CD-ROM
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,資訊將永久儲存在光碟上,使用時通過光碟驅動器讀出資訊。CD的格式最初是為音樂的儲存和回放設計,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資料。
媒介
CD-RO本機磁碟(M)片在外觀上與音樂CD完全相同,資料存取的方式也十分類似,區別僅在於它們儲存資料的標準。CD-RO本機磁碟(M)片是用1.2毫米厚的聚碳酸酯塑膠和一層用作反射面的鋁製作。直徑為120毫米的CD-RO本機磁碟(M)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-RO本機磁碟(M)片,例如名片尺寸。資料以一系列細小的鋸齒的形式記錄在碟片中。雷射照射反射面時可以讀出凹凸的資訊。凹點的深度大約為照射雷射波長的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資料。
標準
在CD上儲存資料有多種格式,它們被收整合彩虹書。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的實體層標準。
CD-ROM格式
CD-ROM的每個磁區包含98個24位元組的框,共2352位元組資訊。CD-ROM作為資料碟片,需要對資料有較高的可信任度,不能有錯誤資料。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,每個磁區記錄2048位元組資訊。模式2型的CD-ROM,每個磁區記錄2336位元組資訊,這類CD-ROM主要用於記錄視訊檔。CDDA音訊標準規定的資料量為: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光碟機每秒鐘能夠讀取75個連續的磁區,即每秒150KB,x倍速光碟機讀取速度依此類推。
CD磁區內容
- 一張74分鐘的標準CD包含333,000個磁區。
- 每個磁區為2352位元組,模式1型的CD-ROM包含2048位元組電腦數據,模式2型的CD-ROM包含2336位元組PSX/VCD資料,音訊包含2352位元組資訊。
- 磁區容量的差異來自頭資訊和糾錯編碼,電腦數據對精度要求最高,這類資訊最多,VCD對精度要求不高,這類資訊稍小,音訊CD沒有這類資訊。
- 如果用RAW格式從碟片中讀取資料,無論是什麼資料類型,每個磁區都能夠讀出2352位元組資訊。因此:
- 高速燒錄資料CD(40倍速)不會遺失資訊。但是,由於音樂CD沒有3層糾錯碼,如果高速燒錄音樂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方式燒錄更多的資訊,這樣做容量可以達到333,000×2352 = 783,216,000 位元組(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,這樣做將失去糾錯資料。
- 當用RAW方式讀取光碟時,容量永遠為2352位元組的倍數。
設計類型 | ← 2352位元組塊 → | |||||
音樂CD: | 2352位元組數位音樂 | |||||
---|---|---|---|---|---|---|
模式1型CD-ROM: | 12 | 4 | 2048位元組使用者資料 | 4 | 8 | 276 |
模式2型CD-ROM: | 12 | 4 | 2336位元組使用者資料 |
圖例(位元組) | |
---|---|
12 | 同步 |
4 | 磁區ID |
資料 | |
4 | 檢錯 |
8 | 空白 |
276 | 糾錯 |
製作
預先壓制的CD-RO本機磁碟(M)片是通過母片壓製出來,首先製作一張玻璃的母片,然後根據它的凸凹批次壓製出最終的光碟。可燒錄光碟(CD-R)與可重複燒錄光碟(CD-RW)的製作過程類似,它們都是通過雷射改變染料的特性或者物質相變的方式記錄資料,這個過程通常稱為燒錄。
容量
一張標準的120毫米的CD-RO本機磁碟(M)片能夠記錄800.1MB資料(不包括糾錯和檢錯資料)。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公分厚,那麼這些小說加起來有7公尺長。文字資訊通常能夠被壓縮至原來的1/10大小,這樣一張CD-RO本機磁碟(M)片就能夠容納大約100公尺厚的小說。
一張單面的DVD的容量為4.4GB,大約為CD-ROM的6倍。
類型 | 磁區 | 最巨量資料容量 | 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光碟機
CD-ROM光碟機可以讀取CD-ROM光碟,這種裝置在個人電腦上已經普及。CD-ROM光碟機可以通過IDE(ATA)、SCSI、SATA、Firewire和USB或者專門裝置連接至電腦。事實上,結合適當的軟體,所有的現代CD-ROM光碟機都能夠播放音樂CD、VCD和其它資料標準的CD。
雷射
CD-ROM光碟機採用780奈米近紅外線二極體。雷射波通過一個光電跟蹤模組射到碟片上,而後檢測它是否被反射或者分散。
傳輸速度
CD-ROM光碟機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,資料的傳輸速度能夠提高。例如,1倍速的光碟機的轉速為每分鐘500轉,而8倍速的光碟機轉速為每分鐘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。超過這個速度的光碟機通過各種方法解決這些問題。恆定角速度光碟機中的碟片以恆定的角速度旋轉,以較快的速度讀取邊緣資料,以較慢的速度讀取內側資料。由於受到機械的限制,20倍速曾被認為是光碟機讀取速度的極限,直至三星推出32倍速的SCR-3230光碟機,它採用球來平衡旋轉的碟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碟片邊緣部分的資料時才能達到。由於受到用於製作CD的多碳酸鹽塑膠的強度的限制,通過增加轉速提高讀取速度變得不再可行。但是,可以通過增加雷射數量的方式進一步提高讀取速度,在Kenwood的True-X 72x演示中,這款光碟機透過ZEN的True-X技術,將一束雷射分離成7束,可以同時平行讀取七條光碟軌道,轉速與10倍速的光碟機大致相當,可以在2700~5100RPM時達到6.75~10.8MB/s。
CD燒錄光碟機通常有3種不同的速度,分別為一次燒錄、重複燒錄和讀取的速度。通常,採用這樣的順序標註,例如12x/10x/32x的光碟機能夠以12倍速(1.80MB/s)燒錄一次燒錄光碟,以10倍速(1.50MB/s)燒錄可重複燒錄光碟,以32倍速(4.80MB/s)讀取光碟。
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
- ^ 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).