CD-ROM
| 光盤製作 |
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唯讀記憶光碟（Compact Disc Read-Only Memory，縮寫：CD-ROM），是一種在電腦上使用的光碟。這種光碟只能寫入數據一次，信息將永久保存在光碟上，使用時通過光碟驅動器讀出信息。CD的格式最初是為音樂的存儲和回放設計，1985年，由SONY和飛利浦制定的黃皮書標準使得這種格式能夠適應各種二進制數據。
增強型CD既存儲音樂，又存儲計算機數據；這種CD-ROM的音樂能夠由CD播放機播放，計算機數據則只能由電腦處理。
介質
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CD-ROM盤片在外觀上與音樂CD完全相同，數據存取的方式也十分類似，區別僅在於它們存儲數據的標準。CD-ROM盤片是用1.2毫米厚的聚碳酸酯塑料和一層用作反射面的鋁製作。直徑為120毫米的CD-ROM盤片最為常見，稍小的Mini CD的直徑為80毫米，除此之外，還有很多各種非標準尺寸和形狀的CD-ROM盤片，例如名片尺寸。數據以一系列細小的鋸齒的形式記錄在盤片中。激光照射反射面時可以讀出凹凸的信息。凹點的深度大約為照射激光波長的1/4到1/6，由此，反射光的相位會發生偏移，並造成破壞衝突和削減反射光強度的衰減。反射光強度的變化被轉化為二進制數據。
標準
[編輯]在CD上存儲數據有多種格式，它們被收集成彩虹書。其中包括最初音樂CD的紅皮書標準，此外還有白皮書和黃皮書。ECMA-130標準詳細描述CD-ROM的物理層標準。
CD-ROM格式
[編輯]CD-ROM的每個扇區包含98個24字節的框，共2352字節信息。CD-ROM作為數據盤片，需要對數據有較高的可信任度，不能有錯誤數據。為了達到增強糾錯和檢錯的目標，CD-ROM有3層的糾錯機制。採用模式1型的CD-ROM擁有完整的3層糾錯機制，每個扇區記錄2048字節信息。模式2型的CD-ROM，每個扇區記錄2336字節信息，這類CD-ROM主要用於記錄視頻文件。CDDA音頻標準規定的數據量為：44.1k/s×4B×2048 / 2352 = 153.6kB/s，與此比較，模式1型的CD-ROM的播放時間為74分鐘，或4440秒，容量為682MB。
1倍速的CD光驅每秒鐘能夠讀取75個連續的扇區，即每秒150KB，x倍速光驅讀取速度依此類推。
CD扇區內容
[編輯]- 一張74分鐘的標準CD包含333,000個扇區。
- 每個扇區為2352字節，模式1型的CD-ROM包含2048字節計算機數據，模式2型的CD-ROM包含2336字節PSX/VCD數據，音頻包含2352字節信息。
- 扇區容量的差異來自頭信息和糾錯編碼，計算機數據對精度要求最高，這類信息最多，VCD對精度要求不高，這類信息稍小，音頻CD沒有這類信息。
- 如果用RAW格式從盤片中讀取數據，無論是什麼數據類型，每個扇區都能夠讀出2352字節信息。因此：
- 高速刻錄數據CD（40倍速）不會丟失信息。但是，由於音樂CD沒有3層糾錯碼，如果高速刻錄音樂CD，有可能導致不可挽回的錯誤，並在播放時發出咔噠的聲音。
- 在一張74分鐘的CD上，能夠用RAW方式刻錄更多的信息，這樣做容量可以達到333,000×2352 = 783,216,000 字節（大約747MB）。這是74分鐘650MB的CD的容量的上限。容量增加14.8%，但是，這樣做將失去糾錯數據。
- 當用RAW方式讀取光盤時，容量永遠為2352字節的倍數。
| 設計類型 | ← 2352字節塊 → | |||||
| 音樂CD: | 2352字節數字音樂 | |||||
|---|---|---|---|---|---|---|
| 模式1型CD-ROM: | 12 | 4 | 2048字節用戶數據 | 4 | 8 | 276 |
| 模式2型CD-ROM: | 12 | 4 | 2336字節用戶數據 | |||
| 圖例（字節） | |
|---|---|
| 12 | 同步 |
| 4 | 扇區ID |
| 數據 | |
| 4 | 檢錯 |
| 8 | 空白 |
| 276 | 糾錯 |
製作
[編輯]預先壓制的CD-ROM盤片是通過母盤壓製出來，首先製作一張玻璃的母盤，然後根據它的凸凹批量壓製出最終的光盤。可刻錄光盤（CD-R）與可重複刻錄光盤（CD-RW）的製作過程類似，它們都是通過激光改變染料的特性或者物質相變的方式記錄數據，這個過程通常稱為刻錄。
容量
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一張標準的120毫米的CD-ROM盤片能夠記錄800.1MB數據（不包括糾錯和檢錯數據）。這個容量能夠記錄700部10萬個10個字母長的英文小說。如果每部小說有1厘米厚，那麼這些小說加起來有7米長。文本信息通常能夠被壓縮至原來的1/10大小，這樣一張CD-ROM盤片就能夠容納大約100米厚的小說。
一張單面的DVD的容量為4.4GB，大約為CD-ROM的6倍。
| 類型 | 扇區 | 最大數據容量 | 最大音樂容量 | 時間 |
|---|---|---|---|---|
| (MB) | (MB) | （分鐘） | ||
| 8 cm | 94500 | 193.536 | 222.264 | 21 |
| 283500 | 580.608 | 666.792 | 63 | |
| 650 MB | 333000 | 681.984 | 783.216 | 74 |
| 700 MB | 360000 | 737.280 | 846.720 | 80 |
| 800 MB | 405000 | 829.440 | 952.560 | 90 |
| 900 MB | 445500 | 912.384 | 1047.816 | 99 |
記錄CD容量時通常採用二進制，一張700MB的CD名義上有700000KB的容量。而記錄DVD容量時通常採用十進制，一張4.7GB的DVD名義上有4.377GB的容量。
CD-ROM光驅
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CD-ROM光驅可以讀取CD-ROM光盤，這種設備在個人電腦上已經普及。CD-ROM光驅可以通過IDE（ATA）、SCSI、SATA、Firewire和USB或者專門設備連接至電腦。事實上，結合適當的軟件，所有的現代CD-ROM光驅都能夠播放音樂CD、VCD和其它數據標準的CD。
激光
[編輯]CD-ROM光驅採用780納米近紅外線二極管。激光波通過一個光電跟蹤模塊射到碟片上，而後檢測它是否被反射或者分散。
傳輸速度
[編輯]CD-ROM光驅的傳輸速度是以音樂CD的傳輸速度的倍數作為標準衡量，1倍速為150KB/s。通過提高碟片的轉速，數據的傳輸速度能夠提高。例如，1倍速的光驅的轉速為每分鐘500轉，而8倍速的光驅轉速為每分鐘4000轉，相應的讀取速度為1.2MB/s。超過12倍速時，震動和散熱成為問題。超過這個速度的光驅通過各種方法解決這些問題。恆定角速度光驅中的盤片以恆定的角速度旋轉，以較快的速度讀取邊緣數據，以較慢的速度讀取內側數據。由於受到機械的限制，20倍速曾被認為是光驅讀取速度的極限，直至三星推出32倍速的SCR-3230光驅，它採用球來平衡旋轉的盤片以降低震動和噪音。2004年，最快的傳輸速度通常可以達到52倍速，每分鐘10350轉，7.62MB/s，不過這個速度只有在讀取盤片邊緣部分的數據時才能達到。由於受到用於製作CD的多碳酸鹽塑料的強度的限制，通過增加轉速提高讀取速度變得不再可行。但是，可以通過增加激光數量的方式進一步提高讀取速度，在Kenwood的True-X 72x演示中，這款光驅透過ZEN的True-X技術，將一束激光分離成7束，可以同時平行讀取七條光碟軌道，轉速與10倍速的光驅大致相當，可以在2700~5100RPM時達到6.75~10.8MB/s。
CD刻錄光驅通常有3種不同的速度，分別為一次刻錄、重複刻錄和讀取的速度。通常，採用這樣的順序標註，例如12x/10x/32x的光驅能夠以12倍速（1.80MB/s）刻錄一次刻錄光盤，以10倍速（1.50MB/s）刻錄可重複刻錄光盤，以32倍速（4.80MB/s）讀取光盤。
1倍速的定義在不同場合並不相同，CD-ROM的1倍速為150KB/s，音樂CD的1倍速為172.3KB/s，DVD的1倍速為1.32MB/s（1358KB/s）。
常見傳輸速度
| 傳輸速度 | KB/s | Mb/s |
|---|---|---|
| 1x | 150 | 1.2288 |
| 2x | 300 | 2.4576 |
| 4x | 600 | 4.9152 |
| 8x | 1200 | 9.8304 |
| 10x | 1500 | 12.2880 |
| 12x | 1800 | 14.7456 |
| 20x | 3000 | 24.5760 |
| 32x | 4800 | 39.3216 |
| 36x | 5400 | 44.2368 |
| 40x | 6000 | 49.1520 |
| 48x | 7200 | 58.9824 |
| 50x | 7500 | 61.4400 |
| 52x | 7800 | 63.8976 |
| 56x | 8400 | 68.8128[1] |
| 72x | 10800 | 88.4726[2][3] |
參考來源
[編輯]- ^ CD-Recordable FAQ - section 5. cdrfaq.org. [2021-12-04]. （原始內容存檔於2022-03-25）.
- ^ Aug 07, 2000. Kenwood's 72X CD can't keep pace with 24X CD-RW -. GCN. [2021-12-04]. （原始內容存檔於2021-12-04） （英語）.
- ^ Kenwood Technologies Releases Kenwood 72x TrueX CD-ROM Drive. www.infotoday.com. [2021-12-04]. （原始內容存檔於2021-10-28）.
