CD-ROM

CD-ROM（Compact Disc Read-Only Memory）即唯讀光碟，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的，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。有些CD-ROM既存儲音樂，又存儲計算機數據，這種CD-ROM的音樂能夠被CD播放器播放，計算機數據只能被計算機處理。

基本介紹

• 中文名：緊湊型光碟唯讀儲存器
• 外文名：Compact Disc Read-Only Memory
• 開發商：飛利浦/SONY
• 發行公司：飛利浦/SONY
• 發行日期：1985年

定義

CD-ROM ，光碟唯讀存儲器，一種能夠存儲大量數據的外部存儲媒體，一張壓縮光碟的直徑大約是4.5英寸，1/8英寸厚，能容納約660兆位元組的數據。所有的CD-ROM盤都是用一張母盤壓制而成，然後封裝到聚碳酸酯的保護外殼裡。記錄在母盤上的數據呈螺旋狀，由中心向外散開，磁碟表面有許許多多微小的坑，那就是記錄的數字信息。讀CD-ROM上的數據時，是利用雷射束掃描光碟，根據雷射在小坑上的反射變化得到數字信息。盤中的信息存儲在螺旋形光道中。

讀取

CD-ROM驅動器的速率以“X倍速”表示，其速率的標準有2倍速，4倍速，8倍速等，目前可達到50倍速。隨著技術的發展，已出現了數字多功能磁碟(DVD)，它的存儲容量更大，現已達到9.4千兆位元組，還有更高的，而且圖像清晰度更好，高保真效果也更好。

CD-ROM 為計算機所使用的光碟規格，其讀取光碟片的設備就稱為光碟機(CD-ROM)，儲存在光碟片上的數據是以雷射光讀取的，而非磁性方式讀取，所以光碟的保存可長達數十年。計算機所使用的光碟片格式與普通家中雷射唱盤所播放的音樂光碟(CD)格式相同，一片光碟片的數據容量高達650MB (74 min)，約為450片的1.44MB軟碟片之多。一般軟碟片是可擦寫的，但光碟片只能讀取數據，而不能寫入數據 (如果有CD-R可燒錄式光碟機及CD-R空白片加上燒寫軟體，則可以在光碟片上寫入數據)。目前大多數的計算機都將CD-ROM列為標準配備，而 CD-ROM的轉速從1倍、2倍.....24倍、32倍，到現今最快的40倍...，速度的世代交替非常快，另計算機系統所使用的光碟片也稱為CD-Title。

規格

CD-ROM規格的黃皮書由Philips、Sony和微軟於1983年推出，經歷了多次修正，黃皮書採用了CD-DA（紅皮書）的物理格式，並添加了一層錯誤檢測和糾正的標準，以保證數據存儲的可靠性。另外還增加了同步和標示信息以便更加準確地定位。黃皮書規定了兩種模式，分別提供了不同的檢錯和糾錯機制，這是因為存儲數據文檔（計算機檔案）不允許有任何錯誤，而視頻影像和聲音等數據則可以允許少許錯誤。1989年，黃皮書被ISO接受為120mm唯讀光碟（CD-ROM）數據交換的國際標準－ISO/IEC 10149。

CD-ROM是一種唯讀光存儲介質，能在直徑120mm（4.72英寸）、1.2mm（0.047英寸）厚的單面盤上保存74～80分鐘的高保真音頻，或682MB（74分鐘）/737MB（80分鐘）的數據信息。CD-ROM與普通常見的CD光碟外形相同，但CD-ROM存儲的是數據而不是音頻。PC里的CD-ROM驅動器讀取數據和CD播放器方式相似，主要區別在於CD-ROM驅動器電路中引進了檢查糾錯機制，保障讀取數據時不發生錯誤。

原理

CD-ROM光碟由碳酸脂做成，中心帶有直徑15mm的孔洞。在盤基上澆鑄了一個螺旋狀的物理磁軌，從光碟的內部一直螺旋到最外圈，磁軌內部排列著一個個蝕刻的“凹陷”，由這些“凹坑”和“平地”構成了存儲的數據信息。由於讀光碟的雷射會穿過塑膠層，因此需要在其上面覆蓋一層金屬反射層（通常為鋁合金）使它可以反射光，然後再在鋁合金層上覆蓋一層丙烯酸的保護層。

CD-ROM

需要注意的是CD-ROM光碟的表面變髒和劃傷時都會降低其可讀性。儘管光碟是從下方讀取的，儘量避免使用原子筆之類的硬制筆在光碟正面寫字，容易劃傷保護層下的數據層。

速度

CD-ROM讀取速度是指光存儲產品在讀取CD-ROM光碟時，所能達到最大光碟機倍速。因為是針對CD-ROM光碟，因此該速度是以CD-ROM倍速來標稱，不是採用DVD-ROM的倍速標稱。目前CD-ROM所能達到的最大CD讀取速度是56倍速；DVD-ROM讀取CD-ROM速度方面要略低一點，達到52倍速的產品還比較少，大部分為48倍速；COMBO產品基本都達到了52倍速。

LG CD-ROM

對於50倍速的CD-ROM驅動器理論上的數據傳輸率應為：150×50=7500K位元組/秒。其實光碟機讀盤的速度快慢差別並非十分重要。這是因為在高倍速光碟機的時代，各種光碟機在讀盤速度上都有長足進步，已經不再是計算機系統中拖後腿的部件。而且，目前高倍速光碟機的標稱值只是在理想情況下讀外圈的最高速度，實際套用中多數時間達不到這個理想狀態，一般也就是24速的樣子。因此不管是36速、40速還是50速的光碟機，實際使用起來主觀感覺差別不是很大。當然，高速的光碟機可能更有優勢，但它也有CPU占用率高、噪聲大、振動大、耗電量大、發熱量大等副作用。某些品牌的光碟機，高速的品種反而不如低速的品種好，因此在選購光碟機時我們不必強求光碟機的速度。如果實在囊中羞澀的話，建議大家還是選擇較低倍速的光碟機，因為其價格便宜，而且性能也不會太差。但是只有在高速光碟機（24速以上CD-ROM）才能讀出CD-RW光碟的數據，在選購光碟機時應當注意。

愛國者CD-ROM

發展

紙的發明極大地促進了人類文明的進步，它記載了人類文明的發展史，造就了一批新興的工業。 從信息存儲的角度看，CD-ROM完全可以看成一種新型的紙。一張小小的塑膠圓盤，其直徑不過12厘米（5英寸），重量不過20克，而存儲容量卻高達600多兆位元組。如果單純存放文字，一張CD-ROM相當於15萬張16開的紙，足以容納數百部大部頭的著作。

明基CD-ROM

但是，CD-ROM在記錄信息原理上卻與紙大相逕庭，CD-ROM盤上信息的寫入和讀出都是通過雷射來實現的。雷射通過聚焦後，可獲得直徑約為1微米（μm）的光束。據此，荷蘭飛利浦(Philips)公司的研究人員開始使用雷射光束來進行記錄和重放信息的研究。1972年，他們的研究獲得了成功，1978年投放市場。最初的產品就是大家所熟知的雷射視盤（LD，Laser Vision Disc）系統。

從LD的誕生至今，光碟有了很大的發展，它經歷了三個階段：①LD-雷射視盤；②CD-DA雷射唱盤；③CD-ROM。下面簡單介紹這三個階段性的產品特點。

LD-雷射視盤

它就是通常所說的LCD，直徑較大，為12英寸，兩面都可以記錄信息，但是它記錄的信號是模擬信號。模擬信號的處理機制是指模擬的電視圖像信號和模擬的聲音信號都要經過FM（Frequency Modulation）頻率調製、線性疊加，然後進行限幅放大。限幅後的信號以0.5微米寬的凹坑長短來表示。

CD-ROM

CD-DA雷射唱盤

LD雖然贏得了成功，但由於事先沒有制定統一的標準，使它的開發和製作一開始就陷入昂貴的資金投入中。1982年，由飛利浦公司和索尼(Sony)公司制定了CD-DA雷射唱盤的紅皮書（Red Book）標準。由此，一種新型的雷射唱盤誕生了。CD-DA雷射唱盤記錄音響的方法與LD系統不同，CD-DA雷射唱盤系統首先把模擬的音響信號進行PCM（脈衝編碼調製）數位化處理，再經過EFM（8~14位調製）編碼之後記錄到盤上。數字記錄代替模擬記錄的好處是：對干擾和噪聲不敏感；由於盤本身的缺陷、劃傷或沾污而引起的錯誤可以校正。

CD-ROM

CD-DA系統取得成功以後，這就使飛利浦公司和索尼公司很自然地想到，利用CD-DA作為計算機大容量唯讀存儲器。但要把CD-DA作為計算機的存儲器，還必須解決兩個重要問題：①建立適合於計算機讀寫的盤的數據結構；②CD-DA誤碼率必須從現有的10-9 降低到10-12 以下。由此就產生了CD-ROM的黃皮書(Yellow Book)標準。這個標準的核心思想是：盤上的數據以數據塊的形式來組織，每塊都要有地址。這樣做後，盤上的數據就能從幾百兆位元組的存儲空間上迅速找到。為了降低誤碼率，採用增加一種錯誤檢測和錯誤校正的方案。錯誤檢測採用了循環冗餘檢測碼，即所謂CRC；錯誤校正採用里德-索洛蒙(Reed Solomon)碼。

CD-ROM

黃皮書確立了CD-ROM的物理結構，而為了使其能在計算機上完全兼容，後來又制定了CD-ROM的檔案系統標準，即ISO9660。有了這兩個標準，CD-ROM在全世界範圍內得到了迅速推廣和愈來愈廣泛的套用。在80年代中期，光碟的發展非常快，先後推出了WORM光碟、CD-ROM光碟、磁光碟（MOD）、相變光碟（PCD，Phase Change Disk)等新的品種。這些光碟的出現，給信息革命帶來了很大的推動。

結構

對CD唱盤(CD-DA)結構了解的人，從物理上也不難理解CD-ROM。CD-ROM使用了與CD-DA相同規格的盤和光學技術，以及相同的原版盤製作和壓制方法。這兩種盤的主要差別是盤上的數據結構，以及數據定址和糾錯能力。下面介紹CD-ROM盤及其物理數據結構。

CD-ROM碟片

標準的CD-ROM碟片直徑為120毫米（4.72英寸），中心裝卡孔為15毫米，厚度為1.2毫米，重量約為14~18克。CD-ROM碟片的徑向截面共有三層：

（1）聚碳酸酯(Polycarbonate)做的透明襯底；（2）鋁反射層；（3）漆保護層；

CD-ROM盤是單面盤，不做成雙面盤的原因，不是技術上做不到，而是做一片雙面盤的成本比做兩片單面盤的成本之和還要高。因此，CD-ROM盤有一面專門用來印製商標，而另一面用來存儲數據。雷射束必須穿過透明襯底才能到達凹坑，讀出數據，因此，碟片中存放數據的那一面，表面上的任何污損都會影響數據的讀出性能。

編碼

為了在物理介質上存儲數據，必須把數據轉換成適於在介質上存儲的物理表達形式。習慣上，把數據轉換後得到的各種代碼稱為通道碼。之所以叫通道碼，是因為這些代碼要經過通信通道。通道碼並不是什麼新概念，磁帶、磁碟、網路都使用通道碼。可以說，所有高密度數字存儲器都使用0和1表示的通道碼。如軟磁碟，它就使用了改進的調頻制（MFM ，Modified Frequency Modulation）編碼，通過MFM編碼把數據變成通道碼。

CD-ROM和CD-DA一樣，把一個8位數據轉換成14位的通道碼，稱為8－14調製編碼，記為EFM(Eight-to-Fourteen Modulation)。根據通道碼可以確定光碟凹坑和非凹坑的長度。

數據結構

由於CD-ROM產生的技術背景是CD-DA，加上其螺旋形線型光道結構、以恆定線速度（CLV）轉動、容量大等諸多因素，導致CD-ROM的數據結構比硬磁碟和軟磁碟的數據結構複雜得多。

CD-ROM盤區劃分為三個區，即導入區(Lead-in Area)、用戶數據區(User Data Area和導出區(Lead-out Area)。這三個區都含有物理光道。所謂物理光道是指360°一圈的連續螺旋形光道。這三個區中的所有物理光道組成的區稱為信息區（Information Area）。在信息區，有些光道含有信息，有些光道不含信息。含有信息的光道稱為信息光道（Information Track）。每條信息光道可以是物理光道的一部分，或是一條完整的物理光道，也可以是由許多物理光道組成。

信息光道可以存放數字數據、音響信息、圖像信息等。含有用戶數字數據的信息光道稱為數字光道，記為DDT(Digital Date Track)；含有音響信息的光道稱為音響光道，記為ADT(Audio Track)。一片CD-ROM盤，既可以只有數字數據光道，也可以既有數字數據光道，又有音響光道。

在導入區、用戶數據區和導出區這三個區中，都有信息光道。不過導入區只有一條信息光道，稱為導入光道（Lead-in Track）；導出區也只有一條信息光道，稱為導出光道（Lead-out Track）。

用戶數據記錄在用戶數據區中的信息光道上。所有含有數字數據的信息光道都要用扇區來構造，而一些物理光道則可以用來把信息區中的信息光道連線起來。

故障

雷射盤同磁碟、磁帶一類的數據記錄媒體一樣，受到盤的製作材料的性能、生產技術水平、驅動器以及使用人員水平等的限制，從盤上讀出的數據很難完全正確。據有關研究機構測試和統計，一片未使用過的唯讀光碟，其原始誤碼率約為3×10－4；有傷痕的盤約為5×10－3。針對這種情況，雷射盤存儲採用了功能強大的錯誤碼檢測和糾正措施，採用的具體對策歸納起來有三種：

(1) 錯誤檢測碼EDC(Error Detection Code)。採用CRC碼(cyclic Redundancy Code)檢測讀出數據是否有錯。CRC碼有很強的檢錯功能，但沒有開發它的糾錯功能，因此只用它來檢錯。

(2) 錯誤校正碼或稱為糾錯碼ECC(Error Correction Code)。採用里德-索洛蒙碼，簡稱為RS碼，進行糾錯。RS碼被認為是性能很好的糾錯碼。

(3) 交差里德-索洛蒙碼CIRC(Cross Interleaved Reed-Solomon Code)。這個碼可以理解為在用RS編解碼前後，對數據進行插值和交叉處理。

複製

CD-ROM的複製可以簡單地分為五個環節:

(1)預製主片;(2)制主片;(3)電鑄;(4)複製;(5)印刷; (6)包裝。

其它

光碟機速度

通常我們是以多少倍速來描述CD－ROM的速度的。在制定CD－ROM標準時，把150K位元組/秒的傳輸率定為標準，後來驅動器的傳輸速率越來越快，就出現了倍速、四倍速直至現在的32倍速、40倍速或者更高。對於40倍速的CD－ROM驅動器理論上的數據傳輸率應為：150×40=6000K位元組/秒。對於CD－ROM的速度我們要正確認識，目前高倍速光碟機的標稱值只是在理想情況下的最高速度，實際套用中多數時間達不到這個理想狀態。對於24倍速以上的光碟機，實際使用起來主觀感覺差別不是很大。當然高速的光碟機可能更有優勢，但它也有CPU占用率高、噪聲大、振動大、耗電量大、發熱量大等副作用。所以速度不是唯一重要的東西，選購光碟機時應從光碟機的容錯性、穩定性、發熱量、噪聲等多方面綜合考慮。

平均讀取時間

也稱平均搜尋時間（Average Seek Time）。它也是衡量光碟機性能的一個重要標準。它指的是從檢測光頭定位到開始讀盤這個過程所需要的時間，單位是 ms。該參數與數據傳輸率有關。數據傳輸率相同的光碟機，由於採用不同的控制系統，其平均讀取時間可能有很大的差別。一般來說，該指標越小越好。

光碟機的接口類型

目前市面上的光碟機的接口主要有：IDE、EIDE、SCSI、SCSI－2四種。後兩種接口的傳輸速度較快。但在實際套用中它們的性能差別並不是很大，而且SCSI接口的CD－ROM價格較貴，安裝較複雜，需要專門的轉接卡。因此對一般用戶而言應儘量選擇IDE（或EIDE）接口的CD－ROM。現在32速以上的IDE接口光碟機均採用了Ultra DMA/33標準，該標準數據傳輸率為每秒33MB。在傳輸方式上,Ultra ATA33採用匯流排主控方式,安裝有控制硬碟讀寫的DMA(Direct Memory Access)控制器,使CPU不用直接參與硬碟的讀寫,因此可以節省寶貴的CPU 資源。

PCAV技術

現在不同的光碟機有三種不同的讀取方式。一種是恆定角速度方式CAV（Constant Angluar Velocity），第二種是恆定線速度方式CLV（Constant Linear Velocity），第三種是局部恆定角速度方式PCAV（Partial Constant Angluar Velocity）。CLV技術的優點是可使光碟機的數據傳輸率保持在一個恆定的狀態，從而保證了光碟機的內外沿讀取數據的一致。缺點在於讀取光碟內外圈時，光碟機的馬達速度會經常改變，容易使光碟機的壽命降低。CAV技術的優點是讀取光碟機的轉速不變，可使其可靠性和壽命大為加強。缺點在於讀取光碟內外圈的數據時，傳輸速率不一樣，這就無法體現高速光碟機性能的優越性。PCAV技術綜合CLV和CAV技術的優點，在隨機讀取光碟時採用CLV加速，而一旦雷射頭無法正確讀取數據時，立刻轉為CAV方式減速。

CD－ROM的容錯性

目前在國內相當多的用戶仍在使用非正版光碟，因此光碟機的容錯性得到了廣泛關注。但片面強調光碟機的容錯性也是不全面的。目前市面上日本光碟機的性能穩定，但讀盤能力一般；韓國產品的穩定性較差，讀盤能力較強；台灣產品讀盤能力比日本產品強但比韓國產品稍差，性能穩定較韓國產品好；新加坡產品讀盤能力比日本產品強，但低於韓國、台灣產品。

國內一些廠家的產品剛開始用的時候讀盤能力很不錯，但幾個月之後容錯能力明顯下降，因此對於容錯性我們要綜合考慮。

光碟機的快取

光碟機的快取是提高光碟機綜合性能的一個重要因素，其工作原理與主機板快取相似。理論上快取越大則光碟機速度越快，如SCSI光碟的數據快取一般都在1MB左右，有的甚至達到了2MB。不過對於IDE接口的光碟機來講，由於特殊用途不多，對性能要求不高，其多數產品仍使用128KB或256KB（少數達到了512KB）。

DVD驅動器

DVD驅動器是用來讀取DVD糟上數據的設備，從外形上看和CD－ROM驅動器一樣。DVD驅動器完全兼容現在流行的VCD、CD－ROM、CD－R、CD－AUDIO等格式，而普通CD－ROM驅動器無法讀取DVD格式的光碟。DVD－ROM採用了0.74um道寬和0.41um/位高密度記錄線等新技術，單面單層容量為4.7G單面雙層DVD為9.4G，而雙面雙層可以達到17G的海量存儲。從目前的情況看，DVD還只是局限在看影碟方面，目前電腦軟體使用DVD作為載體還非常少見。由於目前5～6倍速的DVD驅動器（在讀普通光碟的時候速度相當於24～32倍速）價格在1000元以上。因此，除非有特別要求，用戶可不必購買DVD－ROM。

此外還有一種受人關注的新產品DVD－RAM，可實現重複擦寫，而碟片成本比目前的CD成本多不了幾美分。同時，DVD－RAM還實現了低成本向下兼容。但由於價格較高，大約在3000元以上，因此尚未進入普通家庭用戶。

CD－R

CD－R簡單地講，就是可以一次寫入、多次讀出的光碟刻錄機。CD－R的工作原理就是在空白的CD糟片上燒制出“小坑”，也就是記錄數據的反射點。因此，所有經CD－R刻出的盤都可以在普通的CD－ROM上順利讀出。CD－R與普通的光碟機一樣，也有內置和外置之分。現在國內市場上便宜的CD－R已經降到2000元左右，內置式較外置式便宜四、五百。SCSI接口的CD－R仍是主流產品，不過現在市場上IDE接口的CD－R已經越來越多。CD－R一定要買四速以上的產品，雖然價格稍貴，但刻盤時間卻可以節約一半。

CD－RW

CD－RW的全稱是CD－ReWritable，代表一種“重複寫入”技術。CD－RW刻錄機能夠反覆擦寫CD－RW光碟的原理主要是“相變”技術——同CD－R一樣利用雷射的大功率照射，對光碟本身的感光物質進行瞬間的加溫。和CD－R不同的是進行了相位轉換，用以記錄數據 。由此可以製造出能夠被讀取的反射點，而且這些類似小“泡”的反射點可以被重複燒制。由於CD－RW碟片可重複寫入，因此每張較CD－R碟片貴100元左右，而且只有在高速光碟機（24速以上CD－ROM）才能讀出。但CD－RW驅動器的價格卻並不比CD－R驅動器貴多少。

PD

PD是Phsae Change ReWritable Optical Disk的縮寫，它是松下公司採用相變光方式（PhsaeChange）存儲的可重複擦寫存儲設備，是一種比CD－RW性能更好、運行更穩定的光碟介質驅動器。所謂“相變光”主要是利用介質的相變來記錄數據。

PD驅動器的運行速度較低，可以兼容CD－ROM。使用專門PD光碟，可重複擦寫大約50萬次。PD的平均定址時間為89ms，數據傳輸率為518～1141KB/s，相當於八速光碟機，寫入並效驗時的數據傳輸率為300～600KB/s，相當於四速光碟機。除了可以讀寫PD光碟外，也可以當作普通的八倍速CD－ROM使用。

啟動設定

（1）啟動計算機，當螢幕上顯示 Press Del to Enter BIOS Setup提示信息時，按下鍵盤上的Del鍵，進放主機板BIOS設定界面。進入BIOS後切勿隨便改動，因為這裡面的東西都是相當重要的，如果改錯可能會連繫統都進不去。我們只需要改動計算機啟動時的盤符順序就可以了。

（2）選擇 Advanced BIOS Features 選項，按Enter鍵進入設定程式。選擇First Boot Device 選項，然後按鍵盤上的Page Up或Page Down 鍵將該項設定為CD-ROM，這樣就可以把系統改為光碟啟動。

（3）退回到主選單，保存BIOS設定。（保存方法是：按下F10，然後再按Y鍵即可），弄好後先別急著重啟，要把安裝盤放進光碟機中，再重新啟動。