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Un CD-ROM ( / ˌ s i d i r ɒ m / , disco compacto de sólo lectura de memoria ) es una óptica pre-prensado disco compacto que contiene los datos . Las computadoras pueden leer, pero no escribir ni borrar, CD-ROM, es decir, es un tipo de memoria de solo lectura .

Historia [ editar ]

During the 1990s, CD-ROMs were popularly used to distribute software and data for computers and fifth generation video game consoles. Some CDs, called enhanced CDs, hold both computer data and audio with the latter capable of being played on a CD player, while data (such as software or digital video) is only usable on a computer (such as ISO 9660[1] format PC CD-ROMs).

El primer trabajo teórico sobre el almacenamiento de discos ópticos fue realizado por investigadores independientes en los Estados Unidos, incluidos David Paul Gregg (1958) y James Russel (1965-1975). En particular, las patentes de Gregg se utilizaron como base de la especificación LaserDisc que fue desarrollada conjuntamente entre MCA y Philips después de que MCA comprara las patentes de Gregg, así como la empresa que fundó, Gauss Electrophysics. [2] El LaserDisc fue el precursor inmediato del CD, con la principal diferencia de que el LaserDisc codificaba información a través de un proceso analógico mientras que el CD usaba codificación digital.

Toshi Doi y Kees Schouhamer Immink realizaron un trabajo clave para digitalizar el disco óptico durante 1979-1980, quienes trabajaron en un grupo de trabajo para Sony y Phillips. [3] El resultado fue el Compact Disc Digital Audio (CD-DA), definido en 1980. Posteriormente, el CD-ROM fue diseñado como una extensión del CD-DA, y adaptó este formato para contener cualquier forma de datos digitales, con un capacidad de almacenamiento inicial de 553 MB . [4] Sony y Philips crearon el estándar técnico que define el formato de un CD-ROM en 1983, [5] en lo que se denominó Yellow Book . Uno de un conjunto deLibros encuadernados en colores que contienen las especificaciones técnicas para todos los formatos de CD, el Libro Amarillo especifica un formato para discos con una capacidad máxima de 650 MB. El CD-ROM fue anunciado en 1984 [6] y presentado por Denon y Sony en la primera feria japonesa de informática COMDEX en 1985. [7]

Discos CD-ROM [ editar ]

Medios [ editar ]

Un CD-ROM en la bandeja de una unidad de DVD-ROM parcialmente abierta.

CD-ROMs are identical in appearance to audio CDs, and data are stored and retrieved in a very similar manner (only differing from audio CDs in the standards used to store the data). Discs are made from a 1.2 mm thick disc of polycarbonate plastic, with a thin layer of aluminium to make a reflective surface. The most common size of CD-ROM is 120 mm in diameter, though the smaller Mini CD standard with an 80 mm diameter, as well as shaped compact discs in numerous non-standard sizes and molds (e.g., business card-sized media), are also available.[citation needed]

Data is stored on the disc as a series of microscopic indentations. A laser is shone onto the reflective surface of the disc to read the pattern of pits and lands ("pits", with the gaps between them referred to as "lands"). Because the depth of the pits is approximately one-quarter to one-sixth of the wavelength of the laser light used to read the disc, the reflected beam's phase is shifted in relation to the incoming beam, causing destructive interference and reducing the reflected beam's intensity. This is converted into binary data.

Standard[edit]

Se utilizan varios formatos para los datos almacenados en discos compactos, conocidos como Rainbow Books . El Libro Amarillo , publicado en 1988, [9] define las especificaciones para los CD-ROM, estandarizados en 1989 como la norma ISO / IEC 10149 / ECMA -130. El estándar de CD-ROM se basa en el estándar original de Red Book CD-DA para CD de audio. Otros estándares, como el Libro Blanco para CD de video , definen más formatos basados ​​en las especificaciones del CD-ROM. El Libro Amarillo en sí no está disponible gratuitamente, pero los estándares con el contenido correspondiente se pueden descargar de forma gratuita desde ISO.[8] or ECMA.[10]

There are several standards that define how to structure data files on a CD-ROM. ISO 9660 defines the standard file system for a CD-ROM. ISO 13490 is an improvement on this standard which adds support for non-sequential write-once and re-writeable discs such as CD-R and CD-RW, as well as multiple sessions. The ISO 13346 standard was designed to address most of the shortcomings of ISO 9660,[11] and a subset of it evolved into the UDF format, which was adopted for DVDs. The bootable CD specification was issued in January 1995, to make a CD emulate a hard disko disquete , y se llama El Torito .

Formato de CD-ROM [ editar ]

Los datos almacenados en CD-ROM siguen las técnicas de codificación de datos de CD estándar descritas en la especificación del Libro Rojo (originalmente definida para CD de audio solamente). Esto incluye codificación Reed-Solomon entrelazada (CIRC), modulación de ocho a catorce (EFM) y el uso de pits y land para codificar los bits en la superficie física del CD.

Las estructuras utilizadas para agrupar datos en un CD-ROM también se derivan del Libro Rojo . Al igual que los CD de audio (CD-DA), un sector de CD-ROM contiene 2352 bytes de datos de usuario, compuestos por 98 cuadros, cada uno de los cuales consta de 33 bytes (24 bytes para los datos del usuario, 8 bytes para la corrección de errores y 1 byte para la subcódigo). A diferencia de los CD de audio, los datos almacenados en estos sectores corresponden a cualquier tipo de datos digitales, no a muestras de audio codificadas según la especificación de CD de audio. Para estructurar, direccionar y proteger estos datos, el estándar de CD-ROM define además dos modos de sector, Modo 1 y Modo 2, que describen dos diseños diferentes para los datos dentro de un sector. [1] Una pista(un grupo de sectores) dentro de un CD-ROM solo contiene sectores en el mismo modo, pero si hay varias pistas presentes en un CD-ROM, cada pista puede tener sus sectores en un modo diferente del resto de las pistas. También pueden coexistir con pistas de CD de audio, como es el caso de los CD de modo mixto .

Estructura del sector [ editar ]

Ambos sectores, modo 1 y 2, utilizan los primeros 16 bytes para la información del encabezado , pero difieren en los 2.336 bytes restantes debido al uso de bytes de corrección de errores . A diferencia de un CD de audio, un CD-ROM no puede depender de la ocultación de errores por interpolación ; se requiere una mayor confiabilidad de los datos recuperados. Para lograr una mejor corrección y detección de errores, el Modo 1, utilizado principalmente para datos digitales, agrega un código de verificación de redundancia cíclica (CRC) de 32 bits para la detección de errores y una tercera capa de corrección de errores Reed-Solomon [n 1]utilizando un código similar a un producto Reed-Solomon (RSPC). Por lo tanto, el modo 1 contiene 288 bytes por sector para la detección y corrección de errores, lo que deja 2.048 bytes por sector disponibles para los datos. El modo 2, que es más apropiado para datos de imagen o video (donde la confiabilidad perfecta puede ser un poco menos importante), no contiene bytes adicionales de detección o corrección de errores, por lo que tiene 2,336 bytes de datos disponibles por sector. Tenga en cuenta que ambos modos, como los CD de audio, aún se benefician de las capas más bajas de corrección de errores a nivel de cuadro. [12]

Antes de almacenarse en un disco con las técnicas descritas anteriormente, cada sector de CD-ROM se codifica para evitar que aparezcan algunos patrones problemáticos. [10] Estos sectores codificados luego siguen el mismo proceso de codificación descrito en el Libro Rojo para finalmente ser almacenados en un CD.

La siguiente tabla muestra una comparación de la estructura de sectores en CD-DA y CD-ROM: [10]

La tasa neta de bytes de un CD-ROM de Modo 1, basada en la comparación con los estándares de audio CD-DA, es 44.100 Hz × 16 bits / muestra × 2 canales × 2.048 / 2.352 / 8 = 150 KB / s (150 × 2 10 ). Este valor, 150 KB / s, se define como "1 × velocidad". Por lo tanto, para los CD-ROM de Modo 1, una unidad de CD-ROM 1 × lee 150/2 = 75 sectores consecutivos por segundo.

El tiempo de reproducción de un CD estándar es de 74 minutos, o 4.440 segundos, contenido en 333.000 bloques o sectores . Por lo tanto, la capacidad neta de un CD-ROM de Modo 1 es de 650 MB (650 × 2 20 ). Para CD de 80 minutos, la capacidad es de 703 MB.

Extensión de CD-ROM XA [ editar ]

CD-ROM XA es una extensión del estándar Yellow Book para CD-ROM que combina audio, video y datos de computadora comprimidos, lo que permite acceder a todos simultáneamente. [13] Fue concebido como un puente entre CD-ROM y CD-i ( Libro Verde ) y fue publicado por Sony y Philips , y respaldado por Microsoft , en 1991, [9] anunciado por primera vez en septiembre de 1988. [14] " XA "son las siglas de eXtended Architecture.

CD-ROM XA define dos nuevos diseños de sector, llamados Modo 2 Forma 1 y Modo 2 Forma 2 (que son diferentes del Modo 2 original). XA Mode 2 Form 1 es similar a la estructura de Mode 1 descrita anteriormente, y puede entrelazarse con los sectores de XA Mode 2 Form 2; se utiliza para datos. XA Mode 2 Form 2 tiene 2,324 bytes de datos de usuario y es similar al modo 2 estándar pero con bytes de detección de errores agregados (aunque sin corrección de errores). Puede intercalar con sectores XA Mode 2 Form 1 y se utiliza para datos de audio / video. [12] Video CD , Super Video CD , Photo CD , CD de música mejorado , y CD-i utilizan estos modos sector. [15]

La siguiente tabla muestra una comparación de la estructura de sectores en los modos CD-ROM XA:

Imágenes de disco [ editar ]

Cuando se crea una imagen de disco de un CD-ROM, esto se puede hacer en modo "raw" (extrayendo 2,352 bytes por sector, independientemente de la estructura interna), u obteniendo solo los datos útiles del sector (2,048 / 2,336 / 2,352 / 2.324 bytes dependiendo del modo CD-ROM). El tamaño de archivo de una imagen de disco creada en modo sin procesar es siempre un múltiplo de 2352 bytes (el tamaño de un bloque). [16] Los formatos de imagen de disco que almacenan sectores de CD-ROM sin procesar incluyen CCD / IMG , CUE / BIN y MDS / MDF.. El tamaño de una imagen de disco creada a partir de los datos de los sectores dependerá del tipo de sectores que esté utilizando. Por ejemplo, si se crea una imagen de CD-ROM en modo 1 extrayendo solo los datos de cada sector, su tamaño será un múltiplo de 2048; este suele ser el caso de las imágenes de disco ISO .

En un CD-R de 74 minutos, es posible ajustar imágenes de disco más grandes usando el modo sin procesar, hasta 333,000 × 2,352 = 783,216,000 bytes (~ 747 MB). Este es el límite superior para imágenes sin procesar creadas en un CD de libro rojo de 74 min o ≈650 MB . El aumento del 14,8% se debe al descarte de los datos de corrección de errores.

Fabricación [ editar ]

Los CD-ROM preimpresos se producen en masa mediante un proceso de estampado en el que se crea un disco maestro de vidrio y se utiliza para hacer "estampadores", que a su vez se utilizan para fabricar varias copias del disco final con los hoyos ya presentes. Los discos grabables ( CD-R ) y regrabables ( CD-RW ) se fabrican mediante un método diferente, mediante el cual los datos se graban en ellos mediante un láser que cambia las propiedades de un tinte o material de transición de fase en un proceso que a menudo se denomina " quema ".

Capacidad [ editar ]

Un CD-ROM puede almacenar fácilmente la totalidad de las palabras e imágenes de una enciclopedia en papel, además de clips de audio y video

Las capacidades de CD-ROM se expresan normalmente con prefijos binarios , restando el espacio utilizado para los datos de corrección de errores. Un CD-ROM estándar de 120 mm y 700 MB puede contener aproximadamente 703 MB de datos con corrección de errores (o 847 MB ​​en total). En comparación, un DVD-ROM de una sola capa puede contener 4,7 GB (4,7 × 10 9 ) de datos protegidos contra errores, más de 6 CD-ROM.

Unidades de CD-ROM [ editar ]

Una vista del sistema láser desmontado de una unidad de CD-ROM
El movimiento del láser permite leer en cualquier posición del CD
El sistema láser de una unidad de CD-ROM

CD-ROM discs are read using CD-ROM drives. A CD-ROM drive may be connected to the computer via an IDE (ATA), SCSI, SATA, FireWire, or USB interface or a proprietary interface, such as the Panasonic CD interface, LMSI/Philips, Sony and Mitsumi standards. Virtually all modern CD-ROM drives can also play audio CDs (as well as Video CDs and other data standards) when used with the right software.

Laser and optics[edit]

Las unidades de CD-ROM emplean un diodo láser de infrarrojo cercano de 780 nm . El rayo láser se dirige al disco a través de un módulo de seguimiento optoelectrónico, que luego detecta si el rayo se ha reflejado o dispersado.

Tasas de transferencia [ editar ]

Velocidad original [ editar ]

Las unidades de CD-ROM se clasifican con un factor de velocidad relativo a los CD de música. Si un CD-ROM se lee a la misma velocidad de rotación que un CD de audio , la tasa de transferencia de datos es de 150 KB / s, comúnmente llamado "1 ×" (con velocidad lineal constante, corto "CLV" ). A esta velocidad de datos, la pista se mueve por debajo del punto láser a aproximadamente 1,2 m / s. Para mantener esta velocidad lineal cuando el cabezal óptico se mueve a diferentes posiciones, la velocidad angular se varía desde aproximadamente 500 rpm en el borde interior hasta 200 rpm en el borde exterior. La clasificación de velocidad 1 × para CD-ROM (150 KB / s) es diferente de la clasificación de velocidad 1 × para DVD (1,32 MB / s).

Avances de velocidad [ editar ]

By increasing the speed at which the disc is spun, data can be transferred at greater rates. For example, a CD-ROM drive that can read at 8× speed spins the disc at 1600 to 4000 rpm, giving a linear velocity of 9.6 m/s and a transfer rate of 1200 KB/s. Above 12× speed most drives read at Constant angular velocity (CAV, constant rpm) so that the motor is not made to change from one speed to another as the head seeks from place to place on the disc. In CAV mode the "×" number denotes the transfer rate at the outer edge of the disc, where it is a maximum. 20× was thought to be the maximum speed due to mechanical constraints until Samsung Electronics introduced the SCR-3230, a 32x CD-ROM drive which uses a ball bearingsistema para equilibrar el disco giratorio en la unidad para reducir la vibración y el ruido. A partir de 2004, la velocidad de transferencia más rápida comúnmente disponible es de aproximadamente 52 × o 10400 rpm y 7,62 MB / s. Las velocidades de centrifugado más altas están limitadas por la resistencia del plástico de policarbonato del que están hechos los discos. A 52 ×, la velocidad lineal de la parte más externa del disco es de alrededor de 65 m / s. Sin embargo, aún se pueden obtener mejoras utilizando múltiples sensores láser, como lo demuestra el Kenwood TrueX 72 ×, que utiliza siete rayos láser y una velocidad de rotación de aproximadamente 10 ×.

The first 12× drive was released in late 1996.[17] Above 12× speed, there are problems with vibration and heat. CAV drives give speeds up to 30× at the outer edge of the disc with the same rotational speed as a standard (constant linear velocity, CLV) 12×, or 32× with a slight increase. However, due to the nature of CAV (linear speed at the inner edge is still only 12×, increasing smoothly in-between) the actual throughput increase is less than 30/12; in fact, roughly 20× average for a completely full disc, and even less for a partially filled one.

Physical limitations[edit]

Los problemas con la vibración, debido a los límites en la simetría y la fuerza alcanzables en los medios producidos en masa, significan que las velocidades de las unidades de CD-ROM no han aumentado enormemente desde finales de la década de 1990. Más de 10 años después, las unidades comúnmente disponibles varían entre 24 × (unidades delgadas y portátiles, 10 × velocidad de giro) y 52 × (típicamente unidades de CD y de solo lectura, 21 × velocidad de giro), todas utilizando CAV para lograr su " max ", siendo las más comunes de 32 × a 48 ×. Aun así, estas velocidades pueden causar una lectura deficiente (la corrección de errores de la unidad se ha vuelto muy sofisticada en respuesta) e incluso la rotura de medios mal hechos o dañados físicamente, con pequeñas grietas que se convierten rápidamente en roturas catastróficas cuando se someten a tensión centrípeta a 10,000-13,000 rpm (es decir, 40 –52 × CAV). Las altas velocidades de rotación también producen un ruido indeseable debido a la vibración del disco,ráfagas de aire y el propio motor del husillo. La mayoría de los variadores del siglo XXI permiten modos de baja velocidad forzados (mediante el uso de pequeños programas de servicios públicos) por motivos de seguridad, lectura precisa o silencio, y retrocederán automáticamente si se encuentran numerosos errores de lectura secuencial y reintentos.

Workarounds[edit]

Other methods of improving read speed were trialled such as using multiple optical beams, increasing throughput up to 72× with a 10× spin speed, but along with other technologies like 90~99 minute recordable media, GigaRec and double-density compact disc (Purple Book standard) recorders, their utility was nullified by the introduction of consumer DVD-ROMunidades capaces de alcanzar velocidades de CD-ROM equivalentes a 36 × consistentes (4 × DVD) o superiores. Además, con un CD-ROM de 700 MB completamente legible en menos de 2½ minutos a 52 × CAV, los aumentos en la tasa de transferencia de datos real tienen una influencia cada vez menor en la velocidad efectiva general de la unidad cuando se toman en cuenta otros factores como la carga / descarga, el reconocimiento de medios, tiempos de búsqueda aleatorios y de rotación hacia arriba / abajo, lo que hace que los rendimientos de la inversión en desarrollo sean mucho menores. Desde entonces, se ha observado un efecto de estratificación similar en el desarrollo de DVD, donde la velocidad máxima se ha estabilizado en 16 × CAV (con casos excepcionales entre 18 × y 22 ×) y la capacidad en 4,3 y 8,5 GB (capa única y doble), con mayor velocidad y capacidad. en cambio, necesita ser atendido por unidades Blu-ray.

Clasificaciones de velocidad [ editar ]

CD-Recordable drives are often sold with three different speed ratings, one speed for write-once operations, one for re-write operations, and one for read-only operations. The speeds are typically listed in that order; i.e. a 12×/10×/32× CD drive can, CPU and media permitting, write to CD-R discs at 12× speed (1.76 MB/s), write to CD-RW discs at 10× speed (1.46 MB/s), and read from CDs at 32× speed (4.69 MB/s).

Speed table[edit]

Problemas de derechos de autor [ editar ]

Los distribuidores de software, y en particular los distribuidores de juegos de ordenador, a menudo utilizan varios esquemas de protección contra copia para evitar que el software se ejecute desde cualquier medio que no sea el CD-ROM original. Esto difiere un poco de la protección de CD de audio en que generalmente se implementa tanto en el medio como en el software mismo. El CD-ROM en sí puede contener sectores "débiles" para dificultar la copia del disco, y datos adicionales que pueden ser difíciles o imposibles de copiar en un CD-R o una imagen de disco, pero que el software comprueba cada vez que se ejecuta. para asegurarse de que haya un disco original y no una copia no autorizada en la unidad de CD-ROM de la computadora. [ cita requerida ]

Manufacturers of CD writers (CD-R or CD-RW) are encouraged by the music industry to ensure that every drive they produce has a unique identifier, which will be encoded by the drive on every disc that it records: the RID or Recorder Identification Code.[23] This is a counterpart to the Source Identification Code (SID), an eight character code beginning with "IFPI" that is usually stamped on discs produced by CD recording plants.

See also[edit]

  • ATA Packet Interface (ATAPI)
  • Optical recording (history of)
  • CD/DVD authoring
  • Compact Disc Digital Audio
  • Computer hardware
  • DVD-Audio
  • DVD-ROM
  • MultiLevel Recording
  • Optical disc drive
  • Phase-change Dual
  • Thor-CD
  • DVP Media , titular de la patente para la tecnología de CD-ROM de autocarga y autoconfiguración
  • Lista de fabricantes de discos ópticos

Notas [ editar ]

  1. ^ Tenga en cuenta que elsistema de corrección de errores CIRC utilizado en el formato de audio de CD tiene dos capas intercaladas.
  2. ^ A tres cifras significativas .

Referencias [ editar ]

  1. ^ a b "Estándares de CD Yellow Book" . www.mediatechnics.com . Archivado desde el original el 21 de mayo de 2019 . Consultado el 16 de noviembre de 2015 .
  2. ^ "Optical Disc invented by David Paul Gregg in year 1958". targetstudy.com. Retrieved 2020-07-06.
  3. ^ "Shannon, Beethoven, and the Compact Disc". www.exp-math.uni-essen.de. Archived from the original on 2015-03-18.
  4. ^ Videodisc Update, Volumes 1-3, page 13, 1982
  5. ^ "InfoWorld Vol. 16, No. 23". InfoWorld. June 6, 1994. p. 88. Retrieved March 25, 2020.
  6. ^ "1983 | Cronología de la historia de la computadora | Museo de historia de la computadora" . www.computerhistory.org . Consultado el 6 de julio de 2020 .
  7. ^ PC japonesas (1985) (14:20), Crónicas de la computadora
  8. ^ a b ISO (1995). "ISO / CEI 10149: 1995 - Tecnología de la información - Intercambio de datos en discos de datos ópticos de 120 mm (CD-ROM) de sólo lectura" . Archivado desde el original el 15 de enero de 2019 . Consultado el 6 de agosto de 2010 .
  9. ^ a b "¿Qué es el Libro Amarillo?" . Searchstorage.techtarget.com. Archivado desde el original el 17 de octubre de 2018 . Consultado el 23 de septiembre de 2013 .
  10. ^ a b c "Data Interchange on Read-only 120 mm Optical Data Disks (CD-ROM)". ECMA. June 1996. Retrieved 2009-04-26. Cite journal requires |journal= (help)
  11. ^ "Birth Announcement: ISO/IEC 13346 and ISO/IEC 13490". Standards.com. 1996-02-09. Archived from the original on 2018-09-14. Retrieved 2013-09-23.
  12. ^ a b McFadden, Andy (2002-12-20). "What is XA? CDPLUS? CD-i? MODE1 vs MODE2? Red/yellow/blue book?". CD-Recordable FAQ. Archived from the original on 2019-10-02. Retrieved 2008-05-04.
  13. ^ ¿Qué son CD-ROM Mode-1, Mode-2 y XA? Archivado el 26 de enero de 2013 en Wayback Machine , Sony Storage Support
  14. ^ "Los jugadores de la industria adoptan enfoques variados para la tecnología multimedia" . InfoWorld . 1989-01-16.
  15. ^ "Soporte de puerta de enlace - ¿Qué es CD-ROM / XA?" . Support.gateway.com. Archivado desde el original el 24 de enero de 2003 . Consultado el 23 de septiembre de 2013 .
  16. ^ "Preguntas frecuentes sobre medios ópticos" (PDF) . Archivado desde el original (PDF) el 22 de octubre de 2006 . Consultado el 6 de enero de 2007 .
  17. ^ "Gadget". Next Generation. No. 25. Imagine Media. January 1997. p. 30. Here comes Diamond with the first 12X CD-ROM.
  18. ^ "1x CD-ROM". encyclopedia2.thefreedictionary.com.
  19. ^ Computer Architecture and Organization Design Principles and Applications. Tata McGraw-Hill. 2004. p. 547. ISBN 978-0070532366.
  20. ^ "CD-Recordable FAQ - section 5". cdrfaq.org.
  21. ^ Aug 07, 2000. "Kenwood's 72X CD can't keep pace with 24X CD-RW -". GCN.CS1 maint: numeric names: authors list (link)
  22. ^ "Kenwood Technologies lanza la unidad de CD-ROM Kenwood 72x TrueX" . www.infotoday.com .
  23. Schoen, Seth (20 de junio de 2007). "Harry Potter y las huellas digitales" . Fundación Frontera Electrónica. Archivado desde el original el 7 de noviembre de 2017 . Consultado el 24 de octubre de 2007 .