CD ROM - CD-ROM


z Wikipedie, otevřené encyklopedie
CD ROM
CD-ROM.png
Tradiční CD-ROM
Typ média optická
kódování Rozličný
Kapacita 194 MiB (8 cm), 650 až 900 MiB (12 cm),
číst  mechanismus 600-780nm laserové diody, 150 KiB / s (1 x), 10,800 KiB / s (72 x)
Write  mechanismus lisované formy
Standard ISO / IEC 10149
Používání Datové úložiště

CD-ROM ( / ˌ s jsem d jsem r ɒ m / ) je pre-lisovaný optický kompaktní disk , který obsahuje údaje . Název je zkratkou pro " Compact Disc Read-Only Memory ". Počítače mohou číst, ale ne psát nebo vymazat, CD-ROMy.

V průběhu roku 1990, CD-ROMy se často používají k distribuci softwaru a dat na počítačích a čtvrté generace herních konzolí . Některá CD, nazývané rozšířené CD , držet jak počítačová data a zvuk se druhý může být hrál na CD přehrávači , zatímco údaje (například software nebo digitální video) je použitelný pouze na počítači (například ISO 9660 formátu CD-PC ROM).

Formát CD-ROM byl vyvinut společností japonské společnosti Denon v roce 1982. Jednalo se o rozšíření Compact Disc Digital Audio , a přizpůsobit formát držet nějakou formu digitálních dat, s úložnou kapacitou 553 MiB . CD-ROM byl pak představen Denon a Sony v japonské počítačové výstavy v roce 1984. Yellow Book je technický standard , který definuje formát CD-ROM. Jeden ze sady barevných vázané knihy , které obsahují technické specifikace pro všechny formáty CD se Yellow Book , standardizován Sony a Philips v roce 1983, určuje formát pro disky s maximální kapacitou 650 MiB.

CD-ROMy

Media

CD-ROM v zásobníku částečně otevřené DVD-ROM.

CD-ROM jsou stejné jako ve vzhledu k audio CD , a data jsou ukládána a vyhledávána ve velmi podobným způsobem (jen se liší od audio CD v normách používaných pro ukládání dat). Disky jsou vyrobeny z tlusté disku 1,2 mm z polykarbonátového plastu , s tenkou vrstvou hliníku , aby reflexní povrch. Mezi nejběžnější velikost disku CD-ROM je 120 mm v průměru, i když menší Mini CD standard s průměrem 80 mm, stejně jako tvarované kompaktní disky v řadě nestandardních rozměrů a plísně (např vizitka velikosti médií ), K dispozici jsou také.

Data se ukládají na disku jako řada mikroskopických zářezů. Laser se svítilo na reflexním povrchu disku pro čtení vzor děr a ploch ( „jámy“, s mezerami mezi nimi jen „země“). Vzhledem k tomu, že hloubka důlků je přibližně jedna čtvrtina až jedna šestina vlnové délky laserového světla použitého pro čtení disku, odražený paprsek je fáze je posunuta vzhledem k příchozí paprsku, což způsobí destruktivní interferenci a snížení odražené paprsku je intenzita. Tento se převede na binární data.

Standard

Některé formáty jsou používány pro data uložená na kompaktních discích, které jsou známé jako Duhových knihách . Yellow Book , publikoval v roce 1988, definuje specifikace pro CD-ROM, standardizované v roce 1989 jako ISO / IEC / 10149 ECMA -130 standardu. Standardní CD-ROM vychází z horní části původního Red Book CD-DA standard pro audio CD. Jiné standardy, jako je Bílá kniha pro Video CD , dále definovat formáty založené na specifikacích CD-ROM. Žlutá kniha sama o sobě není volně k dispozici, ale mohou být staženy normy s odpovídajícím obsahu zdarma z ISO nebo ECMA.

Existuje několik standardů, které definují, jak strukturovat datové soubory na disku CD-ROM. ISO 9660 definuje standardní souborový systém pro CD-ROM. ISO 13490 je zlepšení této normy, která přidává podporu pro non-sekvenční zápis-once a re-zapisovatelné disky, například CD-R a CD-RW , stejně jako více relací . Norma ISO 13346 byla navržena tak, aby vyřešit většinu nedostatků ISO 9660, a podmnožinou toho se vyvinul do UDF formátu, který byl přijat pro DVD . Specifikace mechaniky CD bylo vydáno v lednu 1995, aby se CD emulovat pevný disk nebo disketu , a je nazýván El Torito .

Formát CD-ROM

Data uložená na CD-ROM vychází ze standardního CD kódování dat technik popsaných v Red Book specifikace (původně definována pro audio CD pouze). To zahrnuje cross-proložených Reed-Solomonovo kódování (CIRC), osm-na-čtrnáct modulace (EFM), a použití děr a ploch pro kódování bitů do fyzické povrchu disku CD-ROM.

Struktury používané k datům skupině na disku CD-ROM jsou také odvozeny od Red Book . Stejně jako audio CD (CD-DA), CD-ROM sektor obsahuje 2,352 bajtů uživatelských dat, složené z 98 snímků, z nichž každá se skládá z 33 bajtů (24 bajtů uživatelských dat, 8 bajtů pro opravu chyb a 1 bajt pro podkód). Na rozdíl od audio CD, data uložená v těchto odvětvích odpovídá jakýkoli typ digitálních dat, nikoli zvukových vzorků zakódovaných podle specifikace audio CD. Strukturovat, adresa a chránit tato data, standardní CD-ROM dále definuje dva režimy sektoru, Mode 1 a Mode 2, které popisují dva různé rozložení pro data uvnitř sektoru. Track (skupina sektorů) uvnitř disku CD-ROM obsahuje pouze sektory ve stejném režimu, ale pokud jsou přítomny v CD-ROMu více stop, každá stopa může mít své sektory v jiném režimu než zbytek skladeb. Mohou také existovat společně s audio CD, stejně, což je případ smíšených režimu CD .

Oba Mode 1 a 2 sektory využít prvních 16 bajtů pro záhlaví informace, ale liší se ve zbývajících 2,336 bajtů v důsledku použití korekce chyb bajtů. Na rozdíl od audio CD, můžete CD-ROM nemůže spoléhat na zakrytí chyby pomocí interpolace ; je nutná vyšší spolehlivost získaná data. K dosažení zlepšené korekce chyb a detekce, režim 1, který se používá především pro digitální data, přidává 32-bitový A kontrolní cyklický redundantní kód (CRC) pro detekci chyb, a třetí vrstvu opravu chyb Reed-Solomon použitím Reed-Solomon na produkty jako kodex (RSPC). Mode 1 tedy obsahuje 288 bajtů na sektor pro detekci a korekci chyb, takže 2048 bajtů na sektor k dispozici pro data. Mode 2, který je vhodnější pro obrazových nebo obrazových dat (kde dokonalou spolehlivost může být trochu méně důležité), neobsahuje žádné další detekci nebo korekci chyb bytů, které mají tudíž 2336 k dispozici údaje bajtů na sektor. Všimněte si, že oba režimy, jako je audio CD, ještě těžit z nižších vrstev pro opravu chyb na úrovni jednotlivých snímků.

Předtím, než je uložena na disku s výše popsanými způsoby, přičemž každý sektor CD-ROM je míchaná, aby se zabránilo některé problematické vzory z objevovat. Tyto sektory míchaná pak sleduje stejný proces kódování popsané v Červené knize , aby mohl být nakonec uloženy na CD.

Následující tabulka ukazuje srovnání struktury sektorů CD-DA a CD-ROM:

Formát ← struktura sektor 2352 byte →
CD digitální audio: 2352 (digitální audio)
CD-ROM Režim 1: 12 (Sync vzor) 3 (adresa) 1 (režim, 0x01) 2048 (Data) 4 (Detekce chyb) 8 (Vyhrazeno, nula) 276 (korekce chyb)
CD-ROM Režim 2: 12 (Sync vzor) 3 (adresa) 1 (režim, 0x02) 2336 (Data)

Čistá bajt Rychlost CD-ROM režim-1, na základě srovnání s CD-DA zvukové standardy, je 44100 Hz x 16 bitů / vzorek x 2 kanály x 2048/2352/8 = 153,6 kb / s = 150 KB / s , Tato hodnota, 150 KiB / s, je definována jako "1 x rychlost". Proto je pro režim 1 CD-ROM, 1 × CD-ROM mechanika čte 150/2 = 75 po sobě jdoucích sektorů za sekundu.

Doba přehrávání standardního CD je 74 minut, nebo 4,440 sekundy, který je obsažen v 333,000 bloků nebo sektorů . Proto je čistá kapacita CD-ROM Mode-1 je 682 MB nebo ekvivalentně 650 MiB . Po dobu 80 minut CD, kapacita je 737 MB (703 MIB).

CD-ROM rozšíření XA

CD-ROM XA je rozšířením Yellow Book standard pro CD-ROM, která spojuje komprimované audio, video a počítačových dat, což vše je třeba přistupovat současně. To bylo určeno jako most mezi CD-ROM a CD-i ( Zelená kniha ) a byl publikoval Sony a Philips v roce 1991. „XA“ znamená eXtended Architecture.

CD-ROM XA definuje dva nové rozvržení sektoru, zvané Mode 2 Forma 1 a Mode 2 Forma 2 (které se liší od původního režimu 2). XA Režim 2 Forma 1 je podobná struktuře režim 1 popsané výše, a mohou prokládat s XA Mode 2 form 2 sektory; se používá pro ukládání dat. XA Mode 2 Forma 2 má 2,324 bajtů uživatelských dat, a je podobný standardnímu režimu 2, ale s chybovými detekčních bytů přidané hodnoty (ačkoli žádná korekce chyb). To může prokládat s XA Mode 2 form 1 odvětvích, a to se používá pro audio / video dat. Video CD , Super Video CD , Foto CD , Vylepšená hudba CD a CD-i použít tyto režimy sektoru.

Následující tabulka ukazuje srovnání struktuře sektorů v režimech CD-ROM XA:

Formát ← struktura sektor 2352 byte →
CD-ROM XA Mode 2, Form 1: 12 (Sync vzor) 3 (adresa) 1 (režim) 8 (podnadpisu) 2048 (Data) 4 (Detekce chyb) 276 (korekce chyb)
CD-ROM XA Mode 2, Form 2: 12 (Sync vzor) 3 (adresa) 1 (režim) 8 (podnadpisu) 2324 (Data) 4 (Detekce chyb)

obrazy kotoučové

Když se obraz disku je vytvořen z disku CD-ROM, to lze provést v režimu „raw“ režimu (extrahování 2,352 bajtů na sektor, bez ohledu na vnitřní strukturu), nebo získat pouze užitečná data v tomto odvětví (2048/2336/2352 / 2,324 bajtů v závislosti na zvoleném režimu CD-ROM). Velikost souboru obrazu disku vytvořený v režimu raw je vždy násobkem 2,352 bajtů (velikost bloku). Disc obrazové formáty, které uchovávají syrové sektorů CD-ROM zahrnují CCD / IMG , CUE / BIN a MDS / MDF . Velikost obrazu disku vytvořen z dat v odvětvích, bude záviset na typu sektorů se používá. Například, pokud je CD-ROM režim 1 obraz vytvořený extrahování pouze data v každém odvětví, jeho velikost bude násobkem 2048; To je obvykle případ pro obrazy disků ISO .

Na 74-minutu CD-R, je možné, aby se vešly větší obrazy disků pomocí raw režimu, až 333,000 x 2352 = 783216000 bajtů (~ 747 MIB). Jedná se o horní limit pro základní obrazů vytvořených na 74 min nebo ≈650 MiB Red Book CD. Nárůst o 14,8%, je v důsledku vyřazení opravu chyb dat.

Výroba

Předem lisované CD-ROM jsou masově vyráběné procesem lisování, kde se vytvoří skleněná matrice disku a používá k výrobě „stampers“, které jsou zase používá k výrobě více kopií konečné disku s boxů již přítomných. Recordable ( CD-R ), a přepisovatelné ( CD-RW disky) jsou vyrobeny jiným způsobem, přičemž se data zaznamenaná na ně pomocí laseru měnící se vlastnosti barviva nebo fázového přechodu materiálu v procesu, který je často označován jako „ hoří “.

Kapacita

CD-ROM lze snadno uložit celistvost slov a obrazů papírového Encyclopedia plus audio a video klipů

CD-ROM kapacity jsou obvykle vyjádřeny s binárními předponami , odečtením prostor používaný pro opravu chyb dat. Standardní 120 mm, 700 MB CD-ROM může skutečně pojmout až 737 MB (703 MIB) dat s opravou chyb (nebo 847 MB celkem). Ve srovnání, jednovrstvé DVD-ROM se vejde 4,7 GB chybových chráněné dat, více než 6 CD-ROM.

Kapacity kompaktní typy disků (90 a 99 minute disky nejsou standardní)
Typ sektory Data (režim 1) max. velikost Audio max. velikost Čas
( MB ) Cca. ( MiB ) (MB) ( Min )
8 cm 94500 193,536 184,570 222,264 21
283500 580,608 553,711 666,792 63
650 MB 333000 681,984 650,391 783,216 74
700 MB 360.000 737,280 703,125 846,720 80
800 MB 405000 829,440 791,016 952,560 90
900 MB 445500 912,384 870,117 1,047.816 99
Poznámka: megabyte (MB) a minutu (min) hodnoty jsou přesné; Hodnoty MIB jsou přibližné.

CD-ROM

Pohled na demontované laserového systému CD-ROM mechaniky
Pohyb laseru umožňuje čtení v libovolné poloze na CD
Laserový systém z CD-ROM

CD-ROMy jsou čteny s použitím CD-ROM. CD-ROM může být připojen k počítači přes IDE ( ATA ), SCSI , SATA , FireWire nebo USB rozhraní nebo proprietární rozhraní, jako je například CD rozhraní Panasonic , LMSI / Philips, Sony a standardy Mitsumi. Prakticky všechny moderní CD-ROM můžete také přehrávat audio CD (stejně jako Video CD a další datové standardy) při použití se správným softwarem.

Laser a optika

CD-ROM, které se blíží využívají infračervené 780 nm laserové diody . Laserový paprsek je směrován na disk přes sledovací modul optoelektronického, který pak detekuje, zda paprsek se odráží nebo rozptýleny.

Rychlost přenosu

CD-ROM jsou hodnoceny s rychlostní faktor relativní hudebních CD. Je-li disk CD-ROM pro čtení při stejné rychlosti otáčení jako audio CD , rychlost přenosu dat je 150 KiB / s, běžně nazývané „1 x“. Při této rychlosti dat, dráha se pohybuje podél v laserové tečky na přibližně 1,2 m / s. Pro udržení této lineární rychlost, protože optická hlava se pohybuje do různých poloh, úhlová rychlost se mění od 500 otáček za minutu na vnitřním okraji na 200 otáček za minutu na vnějším okraji. Hodnocení 1 × rychlosti na CD-ROM (150 KB / s) je odlišný od ratingu, 1 × rychlosti pro DVD (1,32 MiB / s).

Zvýšením rychlosti, při které se disk předené, data mohou být přenesena na větší sazeb. Například, CD-ROM, který může číst na 8 x rychlostí točí disku při 1600 až 4000 otáčkách za minutu, což je lineární rychlosti 9,6 m / s a rychlost přenosu 1200 KiB / s. Nad 12 x rychlost většina jednotky pro čtení na konstantní úhlovou rychlostí (CAV, konstanta otáček za minutu) tak, že motor není vyrobené pro přechod z jedné rychlosti na druhou, jak se snaží hlava z místa na místo na disku. V režimu CAV počet „x“ označuje přenosovou rychlost na vnějším okraji disku, kde je maximální. 20 × byl považován za maximální rychlost vzhledem k mechanickým omezením, dokud Samsung Electronics představil SCR-3230, s 32x CD-ROM, který používá míč nesoucí systém vyrovnat disk předení v pohonu ke snížení vibrací a hluku. Jak 2004, nejvyšší rychlost přenosu běžně k dispozici, je asi 52 × nebo 10400 otáček za minutu a 7,62 MiB / s. Vyšší rychlosti odstřeďování jsou omezeny síle polykarbonátového plastu, které jsou kotouče vyrobené. 52 ×, lineární rychlost na vnější části disku je okolo 65 m / s. Avšak zlepšení může být dosaženo pomocí několika laserové snímače, jak ukázalo Kenwood TrueX 72 x, která používá sedm laserových paprsků a rychlost otáčení cca 10x.

První 12 × drive byl propuštěn na konci roku 1996. Nad 12 × rychlostí, existují problémy s vibracemi a tepla. CAV disky dát rychlosti až 30 x na vnějším okraji disku se stejnou rychlostí otáčení jako standardní konstantní lineární rychlost (CLV) 12 x nebo 32 × s mírným zvýšením. Nicméně, vzhledem k povaze CAV (lineární rychlost na vnitřním okraji je stále jen 12 x, čímž se zvyšuje plynule v-mezi) skutečné zvýšení propustnosti je nižší než 30/12: ve skutečnosti, přibližně 20 x průměr pro zcela plné kotouče a ještě méně na částečně naplněné jeden.

Problémy s vibracemi, vzhledem k limitům na dosažitelné symetrie a pevnost v médiích sériově vyráběných, znamenat, že rychlost CD-ROM nejsou masivně vzrostla od konce 1990. Více než 10 let později, běžně dostupné disky se pohybují mezi 24 × (tenký a přenosné jednotky, 10násobné rychlosti odstřeďování) a 52 × (typicky přehrávači CD a jen pro čtení jednotek, 21 × rychlostí rotace), to vše za použití CAV, aby se dosáhlo jejich prohlašoval " max“rychlosti, s rozměry 32 × až 48 × nejčastější. I tak, tyto rychlosti mohou způsobit špatnou čtení (korekce chyb jednotka mít stát velmi sofistikované v reakci) a dokonce roztříštila špatně vyrobené nebo fyzickému poškození média, se drobné praskliny rychle roste do katastrofických zlomů při dostředivě namáhaný při 10,000-13,000 otáčkách za minutu (tj 40 -52 × CAV). Vysoké otáčky také produkovat nežádoucí hluk z disku vibracemi, ženoucí vzduch a motor vřetena sám. Většina jednotek 21. století umožňují Low režimy rychlosti (pomocí malých utilit) Z důvodu bezpečnosti a přesné čtení nebo mlčení, a automaticky ustoupit, pokud se vyskytnou četné sekvenční čtení chyby a opakování.

Jiné metody pro zlepšení rychlosti čtení byly vyzkoušeny jako je použití více optických paprsků, čímž se zvyšuje propustnost až 72 × s rychlostí 10 x spin, ale spolu s dalšími technologiemi, jako je 90 ~ 99 minut zapisovatelné médium a rekordéry „dvojitý hustotou“, jejich užitečnost byla anuloval zavedením spotřebitelských DVD-ROM mechaniky, které jsou schopny v souladu 36 × rychlostí CD-ROM (4 × DVD) nebo vyšší. Navíc, s CD-ROM, 700 MB plně čitelné za méně než 2 a půl minuty při 52 × CAV, zvýšení skutečné rychlosti přenosu dat jsou klesající vliv na celkové efektivní rychlosti pohonu, když brát v úvahu s jinými faktory, jako je nakládání / vykládání, rozpoznávání médií, točit nahoru / dolů a náhodně hledat časy, což pro mnoho snížila návratnost investic pro rozvoj. Podobný stratifikace účinek, protože byla pozorována ve vývoji DVD, kde je maximální rychlost stabilizovaného 16 x CAV (s výjimečných případech mezi 18 x a 22 x) a kapacitou 4,3 a 8,5 GiB (jedno a dvě vrstvy), s vyšší rychlostí a kapacitou potřebuje místo toho být zajištěný prostřednictvím Blu-ray disky.

CD-Recordable disky jsou často prodávány ve třech různých hodnocení rychlosti, jednu rychlost pro jednorázový zápis operací, jeden pro re-operací zápisu, a jeden pro jen pro čtení operace. Rychlosti jsou obvykle uvedeny v tomto pořadí; tedy 12 x / 10 x / 32 x CD-ROM může CPU a média dovolí, psát na disky CD-R 12 x rychlosti (1,76 MiB / s), zápis na disky CD-RW 10 x rychlostí (1,46 MiB / s), a číst z CD 32 × rychlostí (4,69 MiB / s).

Společný rychlost přenosu dat na CD-ROM
rychlost přenosu KB / s Mbit / s MiB / s RPM
1 × 150 1,2288 0,146 200-500
2 × 300 2,4576 0,293 400-1,000
4 × 600 4,9152 0,586 800-2,000
8 × 1200 9,8304 1.17 1,600-4,000
10 × 1500 12,288 1,46 2.000-5.000
12 × 1800 14,7456 1.76 2,400-6,000
20 × 1,200-3,000 až 24,576 až 2,93 4000 ( CAV )
32 × 1,920-4,800 až 39,3216 až 4,69 6400 ( CAV )
36 × 2,160-5,400 až 44,2368 až 5.27 7200 ( CAV )
40 × 2,400-6,000 až 49,152 až 5.86 8000 ( CAV )
48 × 2,880-7,200 až 58,9824 až 7,03 9600 ( CAV )
52 × 3,120-7,800 až 63,8976 až 7,62 10400 ( CAV )
56 × 3,360-8,400 až 68,8128 až 8.20 11200 ( CAV )
72 × 6,750-10,800 až 88,4736 až 10.5 2000 (multi-beam)

problémy copyright

Distributoři software, a zejména distributoři počítačových her, často využívají různé systémy ochrany proti kopírování, aby se zabránilo software běžící od veškerých médií kromě původního disku CD-ROM. Toto poněkud liší od audio CD ochrany tím, že se obvykle provádí v médiích i samotný software. CD-ROM sám může obsahovat „slabé“ sektory, aby se kopírování disk složitější, a další údaje, které může být obtížné nebo nemožné zkopírovat obraz disku CD-R nebo disk, který však softwarové šeky na každém jeho spuštění s cílem zajistit původní disk a nikoli neoprávněné kopírování je přítomen v CD-ROM počítače.

Výrobci vypalovaček CD ( CD-R nebo CD-RW ) jsou podporovány hudebního průmyslu s cílem zajistit, že každý hnací produkují má jedinečný identifikátor, který bude kódován měničem na každém disku, který zaznamenává: RID nebo rekordér identifikace Kód. To je protějšek k identifikaci zdrojového kódu (SID), osm znak kódem začínajícím „ IFPI “, který je obvykle vyraženo na discích vyrobených záznamových CD rostlin.

viz též

Poznámky

Reference