硬件总动员(14)：光驱
硬件周刊
有一天，路人甲这个大菜鸟兴高采烈地说要把从网上下载的电影用他的光驱刻到光盘中。晕！他的光驱可是DVD-ROM啊！用来看看DVD倒还不错，要让它刻录岂不是和让公鸡下蛋一样难？看来得好好给他补上一课，要不下次在外人面前再闹笑话，岂不让人笑掉大牙？
一、简单认识光驱
光驱是个统一的称呼，在早年专指“CD-ROM”，意为“只读型光盘驱动器”。但现在的光驱家族兄弟还有好几个，如CD-RW(光盘刻录机，这才是路人甲应该用的)、还有一个具备CD/DVD读取能力和CD-R/RW刻录能力的COMBO(俗称“康宝”)、DVD-ROM(读取DVD盘的光驱)、DVD刻录机(刻录DVD光盘的光驱)。
光驱的外观基本相同，下面以光驱中的“元老级人物”──CD-ROM为例介绍一下光驱的结构。
1.光驱面板
CD-ROM的面板基本组成可以见图1。在光驱面板左边有个耳机插孔，旁边是一个音量控制旋钮，光驱的商标一般也位于左上方。在右边一般有两个按键：“CD播放键”(其作用是可以不经由CPU处理而直接播放AudioCD)和“仓门进出开关”(控制仓门的进出)。
仔细看看，在光驱面板中有一个看起来微不足道的小孔，它也叫“紧急弹出孔”，当光驱打不开舱门时，可以用小铁丝插入该孔，稍稍用力一捅，使仓门打开。在面板上还有一个指示灯，当光驱中放有光盘时，此指示灯会亮，当读写光盘时此灯则会闪烁。
如果是CD-RW刻录机，在光驱面板右上方你可能会见到“48×24×48×”等字样，表示此光驱读取光盘的刻录速度为48速，擦写CD-R/RW盘片的速度为24速，读写速度为48速。
2.背部接口
光驱的接口主要有音频接口、跳线接口、数据接口、电源接口(如图2)。
音频线接口主要作用是将一根4芯或3芯的CD音频线连接到声卡上，这样可以直接按光驱面板上的播放按钮来播放音乐CD。
在音频线接口的右边是光驱的跳线设置，通常光驱出厂时已被设置为从盘。
阿萌提示：当只有一个硬盘和光驱时，建议将光驱连接在主板的第二个IDE接口上，并将光驱跳线设置到主盘位置。
光驱的数据接口通过一根数据线将光驱与主板的IDE插座相连。那电源接口就不用说了，就是用来给光驱供电的。
3.打望光驱内部结构
光驱的内部结构主要包括激光光头、PCB板和机械部分。
激光光头负责实现对光盘信息的读写，PCB电路板上则是各种控制光驱信息读写的电路。另外，光盘在光驱内的转动、进出光驱等工作就要通过机械部分来完成。
除了这几个主要部分，在光驱中，有一个类似主板BIOS的“固件”(Firmware)也不要忽略了。我们通过刷新Firmware可以改善光驱的性能，对于DVD-ROM还可以解决区码的限制等。
二、光驱工作原理
光驱在读取光盘时，一个发光二极管会产生波长约为0.54～0.68微米的激光光源，光线经过处理后照射在光盘上，然后由光盘的反射层将光束反射回来，再由光驱中的光检测器捕获到这些光信号。
因为光盘上存在“凹点”和“空白”两种状态，它们的反射信号正好相反，这两种不同的信号很容易被光检测器所识别。不过，检测器所得到的信息只是光盘上凹凸点的排列方式，在光驱中有专门的部件将它们转换并校验，交给光驱中的控制芯片处理后，就会在电脑中得到光盘上的数据。
由于光盘上的数据排列在不同的轨道上，所以，为了实现对所有数据的读取，光驱会让光盘转动，激光头则在伺服电机的控制下前后移动，以便读取光盘数据。
而刻录机的内部结构中则要多出“写入”这个部分，但刻录机的写入原理也有所区别：在刻录CD-R盘片时，刻录机通过大功率激光照射CD-R盘片的染料层，在染料层上会形成一个个平面(Land)和凹坑(Pit)，光驱在读取它们时会将信号转换为0和1。因为CD-R制作工艺的缘故导致这种变化是一次性的，不能恢复到原来状态，所以CD-R盘片只能写入一次而无法重复写入。而CD-RW盘片上镀的是一层很薄的薄膜，这种薄膜的材质多为铟、硒、银或碲的结晶层，能够呈现结晶和非结晶两种状态(类似于CD-R的平面和凹坑)。通过激光束的照射，可以让结晶层在这两种状态间相互转换，因此，CD-RW盘片可以重复写入。
三、几种工作模式
1.CLV(Constant Linear Velocity，恒定线速度)
由于光盘内外光道的数据记录密度相同，可以充分利用盘片空间，增加存储容量。光驱在CLV工作模式下激光头每旋转一圈所读取的数据量不一样──内圈数据少，外圈数据多。
所以，在CLV模式下，当激光头移动到不同的光轨时，为了保持恒定的数据传输率，电机的转速由快到慢。早期的光驱几乎都采用CLV方式，但随着光驱转速的大幅提升，采用这种方式的缺陷越来越明显。对于高速光驱来说，在内、外圈时的轴电机的速度变化范围非常大，致使轴电机的负载过重，使光驱耐用性严重下降。
2.CAV(Constant Angular Velocity，恒定角速度)
在CAV模式下，激光头始终以恒定角速度读取光盘的数据。由于不需在寻道时经常改变电机转速，因此读取性能也会得到大大改善。但在这种方式下，光盘内外圈的数据传输率是不相等的，读取光盘外圈时，数据传输率要高一些。
3.P-CAV(Partial CAV，局部恒定角速度)
P-CAV工作模式是将CAV与CLV合二为一，理论上是在读内圈时采用CAV模式，转速不变读速逐渐提高，当读取半径超过一定范围则采用CLV方式。而在实际工作中，在随机读取时，采用CLV。一旦激光无法正常读取数据时，立即转换成CAV，具有更大的灵动性和平滑性。
4.Z-CLV(Zoned Constant Linear Velocity，区域恒定线速度)
在Z-CLV模式下，光驱将光盘的内圈到外圈分成数个区域，在每一个区域用稳定的CLV速度进行读取写入，在区段与区段之间采用CAV方式过渡，这样做的好处是缩短了读取写入时间，并能确保读取写入的品质，只是在此模式下，每一次切换速度时读取写入过程都会有明显的中断，出现速度的突然下降。
现在的光驱很少采用CLV方式，普遍采用CAV或P-CAV方式，而对于高倍速刻录机来说，越来越多地开始采用P-CAV和Z-CLV方式。
随着光驱新技术的不断产生，不管是现在的主流光驱还是未来的新型产品，人们只希望光盘的存储容量能更大，光驱的读取、刻录速度更快、兼容性更好。
这里阿萌给大家做个预告，下期《硬件总动员》的主要内容是学习BIOS，我们下期再见。