CD-RW光盘刻录的方式与CD-R光盘相同,区别就在于其可以擦除并多次重写.这样CD-RW盘可以视做软盘,可以进行文件的复制、删除等操作,方便灵活.

CD-RW光盘与CD-R光盘主要有四个方面不同：可重写；更高；写入速度慢；反射率更低.

CD-RW盘片的写入速度要低于CD-R光盘,这是因为在写入数据时,激光需要更多的时间对光盘进行操作.与CD-R有机染料层不同,CD-RW盘片的刻录层由银、铟、锑、碲合金构成.合金的刻录层具有一个约20％发射率的多晶结构.CD-RW驱动器的激光头有两种波长设置,分别为写（P-Write）和擦除（P-Erazse）,刻录时激光把刻录层的物质加热到500～700摄氏度之间,使其熔化.在液态状态下,该物质的分子自由运动,多晶结构被改变,呈现一种非晶状（随即）状态.而在此状态下凝固的刻录层物质,反射率只有5％,而这些反射率低的地方就相当于CD-ROM盘片上的“凹陷”.

上述方法是写入数据时CD-RW的过程,而要擦除数据就必须让刻录层物质恢复到多晶结构.此时激光头采用低能量的擦除状态,它会把刻录层物质加热到200摄氏度,不会使其熔化,但会使其软化.刻录层物质在软化并慢慢冷却时,其分子结构就会从5％反射率的非晶状结构转化为20％反射率的多晶结构.就恢复到了CD-RW光盘初始状态.

在实际工作中,CD-RW驱动器并不是把所有数据内容擦除之后再进行数据刻录的,而是采用直接重写的方法,,把要写入数据的地方直接重写就是了.换个角度来说,就是刻录数据时,激光头随时在写和擦除状态转换,适时根据需要调整.

◎光存储产品之DVD-RAM

DVD-RAM这个规格,早在1997年就已经被DVDForum所完成确认,推出的时间最早.负责主导开发的主要公司为日本Panasonic、日本HITACHI、日本TOSHIBA,以及后期才加入的日本Victor.DVD-RAM系统之所以这么早就被开发出来,而且这么快就被DVDForum所承认,原因其实就是在于这几家负责主导的公司,就是负责制定DVD-VIDEO等DVD规格的原班人马,正因为这样,DVD-RAM规格成为了DVDForum最初主要的可复写式DVD的代表.DVD-RAM必须在专用的DVD-RAM刻录机或录放机上才能读取,所以兼容性相较于DVD-RW或是DVD+RW要差.但是DVD-RAM的优点在于非线性的资料存取,可允许随机方式存取资料,用起来就像硬盘一样,可以随意删除或增添档案片段,所以其最大的性能优越就在于资料的存取上,它的特点为具备卡匣式包装,最初开发的DVD-RAM1.0版本只有单面2.6GB,以及双面5.2GB容量,必须放在专用塑料外壳使用,像MO、MD一样,同样因为与DVD-ROM容量不相容的问题,也发展出DVD-RAM2.0版本,具备4.7GB(单面)与9.4GB(双面)的DVD-RAM碟片.

◎光存储产品之DVD-RW

DVD-RW是日本先锋公司研发出的,被DVD论坛（目前的DVD格式标准主要有这个组织确定）认证的DVD刻录技术之一.

DVD-RW可以重复多次擦写数据.DVD-R/RW在兼容性以及成本方面的进步非常快,可以完美地兼容DVD播放机,因此很快得到了业界的广泛支持,成为了DVD论坛的主推产品.

但是,就盘片本身的设计来看,LPP的寻址精度很低（一个ECCB[16个扇区]一个LPP地址,而且不能提供绝对物理地址信息,只能提供相对地址信息）,因此只能实现有限的随机访问能力,这是其致命的软肋.虽然在增补写入（多区段写入）、后台格式化等方面,通过后天的努力得以与DVD+格式平起平坐,但LPP的设计所带来的硬伤是不可弥补的,从而在与DVD+格式的对抗中,渐渐处于劣势.

本文为全文原貌未安装PDF浏览器用户请先下载安装原版全文DVD-RW的优点是兼容性好,而且能够以DVD视频格式来保存数据,因此可以在影碟机上进行播放.但是,它一个很大的缺点就是格式化需要花费一个半小时的时间.另外,DVD-RW提供了两种记录模式：一种称为视频录制模式；另一种叫做DVD视频模式.前一种模式功能较丰富,但与DVD影碟机不兼容.用户需要在这两种格式中做选择,使用不甚方便.

◎光存储产品之DVD+RW

DVD+RW是目前最易用、与现有格式兼容性最好的DVD刻录标准,而且也便宜.DVD+RW标准由Ricoh（理光）、Phlips（飞利普）、Sony（索尼）、Yamaha（雅马哈）等公司联合开发,这些公司成立了一个DVD+RW联盟（DVD+RWAlliance）的工业组织.DVD+RW是目前唯一与现有的DVD、DVD驱动器全部兼容,也就是在电脑和娱乐应用领域的实时视频刻录和随即数据存储方面完全兼容的可重写格式.DVD+RW不仅仅可以作为PC的数据存储,还可以直接以DVD视频的格式刻录视频信息,这在DVD工业上一大突破.随着DVD+RW的发展和普及,DVD+RW已经成为将DVD视频和PC机上DVD刻录机紧密结合在一起的可重写式DVD标准.DVD+RW的特点：

◇单面容量4.7GB；双面容量9.4GB；

◇单面最长刻录时间为4小时视频；双面为8小时；

◇激光波长650纳米,与DVD视频相同；

◇恒定线速度的数据密度；

◇CLV和C刻录；

◇UDF（UniversalDiskFormat,通用磁盘格式）文件系统；

◇快速格式化；

◇顺序刻录或随机刻录；

◇无损失的链接（分次刻录也不会浪费盘片空间）；

◇刻录成品,所有物理参数均符合DVD-ROM规范.

DVD+RW具有DVD-RAM光驱的易用性,而且提高了DVD-RW光驱的兼容性.虽然DVD+RW的格式化时间需要一个小时左右,但是由于从中途开始可以在后台进行格式化,因此一分钟以后就可以开始刻录数据,是实用速度最快的DVD刻录机.同时,DVD+R/RW标准也是目前惟一获得微软公司支持的DVD刻录标准.

刻录技术

随着发展刻录机的刻录速度越来越快,刻录机对缓存容量的需求也越来越大,但受成本的限制缓存容量的增加幅度远远跟不上刻录速度的发展.大家知道,在刻录一盘空白的盘片的时候,不管以何种方式或格式刻录数据,刻录机都会预先读入数据到缓存（Buffer）中,当刻录机的缓存存满的时候,刻录机就会开始执行刻录数据的动作,缓存中必须要有足够的数据供给刻录机才能保证刻录的顺利完成.但是数据传输给刻录机缓存时,由于各种各样的原因容易造成输入的速度跟不上刻录机的写入速度,如果缓存中数据被耗尽,此时就会发生BufferUnderRun（缓存欠载）错误,这样就会刻录失败,盘片报废.为了避免缓存欠载错误的发生,光储厂商相继开发了一些防刻死技术,以期望在数据短时间断流的状况下,把刻录的影响降到最低.

防刻死技术都是在激光头定位精度和Fireware软件上作了改进,当发生数据传输断流时,刻录机会自动记录下断点,并停止刻录动作,当缓存内数据符合要求时,再自动寻找到断点继续刻录.这样就避免了缓存欠载错误的发生,但防刻死技术也有它自己固有的缺点,首先使用防刻死技术会浪费时间和光盘的空间,在使用防刻死技术的时候,光头要从写状态变成读状态,而且要记录下断点,然后等待缓存中的数据满了再从断点处写入,一般来说,每使用一次防刻死技术需要大约30秒钟的时间.同时对于一些光头精度不高的刻录机来说,可能因为断点定位不准确而导致下次光驱读取不畅.有些防刻死技术还会出现使刻录的CD产生爆音等副作用.虽然有如上瑕疵,防刻死技术仍旧是降低刻坏盘几率的最佳方法之一.

各厂商开发的防刻死技术各不相同,主要采用的有一下几种：

☆Burn-Proof

☆JustLink

☆SeamlessLink

☆Power-Burn

☆ARTClone

☆SAFEBURN

☆Exaclink

以上介绍了光存储设备的一些相关知识,下期我们将对电脑的其他外设的知识介绍给我们的广大读者.

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