CD-ROM
唯讀記憶光碟(,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的格式最初是为音乐的存储和回放设计的,1985年,由SONY和飞利浦制定的黄皮书标准使得这种格式能够适应各种二进制数据。
光盘制作 |
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光介质类型
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标准
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延伸阅读
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增強型CD既存储音乐,又存储数据;这种CD-ROM的音乐能够由CD播放器播放,数据則只能由处理。
介质
CD-ROM盘片在外观上与音乐CD完全相同,数据存取的方式也十分类似,区别仅在于它们存储数据的标准。CD-ROM盘片是用1.2毫米厚的聚碳酸酯塑料和一层用作反射面的铝制作的。直径为120毫米的CD-ROM盘片最为常见,稍小的Mini CD的直径为80毫米,除此之外,还有很多各种非标准尺寸和形状的CD-ROM盘片,例如卡片尺寸的。数据以一系列细小的锯齿的形式记录在盘片中。激光照射反射面时可以读出凹凸的信息。凹点的深度大约为照射激光波长的1/4到1/6,由此,反射光的相位会发生偏移,并造成破坏冲突和削减反射光强度的衰减。反射光强度的变化被转化为二进制数据。
CD-ROM格式
CD-ROM的每个扇区包含98个24字节的框,共2352字节信息。CD-ROM作为数据盘片,需要对数据有较高的可信任度,不能有错误数据。为了达到增强纠错和检错的目标,CD-ROM有3层的纠错机制。采用模式1型的CD-ROM拥有完整的3层纠错机制,每个扇区记录2048字节信息。模式2型的CD-ROM,每个扇区记录2336字节信息,这类CD-ROM主要用于记录视频文件。CDDA音频标准规定的数据量为:44.1k/s×4B×2048 / 2352 = 153.6kB/s,与此比较,模式1型的CD-ROM的播放时间为74分钟,或4440秒,容量为682MB。
1倍速的CD光驱每秒钟能够读取75个连续的扇区,即每秒150KB,x倍速光驱读取速度依此类推。
CD扇区内容
- 一张74分钟的标准CD包含333,000个扇区。
- 每个扇区为2352字节,模式1型的CD-ROM包含2048字节数据,模式2型的CD-ROM包含2336字节PSX/VCD数据,音频包含2352字节信息。
- 扇区容量的差异来自头信息和纠错编码,数据对精度要求最高,这类信息最多,VCD对精度要求不高,这类信息稍小,音频CD没有这类信息。
- 如果用RAW格式从盘片中读取数据,无论是什么数据类型,每个扇区都能够读出2352字节信息。因此:
- 高速刻录数据CD(40倍速)不会丢失信息。但是,由于音乐CD没有3层纠错码,如果高速刻录这类CD,有可能导致不可挽回的错误,并在播放时发出咔哒的声音。
- 在一张74分钟的CD上,能够用RAW方式刻录更多的信息,这样做容量可以达到333,000×2352 = 783,216,000 字节(大约747MB)。这是74分钟650MB的CD的容量的上限。容量增加了14.8%,但是,这样做将失去纠错数据。
- 当用RAW方式读取光盘时,容量永远为2352字节的倍数。
设计类型 | ← 2352字节块 → | |||||
音乐CD: | 2352字节数字音乐 | |||||
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模式1型CD-ROM: | 12 | 4 | 2048字节用户数据 | 4 | 8 | 276 |
模式2型CD-ROM: | 12 | 4 | 2336字节用户数据 |
图例(字节) | |
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12 | 同步 |
4 | 扇区ID |
数据 | |
4 | 检错 |
8 | 空白 |
276 | 纠错 |
制作
预先压制的CD-ROM盘片是通过母盘压制出来的,首先制作一张玻璃的母盘,然后根据它的凸凹批量压制出最终的光盘。可刻录光盘(CD-R)与可重复刻录光盘(CD-RW)的制作过程类似,它们都是通过激光改变染料的特性或者物质相变的方式记录数据,这个过程通常称为刻录。
容量
一张标准的120毫米的CD-ROM盘片能够记录800.1MB数据(不包括纠错和检错数据)。这个容量能够记录700部10万个10个字母长的英文小说。如果每部小说有1厘米厚,那么这些小说加起来有7米长。文本信息通常能够被压缩至原来的1/10大小,这样一张CD-ROM盘片就能够容纳大约100米厚的小说了。
一张单面的DVD的容量为4.4GB,大约为CD-ROM的6倍。
类型 | 扇区 | 最大数据容量 | 最大音乐容量 | 时间 |
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(MB) | (MB) | (分钟) | ||
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 |
记录CD容量时通常采用二进制,一张700MB的CD名义上有700000KB的容量。而记录DVD容量时通常用采用十进制,一张4.7GB的DVD名义上有4.377GB的容量。
CD-ROM光驱
CD-ROM光驱可以读取CD-ROM光盘,这种设备在个人电脑上已经普及。CD-ROM光驱可以通过IDE(ATA)、SCSI、SATA、Firewire和USB或者专门设备连接至电脑。事实上,结合适当的软件,所有的现代CD-ROM光驱都能够播放音乐CD、VCD和其它数据标准的CD。
传输速度
CD-ROM光驱的传输速度是以音乐CD的传输速度的倍数作为标准衡量的,1倍速为150KB/s。通过提高的转速,数据的传输速度能够提高。例如,1倍速的光驱的转速为每分钟500转,而8倍速的光驱转速为每分钟4000转,相应的读取速度为1.2MB/s。超过12倍速时,震动和散热成为问题。超过这个速度的光驱通过各种方法解决这些问题。恒定角速度光驱中的盘片以恒定的角速度旋转,以较快的速度读取边缘数据,以较慢的速度读取内侧数据。由于受到机械的限制,20倍速曾被认为是光驱读取速度的极限,直至三星推出了32倍速的SCR-3230光驱,它采用球来平衡旋转的盘片以降低震动和噪音。2004年,最快的传输速度通常可以达到52倍速,每分钟10350转,7.62MB/s,不过这个速度只是在读取盘片边缘部分的数据时才能达到。由于受到用于制作CD的多碳酸盐塑料的强度的限制,通过增加转速提高读取速度变得不再可行,但是,可以通过增加激光头的方式进一步提到读取速度,在Kenwood的TrueX 72x演示中,这款光驱采用了7个激光头,转速与10倍速的光驱转速大致相当。
CD刻录光驱通常有3种不同的速度,分别为一次刻录、重复刻录和读取的速度。通常,采用这样的顺序标注,例如12x/10x/32x的光驱能够以12倍速(1.80MB/s)刻录一次刻录光盘,以10倍速(1.50MB/s)刻录可重复刻录光盘,以32倍速(4.80MB/s)读取光盘。
1倍速的定义在不同场合並不相同,CD-ROM的1倍速为150KB/s,音乐CD的1倍速为172.3KB/s,DVD的1倍速为1.32MB/s(1358KB/s)。
常见传输速度
传输速度 | KB/s | Mb/s |
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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 |