CD-ROM
此条目的主题是一种电脑储存媒体。关于CD-ROM的其他意思，请见“CD-ROM (消歧义)”。只读光盘（Compact Disc Read-Only Memory，缩写：CD-ROM），是一种在电脑上使用的光盘。这种光盘只能写入数据一次，信息将永久保存在光盘上，使用时通过光盘驱动器读出信息。CD的格式最初是为音乐的存储和回放设计，1985年，由SONY和飞利浦制定的黄皮书标准使得这种格式能够适应各种二进制数据。
介质
编辑
CD-ROM盘片在外观上与音乐CD完全相同，数据访问的方式也十分类似，区别仅在于它们存储数据的标准。CD-ROM盘片是用1.2毫米厚的聚碳酸酯塑料和一层用作反射面的铝制作。直径为120毫米的CD-ROM盘片最为常见，稍小的Mini CD的直径为80毫米，除此之外，还有很多各种非标准尺寸和形状的CD-ROM盘片，例如名片尺寸。数据以一系列细小的锯齿的形式记录在盘片中。激光照射反射面时可以读出凹凸的信息。凹点的深度大约为照射激光波长的1/4到1/6，由此，反射光的相位会发生偏移，并造成破坏冲突和削减反射光强度的衰减。反射光强度的变化被转化为二进制数据。
标准
编辑在CD上存储数据有多种格式，它们被收集成彩虹书。其中包括最初音乐CD的红皮书标准，此外还有白皮书和黄皮书。ECMA-130标准详细描述CD-ROM的物理层标准。
CD-ROM格式
编辑CD-ROM的每个扇区包含98个24字节的框，共2352字节信息。CD-ROM作为数据盘片，需要对数据有较高的可信任度，不能有错误数据。为了达到增强纠错和检错的目标，CD-ROM有3层的纠错机制。采用模式1型的CD-ROM拥有完整的3层纠错机制，每个扇区记录2048字节信息。模式2型的CD-ROM，每个扇区记录2336字节信息，这类CD-ROM主要用于记录视频文件。CDDA音频标准规定的数据量为：44.1k/s×4B×2048 / 2352 = 153.6kB/s，与此比较，模式1型的CD-ROM的播放时间为74分钟，或4440秒，容量为682MB。
1倍速的CD光驱每秒钟能够读取75个连续的扇区，即每秒150KB，x倍速光驱读取速度依此类推。
CD扇区内容
编辑- 一张74分钟的标准CD包含333,000个扇区。
- 每个扇区为2352字节，模式1型的CD-ROM包含2048字节计算机数据，模式2型的CD-ROM包含2336字节PSX/VCD数据，音频包含2352字节信息。
- 扇区容量的差异来自头信息和纠错编码，计算机数据对精度要求最高，这类信息最多，VCD对精度要求不高，这类信息稍小，音频CD没有这类信息。
- 如果用RAW格式从盘片中读取数据，无论是什么数据类型，每个扇区都能够读出2352字节信息。因此：
- 高速刻录数据CD（40倍速）不会丢失信息。但是，由于音乐CD没有3层纠错码，如果高速刻录音乐CD，有可能导致不可挽回的错误，并在播放时发出咔哒的声音。
- 在一张74分钟的CD上，能够用RAW方式刻录更多的信息，这样做容量可以达到333,000×2352 = 783,216,000 字节（大约747MB）。这是74分钟650MB的CD的容量的上限。容量增加14.8%，但是，这样做将失去纠错数据。
- 当用RAW方式读取光盘时，容量永远为2352字节的倍数。
| 设计类型 | ← 2352字节块 → | |||||
| 音乐CD: | 2352字节数字音乐 | |||||
|---|---|---|---|---|---|---|
| 模式1型CD-ROM: | 12 | 4 | 2048字节用户数据 | 4 | 8 | 276 |
| 模式2型CD-ROM: | 12 | 4 | 2336字节用户数据 | |||
| 图例（字节） | |
|---|---|
| 12 | 同步 |
| 4 | 扇区ID |
| 数据 | |
| 4 | 检错 |
| 8 | 空白 |
| 276 | 纠错 |
制作
编辑预先压制的CD-ROM盘片是通过母盘压制出来，首先制作一张玻璃的母盘，然后根据它的凸凹批量压制出最终的光盘。可刻录光盘（CD-R）与可重复刻录光盘（CD-RW）的制作过程类似，它们都是通过激光改变染料的特性或者物质相变的方式记录数据，这个过程通常称为刻录。
容量
编辑
一张标准的120毫米的CD-ROM盘片能够记录800.1MB数据（不包括纠错和检错数据）。这个容量能够记录700部10万个10个字母长的英文小说。如果每部小说有1厘米厚，那么这些小说加起来有7米长。文本信息通常能够被压缩至原来的1/10大小，这样一张CD-ROM盘片就能够容纳大约100米厚的小说。
一张单面的DVD的容量为4.4GB，大约为CD-ROM的6倍。
| 类型 | 扇区 | 最大数据容量 | 最大音乐容量 | 时间 |
|---|---|---|---|---|
| (MB) | (MB) | （分钟） | ||
| 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 |
记录CD容量时通常采用二进制，一张700MB的CD名义上有700000KB的容量。而记录DVD容量时通常采用十进制，一张4.7GB的DVD名义上有4.377GB的容量。
CD-ROM光驱
编辑
CD-ROM光驱可以读取CD-ROM光盘，这种设备在个人电脑上已经普及。CD-ROM光驱可以通过IDE（ATA）、SCSI、SATA、Firewire和USB或者专门设备连接至电脑。事实上，结合适当的软件，所有的现代CD-ROM光驱都能够播放音乐CD、VCD和其它数据标准的CD。
激光
编辑CD-ROM光驱采用780纳米近红外线二极管。激光波通过一个光电跟踪模块射到盘片上，而后检测它是否被反射或者分散。
传输速度
编辑CD-ROM光驱的传输速度是以音乐CD的传输速度的倍数作为标准衡量，1倍速为150KB/s。通过提高盘片的转速，数据的传输速度能够提高。例如，1倍速的光驱的转速为每分钟500转，而8倍速的光驱转速为每分钟4000转，相应的读取速度为1.2MB/s。超过12倍速时，震动和散热成为问题。超过这个速度的光驱通过各种方法解决这些问题。恒定角速度光驱中的盘片以恒定的角速度旋转，以较快的速度读取边缘数据，以较慢的速度读取内侧数据。由于受到机械的限制，20倍速曾被认为是光驱读取速度的极限，直至三星推出32倍速的SCR-3230光驱，它采用球来平衡旋转的盘片以降低震动和噪音。2004年，最快的传输速度通常可以达到52倍速，每分钟10350转，7.62MB/s，不过这个速度只有在读取盘片边缘部分的数据时才能达到。由于受到用于制作CD的多碳酸盐塑料的强度的限制，通过增加转速提高读取速度变得不再可行。但是，可以通过增加激光数量的方式进一步提高读取速度，在Kenwood的True-X 72x演示中，这款光驱透过ZEN的True-X技术，将一束激光分离成7束，可以同时平行读取七条光盘轨道，转速与10倍速的光驱大致相当，可以在2700~5100RPM时达到6.75~10.8MB/s。
CD刻录光驱通常有3种不同的速度，分别为一次刻录、重复刻录和读取的速度。通常，采用这样的顺序标注，例如12x/10x/32x的光驱能够以12倍速（1.80MB/s）刻录一次刻录光盘，以10倍速（1.50MB/s）刻录可重复刻录光盘，以32倍速（4.80MB/s）读取光盘。
1倍速的定义在不同场合并不相同，CD-ROM的1倍速为150KB/s，音乐CD的1倍速为172.3KB/s，DVD的1倍速为1.32MB/s（1358KB/s）。
常见传输速度
| 传输速度 | 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[1] |
| 72x | 10800 | 88.4726[2][3] |
参考来源
编辑- ^ CD-Recordable FAQ - section 5. cdrfaq.org. [2021-12-04]. （原始内容存档于2022-03-25）.
- ^ Aug 07, 2000. Kenwood's 72X CD can't keep pace with 24X CD-RW -. GCN. [2021-12-04]. （原始内容存档于2021-12-04） （英语）.
- ^ Kenwood Technologies Releases Kenwood 72x TrueX CD-ROM Drive. www.infotoday.com. [2021-12-04]. （原始内容存档于2021-10-28）.