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，資訊將永久保存在光碟上，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位數據。

增強型CD既存儲音樂，又存儲電腦數據；這種CD-ROM的音樂能夠由CD播放機播放，電腦數據則只能由電腦處理。

## 介質

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CD-ROM碟片在外觀上與音樂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碟片是用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碟片最為常見，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碟片，例如名片尺寸。數據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位數據。

### 標準

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_(CD標準)和黃皮書。ECMA-130標準詳細描述CD-ROM的物理層標準。

### CD-ROM格式

CD-ROM的每個扇區包含98個24位元組的框，共2352位元組資訊。CD-ROM作為數據碟片，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位元組資訊。模式2型的CD-ROM，每個扇區記錄2336位元組資訊，這類CD-ROM主要用於記錄影片文件。CDDA音訊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光碟機每秒鐘能夠讀取75個連續的扇區，即每秒150KB，x倍速光碟機讀取速度依此類推。

#### CD扇區內容

- 一張74分鐘的標準CD包含333,000個扇區。
- 每個扇區為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數據，音訊包含2352位元組資訊。
- 扇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格式從碟片中讀取數據，無論是什麼數據類型，每個扇區都能夠讀出2352位元組資訊。因此：
- 高速刻錄數據CD（40倍速）不會丟失資訊。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方式刻錄更多的資訊，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位元組使用者數據｜4｜8｜276

模式2型CD-ROM:｜12｜4｜2336位元組使用者數據

圖例（字節）

12｜同步

4｜扇區ID

數據

4｜檢錯

8｜空白

276｜糾錯

### 製作

預先壓制的CD-ROM碟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碟。可刻錄光碟（CD-R）與可重複刻錄光碟（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碟片能夠記錄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。文本資訊通常能夠被壓縮至原來的1/10大小，這樣一張CD-ROM碟片就能夠容納大約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位，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位，一張4.7GB的DVD名義上有4.377GB的容量。

## CD-ROM光碟機

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CD-ROM光碟機可以讀取CD-ROM光碟，這種設備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或者專門設備連接至電腦。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和其它數據標準的CD。

### 雷射

CD-ROM光碟機採用780納米近紅外線二極體。雷射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

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，數據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刻錄光碟機通常有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的光碟機能夠以12倍速（1.80MB/s）刻錄一次刻錄光碟，以10倍速（1.50MB/s）刻錄可重複刻錄光碟，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）。

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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

72x｜10800｜88.4726