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光驱

光驱

光驱（Optical disc drive）又称光盘驱动器，是计算机的一种外部存储设备，光驱存储数据的介质为光盘。由于Internet的普及，信息量迅速增长，尤其是视频技术的飞速发展,DVD光驱已经逐渐取代VCD光驱。光驱可分为 CD-ROM 驱动器、DVD 光驱(DVD-ROM)、康宝(COMBO)和刻录机等。

光驱通常包括一个环岛、一个激光头以及一个控制器。光驱通过旋转转盘将光盘上的数据传输到激光头，并将其转换为数字信号。此后由控制器完成智能化转换使得计算机可以去操作这些信号。

自1985年光驱开始出现，光存储产品占有重要的地位，它的高存储容量、数据持久性、安全性是其主要特点。光存储设备包括光驱和光盘两部分，在使用光存储设备时，二者是缺一不可的，光驱是读取或写入数据的工具，而光盘则用于存储数据。但随着移动存储设备的普及，如U盘、SD卡等，光驱逐渐在计算机上失去了地位。而最近发展出来一些HDD直接读取蓝光视频播放的解决方案反而更为实用。

发展历程

读取方式方面

光驱读取方式的发展，经历了三个阶段：CLV、CAV、PC AV。最初的光驱使用的是 clv（恒定切向速度）读盘方式，即光驱在阅读CD内圈时，光驱电机旋转得很快，而在阅读CD外圈时，旋转速度放慢。后来的光驱采用了“恒定角速度cav”的读盘方式，不论光驱在读 CD的内圈还是外圈时，CD都以恒定的速度旋转。cav技术的优点是读取速度快，但是对一些对速度要求不高的盘片的读取精度和纠错度不如clv 技术。

目前市场上流行的光驱基本综合了clv 和 cav 技术的优点，通过智能软件识别盘片，自动在 cav 和 clv 技术之间切换，兼顾速度和读取精度，达到最理想的读盘速度。现在有很多光驱采用“局部恒定角速度 PC AV”技术，它综合了 clv和 cav技术的优点，在随机读取光盘时采用 clv技术，而一旦激光头无法正确读取数据，立刻转为 cav方式减速读取。源兴、华硕、宏碁、噬人鲨、美达等光驱属类。

传输速度方面

1982年，飞利浦和索尼制造了第一款CD（光盘），但直到1985年才有了专门的光驱。1991年，由有全球1500家软体厂商加oftware-Publishers-Association中的Multimdeia PC Working Group公布第1代MPC（Multimedia-Personal-计算机）规格，带动了光盘出版品的流行。一张光盘的容量是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。1993年，第2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。光驱刚刚出现，制定了光驱的很多技术标准，作为软驱与HDD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索尼、飞利浦及新加坡的一些品牌。1995年夏，Multimdeia PC Working 基团公布第三代规格标准。光驱速度提高到四倍速，数据传输率为 600kb/s，数据的平均时间不大于 250ms。它能播放全屏幕影像，听 CD 音乐。兼容光盘格式: CD-Audio、CD-调式1/2、CD-ROM/XA、photo-CD、CD-R、Video-CD、CD-I等。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。

激光技术方面

在光驱发展史上，CD-ROM、CD-RW、DVD、全能光驱是陆续出现的，虽然光盘极式极不相同，但是市场需求要求实现向下兼容。这个问题的解决首先取决于激光头的创新。激光头组件是光驱的最核心部件，包括激光发生二极管、光电二极管、棱镜和透镜结构，构造非常精密。而我们知道读取不同类型的光盘，所需使用的激光波长是不一样的，如读取CD-ROM、CD-R、CD-RW等盘片，需要780nm波长的激光，而读取DVD-ROM盘片则需要650nm波长的激光，刻录CD-R/RW需要775nm~795nm范围内三种不同能量的激光。

全能光驱所面临的第一个技术难点是：如何在一个光驱中产生不同能量和波长的光源，并且精确聚焦反射到光电接收器上。第一种是以索尼为代表的采用双光头的技术，这种技术使用二个独立完整的光头结构，虽然兼容性较好，但成本很高，而且由于需要机械转换，速度很慢。第二种是东芝的切换双镜头技术，使用同一个激光发射及接收器设备，但用2个焦距不同的镜片切换，这一技术成本也不低，而且启动速度慢，寻道时间长，机械噪声也较高。第三种是日本先锋的双焦距单镜头技术，该技术采用同一组镜头和同一个激光发射器，利用液晶快门的技术来控制焦距，读取不同的光盘；第四种是由松下电器首创的单光头双波长方式，降低了成本和制造难度。

全能光驱的第二个难题是，在有效拾取光盘信号后，如何对它进行自动分析、识别，而这就离不开对FIRMWARE的集成，如果说激光头的革新是使光驱功能实现具备了一种硬件可能，FIRMWARE就是将引导它具体实现的软件功能单元。FIRMWARE相当于光驱的神经中枢，其上集成了光驱必需的指令程式。FIRMWARE中的程式越先进、越丰富，光驱表现出来的性能越好、附加功能越多，如人工智能纠错技术、智能安全技术、独立CD播放技术、摇控播放技术等都是集成在FIRMWARE中的指令程式模块，所以单个的CD-ROM光驱、刻录机、DVD光驱之间品质较量，有很大一部分就反映在FIRMWARE上。全能光驱更是如此，FIRMWARE的复杂程度和不同功能模块的协调难度远远超过了过去任何一款光驱，不说别的，DVD盘片是MEPG2压缩格式，而其它盘片大都是MEPG1压缩格式，它们的解码方式就完全不一样。

现状

新型的光驱都将采用一种所谓的超级智能故障容许度技术，该技术就是对成千上万张有各种毛病的盘片进行读盘测试，通过特殊的软件将每张光盘的读盘情况记录下来，例如将偏心、划痕、激光反射弱等各种可能导致光驱无法正常读取数据的情况归纳起来，同时将针对每种情况作出纠正方案并写入FIRM W ARE。这样等于在光驱的“大脑”中事先储备了成千上万种光盘疑难病症的“药方”，在以后的读盘中，如遇到上述不良读盘现象时，光驱就会自动使用事先设计好的方案进行纠错工作，这就可以实现对症下药。像临床经验丰富的优秀医师，使用超级智能容错技术的光驱与那些“头脑”空白的普通光驱不同，表现出了令人惊讶的识盘读取能力。

基本结构

光驱的控制面板

底部结构

用十字螺丝刀拧开光驱底板的四个固定螺丝，压下连在光驱面板上的固定卡，将底板向上抬起，即可将其拆下，可以看到光驱底部固定着机芯电路板，它包括了伺服系统和控制系统等主要的电路组成部分。

机芯结构

基本原理

光驱是一个结合光学、机械及电子技术的产品在光学和电子结合方面，光盘在光驱中高速的转动，激光头在伺服电机的控制下前后移动读取数据。当激光头读取光盘片上的数据时，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，因此不会让光束完全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，所以反射回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”排列的数据，并将它们解析为我们所需要的数据。光盘上有两种状态，即凹点和空白，它们的反射信号相反，很容易经过光检测器识别。检测器所得到的信息只是光盘上凹凸点的排列方式，驱动器中有专门的部件把它转换并进行校验，然后我们才能得到实际数据。光盘在光驱中高速的转动，激光头在伺服电机的控制下前后移动读取数据。

产品规格

光驱分类

只读型(CD- ROM)。又称为致密盘只读存储器，是一种只读的光存储介质。它是使用原本用于音频CD的CD-DA(Digital Audio)格式发展起来的这类光驱所用的光盘是只读存储光盘，不能修改或写入。市场上提供的CD和VCD机均属于此类。CD- ROM驱动器的速度不如普通HDD快,它的速度是以数据传输率来标称的，例如，单倍速为150 Kb/s,双倍速为300 Kb/s,四倍速为600 Kb/s等等，以此类推。驱动器有插入式外接式和多片式三种结构。

一次写入型(WORM和CD-R)。这类光驱具有读写两种功能。所用的光盘可以一次写入，多次读出，适用于一次性写入、长期保存的数据。例如，文档和图像的存储。

可擦重写型(REWRITE)。这类光盘和驱动器除读写信息外，还可以将已记录在光盘上的信息擦去，然后重新写入信息。目前主要有磁光型和相变型。早期的磁光盘驱动器擦、写、校操作需要转三圈才能完成，即先转-圈擦去原来的信息，转第二圈时写入信息，转第三圈进行校验。后来研制出的磁光盘驱动器，采用了双光头三光柬技术，可以在转一圈内，完成擦除、写入、读出、校验全部操作。而相变型光盘具有直接重写功能。

直接重写型(OVERWRITE)。它的功能类似HDD的光盘机，只用一束激光，一次动作完成信息重写.在写入新信息的同时，原有信息自动被擦除。

多功能的光驱。这类驱动器是把两种驱动器的功能组合在一起，既适合一次写入，也适合可擦重写。例如，同时使用WORM介质和MO介质的驱动器，也有兼用相变WORM介质和相变可重写介质的驱动器，也有磁光、相变两用的驱动器等等。

读取速度

我们通常所说的光驱速度是指光驱的数据传输率，数据传输率是光驱最基本的性能指标，它是指光驱在1秒的时间内所能读取的最大数据量。早期的光驱数据传输率只有每秒钟150K个字节，这也就是单速光驱。如今四十倍速光驱已成为主流产品。

机芯材料

光驱的机芯技术分化为两种：塑料机芯和全钢机芯。

塑料机芯

“塑料机芯”的光驱是国内市场中最常见的，主要原因是原料价格便宜，容易让光驱的制造厂商获得较大的利润。由于“塑料”这种原料有在高温、高速状态下极容易老化的特点，因此，36 倍速以上的“塑料机芯”光驱，由于抗温，抗速能力弱的原因，因此在运行几个月后，“塑料”老化，光驱就很快出现“早衰”“休克”“低速徘”等现象。

全钢机芯

“全钢机芯”能保证光驱的读取速度“稳、快、爽”，同时最大化地减少机械的老化，这就像“全钢奔驰汽车”和“小面的车”同时在高速公路上高速行驶。另外，由于“全钢机芯”有抗老化的特点，该类光驱可以防止“早衰”“休克”“低速徘徊”等现象的产生。

接口类型

1、ATA/ATAPI接口

ATA/ATAPI接口是计算机内并行ATA接口的扩展。ATA也被称为IDE接口，ATAPI是CD/DVD和其它驱动器的工业标准的ATA接口。ATAPI是一个软件接口，它将SCSI/ASPI命令调整到ATA接口上，这使得光驱制造商能比较容易的将其高端的CD/DVD驱动器产品调整到ATA接口上。

2、USB接口

USB的全称是Universal Serial 总线，最多可连接127台外设，由于USB支持热插拔，PnP的优点，所以USB接口已经成为扫描仪的标准接口。现在主机均带有USB接口，因此USB光储应用极其方便，作为外置式光储设备的接口，应用相当灵活，而且不必再为接口增加额外的设备，减少投入。

3、IEEE1394接口

IEEE1394接口是苹果公司开发的串行标准，中文译名为火线接口（firewire）。同USB一样，IEEE1394也支持外设热插拔，可为外设提供电源，省去了外设自带的电源，能连接多个不同设备，支持同步数据传输。

4、SCSI接口

SCSI－小型计算机系统接口，是种较为特殊的接口总线，具备与多种类型的外设进行通信。SCSI采用ASPI（高级SCSI编程接口）的标准软件接口使驱动器和计算机内部安装的SCSI适配器进行通信。SCSI接口是一种广泛应用于小型机上的高速数据传输技术。SCSI接口具有应用范围广、多任务、带宽大、CPU占用率低，以及热插拔等优点。

性能指标

数据传输速率

光驱以“倍速”来标识光驱的传输速率，它是衡量光驱性能的一个基本指标。光驱的传输速率的单位为kbit/s，即光驱在1s内读取的最大数据量。单倍速的传输速度为150 kbit/s。光驱在数据的传输速度上和单速标准是成倍率的关系，也就是说四速光驱是600 kbit/s, 16速的为2400 kbit/s。

CPU占用时间

是指光驱在保持一定的转速和数据传输率时所占用CPU的时间。这是衡量光驱性能的一个重要指标。光驱的CPU占用时间越少，系统整体性能的发挥就越好。

高速CPU缓存

高速缓存的容量大小直接影响光驱的运行速度。其作用就是提供-一个数据缓冲，它先将读出的数据暂存起来，然后一次性进行传送，目的是解决光驱速度不匹配问题。

数据缓冲区

数据缓冲区是光驱内部的数据存储区，主要用于存放读出的数据。数据缓冲区的工作原理和作用与主板上的缓存相类似，可以有效地减少读取盘片的次数，提高数据传输率

平均访问时间

又称平均寻道时间，是指光驱的激光头从原来位置移动到一个新指定的目标(光盘的数据扇区)位置并开始读取该扇区上的数据的过程中所耗费的时间。

容错性

容错性是指光驱读盘的能力。由于光盘品质高低不一，所以光驱的容错性受到了用户高度重视。为了提高高速光驱的纠错性能,一些光驱采用了自动控制光头增益和自动减速技术，以便光驱在遇到质量确实太差的光盘时，能够自动减速并短期增加激光头的功率，尽量争取能够读出光盘上的数据,在实在无法读出时,能及时报告出错信息并终止读盘，而不会死机。这种技术设计的光驱是当前比较先进的产品，也是真正读盘能力强的光驱。

稳定性

光驱的稳定性是光驱的性能指标之一，光驱连续长时间工作时，其工作温度、平均无故障时间、使用寿命等都与光驱的结构有着密不可分的关系。目前常见的光驱进盘方式有两种: 一种是普遍采用的托盘式，另一种是吸盘式。由于CD-ROM驱动器的激光头和透镜上的积灰会影响驱动器的读盘性能，因而采用吸盘方式可以更有效的减少外界灰尘进入光驱内部。目前台式机光驱多为托盘式，吸盘式光驱则多用于笔记本电脑。

核心技术

恒定切向速度CLV (Constant Linear Velocity)

该类型光驱的特点是：读取光盘内圈时加快转速，可以保证在读取盘片内外圈时有大致相同的传输速度。不过用户知道，现在的光驱速度已经达到了40速或更高，转动速度通常和HDD相差不多，一般在7200转以上。而在如此快的旋转下，如果读取里外圈时经常改变电机转速，那光驱没几天就要报废了。因此恒定线速度CLV技术已经无法适应现代高倍速CD-ROM驱动器。

恒定角速度CAV(Constant Angular Velocity)

CAV 方式光驱的特点是无论激光头读取光盘外圈还是内圈，马达都以相同的速度旋转。由于光盘内圈的周长小于外圈，而光盘上存取数据区域的密度是恒定的，更长的周长意味着更多的数据。也就是说恒定角度CAV技术的CD-ROM驱动器在读取盘片外圈和内圈时的传输速率不一-样 ,这样的光驱只有在读光盘外圈时才基本达到其标称速度(Max)。而大部分光盘是没有刻满数据的，如果遇到只在内圈有数据的盘片时，使用恒定角速度技术的光驱速度会比标称值低得多。20 倍速以上的光驱大多采用CAV方式。

局部恒定角速度PCAV (Partial Constant Angular Velocity)

PCAV方式是现代光驱才具有的，属于最高级的一种读盘方式。它把CAV合二为一，主要特点是:当澈光头读取光盘片的内圈数据时，旋转速度保持不变，而大幅增加数据传输率:当激光头读取外圈数据时，逐渐增加旋转速度，使性能保持提高。只有PCAV这样的光驱才能基本实现其标称倍速值。部分32x以上的

光驱采用PCAV方式。

光驱的作用

1、读取光盘上的文件，如果是刻录光驱，还可以对光盘写入文件。

2、引导系统和安装软件，可以用可引导光盘启动电脑，也可以通过光盘安装操作系统和应用程序。

3、可以像影碟机那样播放CD、DVD等音像光盘。

4、安装系统需要光盘，故而光驱是十分必要的。安装正版游戏、应用软件需要光驱，光驱的存在有很强的现实需求。

5、笔记本自带刻录机或者家中台式机拥有刻录机，存在备份/浏览备份文件的需求。

6、专业、冷门的应用软件和驱动只有光盘版，用户被迫保留光驱。

选购技巧

在选购光驱时，需要考虑以下几个方面：

价格：不同品牌和型号的光驱性价比不同，选择时需要根据自己的实际需求和预算进行选择。

兼容性：需要确认所选光驱能够与自己的计算机硬件与系统兼容。

使用场景：不同的使用场景需要选用不同类型的光驱，比如：读取数据光盘、CD-R、播放DVD等。

参考资料

光驱是什么光驱发展历史.与非网.2023-06-17

光驱走向集成--光存储产品发展技术趋势(2).中关村在线.2023-06-20

《光驱基础知识》ppt课件.豆丁网.2023-06-17

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光驱技术的发展.中国电子政务网.2023-06-17

503 Service Temporarily Unavailable.中关村在线.2023-06-17

光驱性能指标光驱选购技巧.与非网.2023-06-17

光驱可拆卸，索尼模块化 PS5 游戏主机专利曝光.腾讯新闻.2023-08-14

Buffalo发布全新外接DVD光驱 RR-PW2，内置microSD卡插槽.电脑之家-ITBear科技资讯.2023-08-14

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