Bước tới nội dung

CD-ROM

Bách khoa toàn thư mở Wikipedia
CD-ROM
Một chiếc đĩa CD-ROM truyền thống
LoạiĐĩa quang
Dung lượng650‍–‍870 MiB
Cơ chế đọcDiode laser 780 nm, 150‍–‍10.800 KB/s (1‍–‍72×)
Cơ chế ghiKhuôn dập (Pressed mold)
Tiêu chuẩnYellow Book (ISO/IEC 10149)[1]
Người phát triểnSony · Philips
Sử dụngLưu trữ dữ liệu máy tính
Phát triển thànhCD-ROM XA · DVD-ROM
Phát hành1985; 41 năm trước (1985)
Đĩa quang
Chung
Các kiểu, loại đĩa quang


CD-ROM (/ˌsiːdiːˈrɒm/, viết tắt của compact disc read-only memory: đĩa compact bộ nhớ chỉ đọc) là một loại bộ nhớ chỉ đọc bao gồm một đĩa quang nén được dập sẵn có chứa dữ liệu mà máy tính có thể đọc, nhưng không thể ghi hoặc xóa. Một số đĩa CD, được gọi là CD tăng cường (enhanced CD), chứa cả dữ liệu máy tính và âm thanh, trong đó phần âm thanh có thể phát được trên đầu đĩa CD, còn dữ liệu (chẳng hạn như phần mềm hoặc video kỹ thuật số) chỉ có thể sử dụng trên máy tính (chẳng hạn như PC CD-ROM định dạng ISO 9660[2]).

Trong suốt thập niên 1990 và đầu những năm 2000, CD-ROM được sử dụng phổ biến để phân phối phần mềm và dữ liệu cho máy tính cũng như các máy chơi trò chơi điện tử thế hệ thứ năm. DVD và phương thức tải xuống đã bắt đầu thay thế CD-ROM trong các vai trò này kể từ đầu những năm 2000; hiện nay việc sử dụng CD-ROM cho phần mềm thương mại đã trở nên hiếm hoi.

Lịch sử

[sửa | sửa mã nguồn]

Các công trình lý thuyết sớm nhất về lưu trữ đĩa quang được thực hiện bởi các nhà nghiên cứu độc lập tại Hoa Kỳ, bao gồm David Paul Gregg (1958) và James Russel (1965–1975). Đặc biệt, các bằng sáng chế của Gregg đã được sử dụng làm cơ sở cho thông số kỹ thuật của LaserDisc, vốn được đồng phát triển giữa MCA và Philips sau khi MCA mua lại các bằng sáng chế của Gregg cũng như công ty do ông thành lập, Gauss Electrophysics.[3] LaserDisc là tiền thân trực tiếp của CD; sự khác biệt chính nằm ở chỗ LaserDisc mã hóa thông tin thông qua một quy trình analog, trong khi CD sử dụng mã hóa kỹ thuật số.

Công tác chủ chốt nhằm số hóa đĩa quang được thực hiện bởi Toshi Doi và Kees Schouhamer Immink trong giai đoạn 1979–1980, những người đã làm việc trong một nhóm đặc nhiệm cho Sony và Philips.[4] Kết quả là sự ra đời của Compact Disc Digital Audio (CD-DA), được định nghĩa vào năm 1980. CD-ROM sau đó được thiết kế như một phần mở rộng của CD-DA và điều chỉnh định dạng này để chứa bất kỳ dạng dữ liệu kỹ thuật số nào, với dung lượng lưu trữ ban đầu là 553 MB.[5] Sony và Philips đã tạo ra tiêu chuẩn kỹ thuật định nghĩa định dạng của CD-ROM vào năm 1983,[6] trong tài liệu sau này được gọi là Yellow Book (Sách vàng). CD-ROM được công bố vào năm 1984[7] và được Denon cùng Sony giới thiệu tại triển lãm máy tính COMDEX đầu tiên của Nhật Bản vào năm 1985.[8] Ổ đĩa CD-ROM đầu tiên được phát hành ra công chúng, CM 100, được Philips giới thiệu vào tháng 7 năm 1985.[9][10][11] Vào tháng 11 năm 1985, một số bên tham gia ngành công nghiệp máy tính, bao gồm Microsoft, Philips, Sony, Apple và Digital Equipment Corporation, đã gặp nhau để tạo ra một đặc tả nhằm định nghĩa định dạng hệ thống tập tin cho CD-ROM.[12] Đặc tả kết quả, được gọi là định dạng High Sierra, được công bố vào tháng 5 năm 1986.[12] Cuối cùng, nó đã được tiêu chuẩn hóa, với một vài thay đổi, thành tiêu chuẩn ISO 9660 vào năm 1988. Một trong những sản phẩm đầu tiên được cung cấp ra công chúng trên đĩa CD-ROM là Grolier Academic Encyclopedia, được trình bày tại Hội nghị CD-ROM của Microsoft vào tháng 3 năm 1986.[12]

CD-ROM bắt đầu được sử dụng trong các máy chơi trò chơi điện tử tại gia (home video game console) bắt đầu với PC Engine CD-ROM2 (TurboGrafx-CD) vào năm 1988, trong khi ổ đĩa CD-ROM cũng trở nên khả dụng cho máy tính gia đình vào cuối những năm 1980. Vào năm 1990, Data East đã trình diễn một hệ thống bảng mạch arcade hỗ trợ CD-ROM, tương tự như các trò chơi điện tử LaserDisc thập niên 1980 nhưng với dữ liệu kỹ thuật số, cho phép linh hoạt hơn so với các trò chơi LaserDisc cũ.[13] Đến đầu năm 1990, khoảng 300.000 ổ đĩa CD-ROM đã được bán tại Nhật Bản, trong khi 125.000 đĩa CD-ROM được sản xuất hàng tháng tại Hoa Kỳ.[14] Một số máy tính được bán ra thị trường trong những năm 1990 được gọi là máy tính "đa phương tiện" (multimedia) vì chúng tích hợp ổ đĩa CD-ROM, cho phép cung cấp hàng trăm megabyte dữ liệu video, hình ảnh và âm thanh. Máy tính xách tay (laptop) đầu tiên có tùy chọn tích hợp ổ đĩa CD-ROM là CF-V21P năm 1993 của Panasonic; tuy nhiên, ổ đĩa này chỉ hỗ trợ mini CD có đường kính lên tới 3,5 inch.[15]:111 Máy tính xách tay đầu tiên hỗ trợ đĩa chuẩn đường kính 4,7 inch là ThinkPad 755CD của IBM vào năm 1994.[16]

Trên các đầu đĩa CD âm thanh đời đầu được phát hành trước khi CD-ROM ra đời, dữ liệu nhị phân thô của CD-ROM sẽ bị phát lại dưới dạng tiếng ồn. Để giải quyết vấn đề này, kênh mã phụ Q (subcode channel Q) có một cờ "dữ liệu" (data flag) tại các khu vực của đĩa có chứa dữ liệu máy tính thay vì âm thanh có thể phát được. Cờ dữ liệu này hướng dẫn đầu đĩa CD tắt tiếng phần âm thanh đó.[17][18]

Đĩa CD-ROM

[sửa | sửa mã nguồn]

Vật chứa

[sửa | sửa mã nguồn]
Một đĩa CD-ROM nằm trong khay của ổ đĩa CD-ROM đang mở một phần.

CD-ROM có hình thức bên ngoài giống hệt với CD âm thanh, và dữ liệu được lưu trữ cũng như truy xuất theo cách rất giống nhau (chỉ khác ở các tiêu chuẩn được sử dụng để lưu trữ dữ liệu). Đĩa được làm từ một đĩa nhựa polycarbonate dày 1,2 mm, với một lớp nhôm mỏng để tạo bề mặt phản quang. Kích thước phổ biến nhất của CD-ROM là đường kính 120 mm, mặc dù tiêu chuẩn Mini CD nhỏ hơn với đường kính 80 mm, cũng như các đĩa compact có hình dạng (shaped compact disc) với nhiều kích thước và khuôn mẫu không chuẩn (ví dụ: phương tiện kích thước danh thiếp) cũng tồn tại.

Dữ liệu được lưu trữ trên đĩa dưới dạng một chuỗi các vết lõm vi mô được gọi là "hõm" (pits), với các khoảng không gian không bị lõm giữa chúng được gọi là "đảo" (lands). Một tia laser được chiếu lên bề mặt phản quang của đĩa để đọc mẫu hình của các hõm và đảo. Do độ sâu của các hõm xấp xỉ một phần tư đến một phần sáu bước sóng của ánh sáng laser dùng để đọc đĩa, pha của chùm sáng phản xạ bị dịch chuyển so với chùm sáng tới, gây ra giao thoa triệt tiêu và làm giảm cường độ của chùm sáng phản xạ. Sự thay đổi này được chuyển đổi thành dữ liệu nhị phân.

Tiêu chuẩn

[sửa | sửa mã nguồn]

Có một số định dạng được sử dụng cho dữ liệu lưu trữ trên đĩa compact, được gọi là Sách Cầu vồng (Rainbow Books). Sách vàng (Yellow Book), được tạo ra vào năm 1983,[19][20] định nghĩa các thông số kỹ thuật cho CD-ROM, được tiêu chuẩn hóa vào năm 1988 thành tiêu chuẩn ISO/IEC 10149[1] và vào năm 1989 thành tiêu chuẩn ECMA-130.[21] Tiêu chuẩn CD-ROM được xây dựng dựa trên nền tảng của tiêu chuẩn CD-DA Sách đỏ (Red Book) ban đầu dành cho CD âm thanh. Các tiêu chuẩn khác, chẳng hạn như Sách trắng (White Book) cho Video CD, tiếp tục định nghĩa các định dạng dựa trên thông số kỹ thuật của CD-ROM. Bản thân Sách vàng không được cung cấp miễn phí, nhưng các tiêu chuẩn có nội dung tương ứng có thể được tải xuống miễn phí từ ISO hoặc ECMA.

Có một số tiêu chuẩn định nghĩa cách cấu trúc các tập tin dữ liệu trên CD-ROM. ISO 9660 định nghĩa hệ thống tập tin tiêu chuẩn cho CD-ROM. ISO 13490 là một bản cải tiến của tiêu chuẩn này, bổ sung hỗ trợ cho các đĩa ghi một lần (write-once) không tuần tự và đĩa ghi lại được như CD-R và CD-RW, cũng như đa phiên (multiple sessions). Tiêu chuẩn ISO 13346 được thiết kế để giải quyết hầu hết các thiếu sót của ISO 9660,[22] và một tập hợp con của nó đã phát triển thành định dạng UDF, vốn được áp dụng cho DVD. Một đặc tả CD khởi động được, gọi là El Torito, đã được ban hành vào tháng 1 năm 1995, để làm cho đĩa CD giả lập một đĩa cứng hoặc đĩa mềm.

Sản xuất

[sửa | sửa mã nguồn]
Bài chi tiết: Sản xuất đĩa compact

Các đĩa CD-ROM dập sẵn được sản xuất hàng loạt bằng quy trình dập, trong đó một đĩa gốc bằng thủy tinh (glass master) được tạo ra và sử dụng để làm các "khuôn dập" (stampers), sau đó các khuôn này được dùng để sản xuất nhiều bản sao của đĩa thành phẩm với các hõm (pits) đã hiện diện sẵn. Các đĩa ghi được (CD-R) và đĩa ghi lại được (CD-RW) được sản xuất bằng một phương pháp khác, theo đó dữ liệu được ghi lên chúng bằng laser làm thay đổi tính chất của một loại thuốc nhuộm hoặc vật liệu chuyển pha trong một quy trình thường được gọi là "ghi đĩa" (burning).

Định dạng CD-ROM

[sửa | sửa mã nguồn]

Dữ liệu được lưu trữ trên CD-ROM tuân theo các kỹ thuật mã hóa dữ liệu CD tiêu chuẩn được mô tả trong đặc tả Sách đỏ (ban đầu chỉ được định nghĩa cho CD âm thanh). Điều này bao gồm mã hóa Reed–Solomon đan xen chéo (CIRC),[23] điều biến tám-mười bốn (EFM), và việc sử dụng các rãnh và đất để mã hóa các bit vào bề mặt vật lý của đĩa CD.

Các cấu trúc được sử dụng để nhóm dữ liệu trên CD-ROM cũng được phát triển từ Sách đỏ. Giống như các đĩa CD âm thanh (CD-DA), một sector của CD-ROM chứa 2.352 byte dữ liệu người dùng, bao gồm 98 khung (frame), mỗi khung gồm 33 byte (24 byte cho dữ liệu người dùng, 8 byte cho sửa lỗi, và 1 byte cho mã phụ). Không giống như CD âm thanh, dữ liệu được lưu trữ trong các sector này tương ứng với bất kỳ loại dữ liệu kỹ thuật số nào, không phải là các mẫu âm thanh được mã hóa theo đặc tả CD âm thanh. Để cấu trúc, định địa chỉ và bảo vệ dữ liệu này, tiêu chuẩn CD-ROM định nghĩa thêm hai chế độ sector, Mode 1 và Mode 2, mô tả hai bố cục khác nhau cho dữ liệu bên trong một sector.[24] Một track (một nhóm các sector) bên trong CD-ROM chỉ chứa các sector có cùng chế độ, nhưng nếu có nhiều track trong một CD-ROM, mỗi track có thể có các sector ở chế độ khác với các track còn lại. Chúng cũng có thể cùng tồn tại với các track CD âm thanh, trường hợp này gọi là CD chế độ hỗn hợp.

Cấu trúc sector

[sửa | sửa mã nguồn]

Cả sector Mode 1 và Mode 2 đều sử dụng 16 byte đầu tiên làm thông tin tiêu đề (header), nhưng khác nhau ở 2.336 byte còn lại do việc sử dụng các byte sửa lỗi (error correction). Không giống như CD âm thanh, CD-ROM không thể dựa vào việc che giấu lỗi bằng nội suy; dữ liệu truy xuất được yêu cầu độ tin cậy cao hơn. Để đạt được khả năng phát hiện và sửa lỗi được cải thiện, Mode 1, được sử dụng chủ yếu cho dữ liệu kỹ thuật số, bổ sung mã kiểm tra dư thừa tuần hoàn (CRC) 32-bit để phát hiện lỗi, và một lớp thứ ba của kỹ thuật sửa lỗi Reed–Solomon[n 1] sử dụng Mã giống Tích số Reed-Solomon (Reed-Solomon Product-like Code - RSPC). Do đó, Mode 1 chứa 288 byte mỗi sector để phát hiện và sửa lỗi, để lại 2.048 byte mỗi sector khả dụng cho dữ liệu. Mode 2, phù hợp hơn cho dữ liệu hình ảnh hoặc video (nơi độ tin cậy hoàn hảo có thể ít quan trọng hơn một chút), không chứa thêm byte phát hiện hoặc sửa lỗi nào, do đó có 2.336 byte dữ liệu khả dụng mỗi sector. Cả hai chế độ, giống như CD âm thanh, vẫn được hưởng lợi từ các lớp sửa lỗi thấp hơn ở cấp độ khung (frame).[25]

Trước khi được lưu trữ trên đĩa bằng các kỹ thuật được mô tả ở trên, mỗi sector CD-ROM được xáo trộn (scrambled) để ngăn chặn một số mẫu hình có vấn đề xuất hiện.[21] Các sector đã xáo trộn này sau đó tuân theo cùng một quy trình mã hóa được mô tả trong Sách đỏ để cuối cùng được lưu trữ trên đĩa CD.

Bảng sau đây so sánh cấu trúc của các sector trong CD-DA và CD-ROM:[21]

Định dạng ← Cấu trúc sector 2.352 byte →
CD âm thanh kỹ thuật số: 2.352 (Âm thanh kỹ thuật số)
CD-ROM Mode 1: 12 (Mẫu đồng bộ) 3 (Địa chỉ) 1 (Chế độ, 0x01) 2.048 (Dữ liệu) 4 (Phát hiện lỗi) 8 (Dành riêng, zero) 276 (Sửa lỗi)
CD-ROM Mode 2: 12 (Mẫu đồng bộ) 3 (Địa chỉ) 1 (Chế độ, 0x02) 2.336 (Dữ liệu)

Tốc độ bit ròng (net byte rate) của một CD-ROM Mode 1, dựa trên so sánh với các tiêu chuẩn âm thanh CD-DA, là 44.100 Hz × 16 bit/mẫu × 2 kênh × 2.048 / 2.352 / 8 = 150 KB/s (150 × 210). Giá trị này, 150 Kbyte/s, được định nghĩa là "tốc độ 1×". Do đó, đối với CD-ROM Mode 1, một ổ đĩa CD-ROM 1× đọc 150/2 = 75 sector liên tiếp mỗi giây.

Thời gian phát của một đĩa CD tiêu chuẩn là 74 phút, hay 4.440 giây, chứa trong 333.000 khối hoặc sector. Do đó, dung lượng ròng của một CD-ROM Mode 1 là 650 MB (650 × 220). Đối với đĩa CD 80 phút, dung lượng là 703 MB.

Phần mở rộng CD-ROM XA

[sửa | sửa mã nguồn]

CD-ROM XA là một phần mở rộng của tiêu chuẩn Sách vàng dành cho CD-ROM, kết hợp âm thanh nén, video và dữ liệu máy tính, cho phép truy cập tất cả đồng thời.[26] Nó được dự định làm cầu nối giữa CD-ROM và CD-i (Sách xanh lá / CD-tương tác) và được xuất bản bởi Sony cùng Philips, với sự hậu thuẫn của Microsoft, vào năm 1991,[27] sau khi được công bố lần đầu vào tháng 9 năm 1988.[28] "XA" là viết tắt của eXtended Architecture (Kiến trúc Mở rộng).

CD-ROM XA định nghĩa hai bố cục sector mới, được gọi là Mode 2 Form 1 và Mode 2 Form 2 (khác với Mode 2 ban đầu). XA Mode 2 Form 1 tương tự như cấu trúc Mode 1 được mô tả ở trên và có thể đan xen với các sector XA Mode 2 Form 2; nó được sử dụng cho dữ liệu. XA Mode 2 Form 2 có 2.324 byte dữ liệu người dùng và tương tự như Mode 2 tiêu chuẩn nhưng có thêm các byte phát hiện lỗi (mặc dù không có sửa lỗi). Nó có thể đan xen với các sector XA Mode 2 Form 1 và được sử dụng cho dữ liệu âm thanh/video.[29] Video CD, Super Video CD, Photo CD, Enhanced Music CD và CD-i sử dụng các chế độ sector này.[30]

Bảng sau đây so sánh cấu trúc của các sector trong các chế độ CD-ROM XA:

Định dạng ← Cấu trúc sector 2.352 byte →
CD-ROM XA Mode 2, Form 1: 12 (Mẫu đồng bộ) 3 (Địa chỉ) 1 (Chế độ) 8 (Tiêu đề phụ) 2.048 (Dữ liệu) 4 (Phát hiện lỗi) 276 (Sửa lỗi)
CD-ROM XA Mode 2, Form 2: 12 (Mẫu đồng bộ) 3 (Địa chỉ) 1 (Chế độ) 8 (Tiêu đề phụ) 2.324 (Dữ liệu) 4 (Phát hiện lỗi)

Ảnh đĩa

[sửa | sửa mã nguồn]

Khi một ảnh đĩa (disc image) của CD-ROM được tạo ra, việc này có thể được thực hiện ở chế độ "thô" (raw mode - trích xuất 2.352 byte mỗi sector, độc lập với cấu trúc bên trong), hoặc chỉ lấy dữ liệu hữu ích của sector (2.048/2.336/2.352/2.324 byte tùy thuộc vào chế độ CD-ROM). Kích thước tập tin của một ảnh đĩa được tạo ở chế độ thô luôn luôn là bội số của 2.352 byte (kích thước của một khối).[31] Các định dạng ảnh đĩa lưu trữ các sector CD-ROM thô bao gồm CCD/IMG, CUE/BIN, và MDS/MDF. Kích thước của một ảnh đĩa được tạo từ dữ liệu trong các sector sẽ phụ thuộc vào loại sector mà nó sử dụng. Ví dụ, nếu một ảnh đĩa CD-ROM mode 1 được tạo bằng cách chỉ trích xuất dữ liệu của mỗi sector, kích thước của nó sẽ là bội số của 2.048; đây thường là trường hợp của ảnh đĩa ISO.

Trên một đĩa CD-R 74 phút, có thể chứa các ảnh đĩa lớn hơn bằng cách sử dụng chế độ thô, lên tới 333.000 × 2.352 = 783.216.000 byte (~747 MB). Đây là giới hạn trên cho các ảnh đĩa thô được tạo trên đĩa CD Sách đỏ 74 phút hoặc ≈650 MB. Mức tăng 14,8% này là do loại bỏ dữ liệu sửa lỗi.

Dung lượng

[sửa | sửa mã nguồn]
Một đĩa CD-ROM có thể dễ dàng lưu trữ toàn bộ từ ngữ và hình ảnh của một bộ bách khoa toàn thư trên giấy, cộng với các đoạn âm thanh và video.

Dung lượng CD-ROM thường được biểu thị bằng tiền tố nhị phân, trừ đi không gian được sử dụng cho dữ liệu sửa lỗi.[32] Dung lượng của CD-ROM phụ thuộc vào việc track dữ liệu hướng ra ngoài được mở rộng bao xa đến vành ngoài của đĩa.[33] Một đĩa CD-ROM 120 mm tiêu chuẩn, 700 MB thực sự có thể chứa khoảng 703 MB dữ liệu có sửa lỗi (hoặc tổng cộng 847 MB). Để so sánh, một đĩa DVD-ROM một lớp có thể chứa 4,7 GB (4,7 × 109 byte) dữ liệu được bảo vệ lỗi, nhiều hơn 6 đĩa CD-ROM.

Dung lượng của các loại Đĩa Compact (đĩa 90 và 99 phút không phải là tiêu chuẩn)
Loại Sector Kích thước dữ liệu (mode 1) tối đa Kích thước âm thanh tối đa Thời gian
(MiB) Xấp xỉ (1 = 220) (MiB) (min)
8 cm 94.500 184,570 193,536 211,967 21
553 MB 283.500 553,711 580,608 635,902 63
650 MB 333.000 650,391 681,984 746,933 74
700 MB 360.000 703,125 737,280 807,495 80
800 MB 405.000 791,016 829,440 908,432 90
900 MB 445.500 870,117 912,384 999,275 99
Các giá trị Mebibyte (MiB) và phút (min) là chính xác; các giá trị (1 = 220) là xấp xỉ.

Ổ đĩa CD-ROM

[sửa | sửa mã nguồn]
Xem thêm: Ổ đĩa quang
Hình ảnh hệ thống laser đã tháo rời của một ổ đĩa CD-ROM
Chuyển động của laser cho phép đọc tại bất kỳ vị trí nào của đĩa CD.
Hệ thống laser của một ổ đĩa CD-ROM

Các đĩa CD-ROM được đọc bằng ổ đĩa CD-ROM. Một ổ đĩa CD-ROM có thể được kết nối với máy tính thông qua giao diện IDE (ATA), SCSI, SATA, FireWire, hoặc USB, hay một giao diện độc quyền, chẳng hạn như tiêu chuẩn của Panasonic, LMSI/Philips, Sony và Mitsumi. Hầu như tất cả các ổ đĩa CD-ROM hiện đại đều có thể phát CD âm thanh (cũng như Video CD và các tiêu chuẩn dữ liệu khác) khi được sử dụng với phần mềm phù hợp.

Laser và quang học

[sửa | sửa mã nguồn]

Các ổ đĩa CD-ROM sử dụng một diode laser 780 nm cận hồng ngoại. Chùm tia laser được hướng lên đĩa thông qua một mô-đun theo dõi quang điện tử (opto-electronic tracking module), mô-đun này sau đó phát hiện xem chùm tia đã bị phản xạ hay tán xạ.

Tốc độ truyền tải

[sửa | sửa mã nguồn]

Tốc độ ban đầu

[sửa | sửa mã nguồn]

Các ổ đĩa CD-ROM được đánh giá bằng một hệ số tốc độ tương đối so với CD nhạc. Nếu một CD-ROM được đọc ở cùng tốc độ quay như một CD âm thanh, tốc độ truyền dữ liệu là 150 Kbyte/s, thường được gọi là "1×" (với vận tốc tuyến tính không đổi, gọi tắt là "CLV"). Ở tốc độ dữ liệu này, track di chuyển bên dưới điểm laser với tốc độ khoảng 1,2 m/s. Để duy trì vận tốc tuyến tính này khi đầu quang học di chuyển đến các vị trí khác nhau, vận tốc góc được thay đổi từ khoảng 500 vòng/phút (rpm) ở mép trong xuống 200 vòng/phút ở mép ngoài. Mức đánh giá tốc độ 1× cho CD-ROM (150 Kbyte/s) khác với mức đánh giá tốc độ 1× cho DVD (1,32 MB/s).

Những tiến bộ về tốc độ

[sửa | sửa mã nguồn]

Khi tốc độ quay của đĩa tăng lên, dữ liệu có thể được truyền tải với tốc độ lớn hơn. Ví dụ, một ổ đĩa CD-ROM có thể đọc ở tốc độ 8× sẽ quay đĩa ở tốc độ 1.600 đến 4.000 vòng/phút, cho vận tốc tuyến tính là 9,6 m/s và tốc độ truyền tải là 1.200 Kbyte/s. Trên tốc độ 12×, hầu hết các ổ đĩa đọc ở Vận tốc góc không đổi (CAV, số vòng/phút không đổi) để động cơ không phải thay đổi từ tốc độ này sang tốc độ khác khi đầu đọc tìm kiếm (seek) từ nơi này sang nơi khác trên đĩa. Ở chế độ CAV, con số "×" biểu thị tốc độ truyền tải ở mép ngoài của đĩa, nơi đạt giá trị cực đại. 20× từng được cho là tốc độ tối đa do các hạn chế về cơ học cho đến khi Samsung Electronics giới thiệu SCR-3230, một ổ đĩa CD-ROM 32× sử dụng hệ thống vòng bi (ball bearing) để cân bằng đĩa quay trong ổ đĩa nhằm giảm rung và tiếng ồn. Tính đến năm 2004, tốc độ truyền tải nhanh nhất thường có sẵn là khoảng 52× hay 10.400 vòng/phút và 7,62 MB/s. Tốc độ quay cao hơn bị giới hạn bởi độ bền của nhựa polycarbonate làm nên đĩa. Ở tốc độ 52×, vận tốc tuyến tính của phần ngoài cùng của đĩa là khoảng 65 m/s. Tuy nhiên, vẫn có thể đạt được những cải tiến bằng cách sử dụng nhiều mắt đọc laser như đã được chứng minh bởi Kenwood TrueX 72×, sử dụng bảy chùm tia laser và tốc độ quay khoảng 10×.

Ổ đĩa 12× đầu tiên được phát hành vào cuối năm 1996.[34] Trên tốc độ 12×, xuất hiện các vấn đề về rung và nhiệt. Các ổ đĩa CAV cho tốc độ lên tới 30× ở mép ngoài của đĩa với cùng tốc độ quay như một ổ đĩa 12× tiêu chuẩn (vận tốc tuyến tính không đổi, CLV), hoặc 32× với mức tăng nhẹ. Tuy nhiên, do bản chất của CAV (tốc độ tuyến tính ở mép trong vẫn chỉ là 12×, tăng dần đều ở các vùng giữa), mức tăng thông lượng thực tế thấp hơn 30/12; trên thực tế, trung bình đại khái khoảng 20× cho một đĩa đầy hoàn toàn, và thậm chí ít hơn cho một đĩa chỉ chứa một phần dữ liệu.

Giới hạn vật lý

[sửa | sửa mã nguồn]

Các vấn đề về rung động, do giới hạn về độ đối xứng và độ bền có thể đạt được trong các phương tiện sản xuất hàng loạt, có nghĩa là tốc độ ổ đĩa CD-ROM đã không tăng mạnh kể từ cuối những năm 1990. Hơn 10 năm sau, các ổ đĩa thông dụng thay đổi giữa 24× (các đơn vị mỏng và di động, tốc độ quay 10×) và 52× (thường là các đơn vị CD- và chỉ đọc, tốc độ quay 21×), tất cả đều sử dụng CAV để đạt được tốc độ "tối đa" đã công bố, với mức 32× đến 48× là phổ biến nhất. Dù vậy, các tốc độ này có thể gây ra việc đọc kém (khả năng sửa lỗi của ổ đĩa đã trở nên rất tinh vi để đối phó) và thậm chí làm vỡ vụn các phương tiện được chế tạo kém hoặc bị hư hại vật lý, với các vết nứt nhỏ phát triển nhanh chóng thành các hư hỏng thảm khốc khi bị ứng suất ly tâm ở tốc độ 10.000–13.000 vòng/phút (tức là 40–52× CAV). Tốc độ quay cao cũng tạo ra tiếng ồn không mong muốn từ rung động đĩa, tiếng gió rít và chính động cơ trục chính. Hầu hết các ổ đĩa thế kỷ 21 cho phép cưỡng bức các chế độ tốc độ thấp (bằng cách sử dụng các chương trình tiện ích nhỏ) vì lý do an toàn, đọc chính xác hoặc im lặng, và sẽ tự động quay về tốc độ thấp hơn nếu gặp nhiều lỗi đọc tuần tự và phải thử lại.

Giải pháp thay thế

[sửa | sửa mã nguồn]

Các phương pháp khác để cải thiện tốc độ đọc đã được thử nghiệm như sử dụng nhiều chùm quang học, tăng thông lượng lên tới 72× với tốc độ quay 10×, nhưng cùng với các công nghệ khác như phương tiện ghi được 90~99 phút, GigaRec và các đầu ghi đĩa compact mật độ kép (tiêu chuẩn Sách tím), tiện ích của chúng đã bị vô hiệu hóa bởi sự ra đời của các ổ đĩa DVD-ROM tiêu dùng có khả năng đạt tốc độ CD-ROM tương đương 36× ổn định (4× DVD) hoặc cao hơn. Ngoài ra, với một đĩa CD-ROM 700 MB có thể đọc hoàn toàn trong dưới 2,5 phút ở tốc độ 52× CAV, việc tăng tốc độ truyền dữ liệu thực tế ngày càng ít ảnh hưởng đến tốc độ ổ đĩa hiệu quả tổng thể khi xem xét cùng với các yếu tố khác như nạp/lấy đĩa, nhận dạng phương tiện, tăng/giảm tốc độ quay và thời gian tìm kiếm ngẫu nhiên, khiến cho lợi nhuận trên đầu tư phát triển giảm đi nhiều. Một hiệu ứng phân tầng tương tự đã được thấy trong sự phát triển của DVD, nơi tốc độ tối đa đã ổn định ở mức 16× CAV (với các trường hợp ngoại lệ giữa 18× và 22×) và dung lượng ở mức 4,3 và 8,5 GB (một lớp và hai lớp), với nhu cầu tốc độ và dung lượng cao hơn thay vào đó được đáp ứng bởi các ổ đĩa Blu-ray.

Đánh giá tốc độ

[sửa | sửa mã nguồn]

Các ổ đĩa CD ghi được (CD-Recordable) thường được bán với ba mức đánh giá tốc độ khác nhau: một tốc độ cho các thao tác ghi một lần, một cho các thao tác ghi lại, và một cho các thao tác chỉ đọc. Các tốc độ thường được liệt kê theo thứ tự đó; ví dụ: một ổ đĩa CD 12×/10×/32× có thể ghi vào đĩa CD-R ở tốc độ 12× (1,76 MB/s), ghi vào đĩa CD-RW ở tốc độ 10× (1,46 MB/s), và đọc từ đĩa CD ở tốc độ 32× (4,69 MB/s), nếu CPU và phần mềm trình phát phương tiện cho phép tốc độ cao như vậy.

Bảng tốc độ

[sửa | sửa mã nguồn]
Tốc độ truyền dữ liệu phổ biến cho ổ đĩa CD-ROM
Tốc độ truyền KB/s Mbit/s MB/s[n 2] RPM (mép ngoài đến mép trong)
1× 150 1,2288 0,146 200–530[35][36]
2× 300 2,4576 0,293 400–1.060
4× 600 4,9152 0,586 800–2.120
8× 1.200 9,8304 1,17 1.600–4.240
10× 1.500 12,288 1,46 2.000–5.300
12× 1.800 14,7456 1,76 2.400–6.360
20× 1.200–3.000 lên đến 24,576 lên đến 2,93 4.000 (CAV)
24× 1.440–3.600 lên đến 29,491 lên đến 3,51 4.800 (CAV)
32× 1.920–4.800 lên đến 39,3216 lên đến 4,69 6.400 (CAV)
36× 2.160–5.400 lên đến 44,2368 lên đến 5,27 7.200 (CAV)
40× 2.400–6.000 lên đến 49,152 lên đến 5,86 8.000 (CAV)
48× 2.880–7.200 lên đến 58,9824 lên đến 7,03 9.600 (CAV)
52× 3.120–7.800 lên đến 63,8976 lên đến 7,62 10.400 (CAV)
56× 3.360–8.400 lên đến 68,8128 lên đến 8,20 11.200 (CAV)[37]
72× 6.750–10.800 lên đến 88,4736 lên đến 10,5 2.700 (đa chùm tia)[38][39]

Một tập phim MythBusters năm 2003 tuyên bố sai lầm rằng một đĩa CD quay ở "tốc độ 52×" quay ở mức 30.000 vòng/phút (rpm).[40] Tính toán sai lầm này là do giả định vận tốc tuyến tính 52× tại mép trong của vùng dữ liệu đĩa, điều này quả thực sẽ đạt tới tốc độ nguy hiểm trên 25.000 vòng/phút, do đó các ổ đĩa quang không bao giờ quay đĩa ở tốc độ như vậy. Trên thực tế, tốc độ "52×" xấp xỉ 10.000 vòng/phút, do các ổ đĩa được quảng cáo với vận tốc góc của chúng. Vận tốc góc được đo bằng vận tốc tuyến tính tại mép ngoài cùng của đĩa, nơi vận tốc tuyến tính (và theo đó là tốc độ truyền dữ liệu) cao hơn khoảng 2,5 lần so với tại mép trong cùng của vùng dữ liệu.[35]

Vấn đề bản quyền

[sửa | sửa mã nguồn]
Bài chi tiết: Bảo vệ chống sao chép Đĩa Compact và DVD

Các nhà phân phối phần mềm, và đặc biệt là các nhà phân phối trò chơi máy tính, thường sử dụng nhiều chương trình bảo vệ chống sao chép khác nhau để ngăn chặn phần mềm chạy từ bất kỳ phương tiện nào ngoài đĩa CD-ROM gốc. Điều này hơi khác so với bảo vệ CD âm thanh ở chỗ nó thường được triển khai trong cả phương tiện và chính phần mềm. Bản thân đĩa CD-ROM có thể chứa các sector "yếu" (weak sectors) để làm cho việc sao chép đĩa khó khăn hơn, và dữ liệu bổ sung có thể khó hoặc không thể sao chép sang CD-R hoặc ảnh đĩa, nhưng phần mềm sẽ kiểm tra mỗi khi chạy để đảm bảo có đĩa gốc chứ không phải bản sao trái phép trong ổ đĩa CD-ROM của máy tính.[cần dẫn nguồn]

Các nhà sản xuất đầu ghi CD (CD-R hoặc CD-RW) được ngành công nghiệp âm nhạc khuyến khích đảm bảo rằng mọi ổ đĩa họ sản xuất đều có một mã định danh duy nhất, mã này sẽ được ổ đĩa mã hóa trên mọi đĩa mà nó ghi: RID hay Mã Nhận diện Đầu ghi (Recorder Identification Code).[41] Đây là đối trọng của Mã Nhận diện Nguồn (SID), một mã tám ký tự bắt đầu bằng "IFPI" thường được dập trên các đĩa được sản xuất bởi các nhà máy ghi đĩa CD.

Xem thêm

[sửa | sửa mã nguồn]

Ghi chú

[sửa | sửa mã nguồn]
  1. ^ Hệ thống sửa lỗi CIRC được sử dụng trong định dạng âm thanh CD có hai lớp đan xen.
  2. ^ Lấy đến ba chữ số có nghĩa.

Tham khảo

[sửa | sửa mã nguồn]
  1. ^ a b ISO (1995). "ISO/IEC 10149:1995 – Information technology – Data interchange on read-only 120 mm optical data disks (CD-ROM)". Lưu trữ bản gốc ngày 15 tháng 1 năm 2019. Truy cập ngày 6 tháng 8 năm 2010.
  2. ^ "CD Yellow Book Standards". mediatechnics.com. Lưu trữ bản gốc ngày 21 tháng 5 năm 2019. Truy cập ngày 16 tháng 11 năm 2015.
  3. ^ "Optical Disc invented by David Paul Gregg in year 1958". targetstudy.com. Truy cập ngày 6 tháng 7 năm 2020.
  4. ^ "Shannon, Beethoven, and the Compact Disc". exp-math.uni-essen.de. Bản gốc lưu trữ ngày 18 tháng 3 năm 2015.
  5. ^ "Videodisc Update, Volumes 1–3". 1982. tr. 13.
  6. ^ "InfoWorld Vol. 16, No. 23". InfoWorld. ngày 6 tháng 6 năm 1994. tr. 88. Truy cập ngày 25 tháng 3 năm 2020.
  7. ^ "1983 | Timeline of Computer History | Computer History Museum". computerhistory.org. Truy cập ngày 6 tháng 7 năm 2020.
  8. ^ Japanese PCs (1985) (14:20), Computer Chronicles
  9. ^ Fagan, Mary (ngày 24 tháng 7 năm 1985). "Philips Moves on CD-ROM Scene". Electronics Weekly. Số 1277. Metropolis International Group. tr. 44 – qua Gale.
  10. ^ Porter, Jim (tháng 10 năm 1999). "20 Years of Storage Milestones". Computer Technology Review. Quyển 19 số 10. West World Productions. tr. 30 – qua Gale.
  11. ^ Faber, Liz W. (2015). "CDs (Compact Discs)". Trong Frederick F. Wherry; Juliet B. Schor (biên tập). The Sage Encyclopedia of Economics and Society. Sage Publications. tr. 315–317. ISBN 9781506300887 – qua Google Books.
  12. ^ a b c Maher, Jimmy (ngày 30 tháng 9 năm 2016). "A Slow-Motion Revolution".
  13. ^ "Hot Off The Press! More Revolution". RePlay. Quyển 16 số 6. tháng 3 năm 1991. tr. 3.
  14. ^ "Special Report: A Fact of Life". RePlay. Quyển 15 số 5. tháng 2 năm 1990. tr. 48–9.
  15. ^ Anthony, Robert S. (ngày 24 tháng 1 năm 1995). "Color Portables: Power to Go". PC Magazine. 14 (2). Ziff-Davis: 108–181 – qua Google Books.
  16. ^ Zimmerman, Michael R. (ngày 26 tháng 9 năm 1994). "New ThinkPad will include built-in CD-ROM". PC Week. 11 (38). Ziff-Davis: 6 – qua Gale.
  17. ^ Standard ECMA-130 2nd Edition – June 1996 – Data interchange on read-only 120 mm optical data disks (CD-ROM) – 22.3 Setting of the q-channel
  18. ^ IEC 60908-1999 Audio Recording – Compact Disc Digital Audio System – 17.5 Channel Q
  19. ^ Lỗi chú thích: Thẻ <ref> sai; không có nội dung trong thẻ ref có tên infoworld19942
  20. ^ "Proceedings of the 5th Annual Federal Depository Library Conference". U.S. Government Printing Office. April 15–18, 1996. tr. 11. Truy cập ngày 10 tháng 2 năm 2022.
  21. ^ a b c "Data Interchange on Read-only 120 mm Optical Data Disks (CD-ROM)". ECMA. tháng 6 năm 1996. Truy cập ngày 26 tháng 4 năm 2009.
  22. ^ "Birth Announcement: ISO/IEC 13346 and ISO/IEC 13490". Standards.com. ngày 9 tháng 2 năm 1996. Lưu trữ bản gốc ngày 14 tháng 9 năm 2018. Truy cập ngày 23 tháng 9 năm 2013.
  23. ^ "Audio Compact Disc Player". HyperPhysics Concepts. Lưu trữ bản gốc ngày 13 tháng 3 năm 2024.
  24. ^ Lỗi chú thích: Thẻ <ref> sai; không có nội dung trong thẻ ref có tên :02
  25. ^ Lỗi chú thích: Thẻ <ref> sai; không có nội dung trong thẻ ref có tên cdrfaq
  26. ^ "Proceedings of the 5th Annual Federal Depository Library Conference". U.S. Government Printing Office. April 15–18, 1996. tr. 11. Truy cập ngày 10 tháng 2 năm 2022.
  27. ^ "What is Yellow Book?". Searchstorage.techtarget.com. Lưu trữ bản gốc ngày 17 tháng 10 năm 2018. Truy cập ngày 23 tháng 9 năm 2013.
  28. ^ "Industry Players Adopt Varied Approaches to Multimedia Technology". InfoWorld. ngày 16 tháng 1 năm 1989.
  29. ^ McFadden, Andy (ngày 20 tháng 12 năm 2002). "What is XA? CDPLUS? CD-i? MODE1 vs MODE2? Red/yellow/blue book?". CD-Recordable FAQ. Lưu trữ bản gốc ngày 2 tháng 10 năm 2019. Truy cập ngày 4 tháng 5 năm 2008.
  30. ^ "Audio Compact Disc Player". HyperPhysics Concepts. Lưu trữ bản gốc ngày 13 tháng 3 năm 2024.
  31. ^ "Optical Media FAQs" (PDF). Bản gốc (PDF) lưu trữ ngày 22 tháng 10 năm 2006. Truy cập ngày 6 tháng 1 năm 2007.
  32. ^ "Compact Disc Technology" (PDF). Hobby Projects – Learn Build Impress. Lưu trữ (PDF) bản gốc ngày 16 tháng 12 năm 2024.
  33. ^ Halfhill, Tom R. (tháng 10 năm 1996). "CDs for the Gigabyte Era". Truy cập ngày 11 tháng 2 năm 2022.
  34. ^ "Proceedings of the 5th Annual Federal Depository Library Conference". U.S. Government Printing Office. April 15–18, 1996. tr. 11. Truy cập ngày 10 tháng 2 năm 2022.
  35. ^ a b "1x CD-ROM". encyclopedia2.thefreedictionary.com.
  36. ^ "Proceedings of the 5th Annual Federal Depository Library Conference". U.S. Government Printing Office. April 15–18, 1996. tr. 11. Truy cập ngày 10 tháng 2 năm 2022.
  37. ^ "Audio Compact Disc Player". HyperPhysics Concepts. Lưu trữ bản gốc ngày 13 tháng 3 năm 2024.
  38. ^ "Optical Media FAQs" (PDF). Bản gốc (PDF) lưu trữ ngày 22 tháng 10 năm 2006. Truy cập ngày 6 tháng 1 năm 2007.
  39. ^ "Compact Disc Technology" (PDF). Hobby Projects – Learn Build Impress. Lưu trữ (PDF) bản gốc ngày 16 tháng 12 năm 2024.
  40. ^ Halfhill, Tom R. (tháng 10 năm 1996). "CDs for the Gigabyte Era". Truy cập ngày 11 tháng 2 năm 2022.
  41. ^ Schoen, Seth (ngày 20 tháng 6 năm 2007). "Harry Potter and the Digital Fingerprints". Electronic Frontier Foundation. Lưu trữ bản gốc ngày 7 tháng 11 năm 2017. Truy cập ngày 24 tháng 10 năm 2007.

Bản mẫu:Rainbow Books Bản mẫu:Ecma International Standards Bản mẫu:Compact disc navbox

Lấy từ “https://vi.wikipedia.org/w/index.php?title=CD-ROM&oldid=74564077”