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CD-ROM

CD-ROM (Compact Disc - Read Only Memory) ist eine Variation der CD, die für das Speichern von Computer-Daten in Form von Text und Grafik oder sogar für Stereo-Audio geeignet ist. Das ursprüngliche Datenformat wurde von Philips und Sony im Jahr 1983 im sogenannten Yellow Book standardisiert. In Verbindung damit sind weitere Standards definiert für Verzeichnis- und Dateistrukturen definiert worden, so wie etwa ISO 9660, HFS (Hierarchal File System, für Macintosh Computer) und Hybrid HFS-ISO. Die Ausmaße einer CD-ROM sind identisch zu denen einer normalen CD: Eine Standard CD hat einen Durchmesser von 120 mm (oder 4,75 Zoll) und eine Dicke von 1,2 mm (0,05 Zoll). Sie besteht im Kern aus einem Polycarbonat Plastiksubstrat, einer oder mehreren Schichten aus reflektierendem Material (in der Regel Aluminium) und einer Lackummantelung.

Die Spezifikationen des Yellow Book waren so allgemein gehalten, dass in der Branche schnell Befürchtungen entstanden, es könnten sich mehrere zueinander inkompatible Formate daraus ergeben. Um das zu verhindern, trafen sich Repräsentanten der Branchenführer im High Sierra Hotel am Lake Tahoe im US-Bundesstaat Nevada, um einen gemeinsamen Standard auszuarbeiten. So erhielt der Standard den Spitznamen High Sierra Format, sein offizieller Name wurde aber später ISO 9660. Heute sind CD-ROMs standardisiert und funktionieren in jedem gewöhnlichen Laufwerk für CD-ROMs. Laufwerke für CD-ROMs können auch Audio-CDs lesen, CD-Spieler für Audio-CDs können hingegen keine CD-ROMs verwerten.

Datenspeicherung auf CD-ROMs

Auch wenn die Medien ebenso wie die Laufwerke für CDs und CD-ROMs sich extrem ähneln, ja sogar im Wesentlichen identisch sind, gibt es doch Unterschiede in der Art und Weise, wie die Daten darauf organisiert sind. Zwei neue Sektoren wurden dafür definiert: Mode 1 zum Speichern von Computer-Daten und Mode 2 für die Ablage komprimierter Daten mit Audio, Video oder Grafiken.

CD-ROM Mode 1

CD-ROM Mode 1 ist der Modus, der für CD-ROMs genutzt wird, auf denen ausschließlich Daten und Anwendungen gespeichert werden. Um auf die tausenden von Datendateien zugreifen zu können, die auf dieser Art CD abgelegt werden können, bedarf es einer exakten Adressierung. Die Daten selber werden in nahezu derselben Weise abgelegt wir auf Audio-CDs: Daten werden in Sektoren gespeichert (dem kleinsten adressierbaren Informations-Datenblock), von denen jeder bis zu 2.352 Bytes an Daten aufnehmen kann. Zusätzlich werden einige Bytes zur Fehlererkennung und -korrektur genutzt. Ein paar weitere Bytes werden für die Steuerungsstrukturen benötigt.

Bei CD-ROMs im Mode 1 werden die Sektoren weiter unterteilt. Sie nutzen dabei 2.048 Bytes für Daten. Die verbleibenden 304 Bytes werden zusätzlicher Fehlererkennung und -korrektur zugeschlagen, da CD-ROMs nicht so fehlertolerant sind wie Audio-CDs (bei denen ein kleiner Fehler kaum Auswirkungen in der Wiedergabe eines Tones zeigt). Eine CD fasst pro Sekunde 75 Sektoren, was zu einer Gesamtkapazität von 681.984.000 Bytes (650MB, heutzutage 700 MBmit 52x Geschwindigkeit) und einer Übertragungsrate von 150 KBps bei einfacher Geschwindigkeit führt – schnellere CD-ROM-Laufwerke transportieren die Daten entsprechend schneller. Die Geschwindigkeit eines Laufwerks wird in Vielfachen der einfachen Übertragungsgeschwindigkeit angegeben, also 2x, 4x, 6x und so weiter. Die meisten Laufwerke unterstützen außerdem die Formate CD-ROM XA (Extended Architecture) und Foto-CD (einschließlich dem Brennen von CDs in mehreren Einzelsitzungen).

CD-ROM Mode 2

Der CD-ROM Mode 2 wird für komprimierte Audio- oder Videodaten verwendet. Er nutzt eine nur zweischichtige Fehlererkennung und -korrektur, so wie sie auch CD-DAs bieten. Aus diesem Grund können alle 2.336 Bytes nach den Synchronisations- und Header-Bytes für die Anwenderdaten verwendet werden. Die Sektoren von CD-DA, CD-ROM Mode 1 und Mode 2 weisen dieselbe Sektorengröße auf. Aufgrund der Nutzung der Synchronisations- und Header-Bytes sowie der Fehlererkennung und -korrektur unterscheidet sich jedoch die speicherbare Datenmenge deutlich. Das Mode 2 Format bietet eine flexible Methode an, Grafiken und Videos zu speichern. Das Format ermöglicht das gemeinsame Ablegen unterschiedlicher Datentypen und wurde zur Basis der CD-ROM XA. Der Modus 2 kann von normalen Laufwerken für CD-ROMs gelesen werden, sofern entsprechende Treiber zur Verfügung stehen.

Codierung und Auslesen von Daten

Wie andere CD-Varianten verfügt auch die CD-ROM über eine spiralförmige Datencodierung, die sich von der Mitte aus bis zum Rand der Scheibe erstreckt. Diese Spirale fasst etwa 650 MB bzw. 700 MB an Daten. Das sind ungefähr 5,5 Milliarden Bits. Die Entfernung zwischen zwei Lochreihen, gemessen vom Zentrum der Spur bis zum Zentrum der anderen Spur, wird als Track Pitchbezeichnet. Der Track Pitch kann zwischen 1,5 und 1,7 Mikrometern liegen, meist beträgt er 1,6 Mikrometer.

Constant Linear Velocity (CLV)bezeichnet ein Prinzip, nach dem die Daten von einer CD ausgelesen werden. Dieses Prinzip gibt vor, dass der Lesekopf in konstanter Geschwindigkeit mit den Lochreihen interagiert, egal ob diese sich nahe am Zentrum oder eher am Rand der Scheibe befinden. Das bringt eine variable Geschwindigkeit der CD mit sich, die zwischen 500 Umdrehungen pro Minute im Zentrum und 200 Umdrehungen pro Minute am Rand liegt. Bei einer Musik-CD liegen die Daten nacheinander angeordnet, werden also sequentiell eingelesen. Deshalb kann die variable Geschwindigkeit der Scheibe nach und nach in kleinen Schritten angepasst werden. Anders liegt es bei CD-ROMs, deren Auslesevorgang eher zufälligen Sprüngen unterliegt. Damit wird die ständige Anpassung der Rotationsgeschwindigkeit erforderlich. Deshalb entwickeln schnellere Laufwerke durchaus störende Geräusche und auch bei langsameren Laufwerken sind Pausen im Lesevorgang deutlich vernehmbar.

Diese Definition wurde zuletzt im Juli 2019 aktualisiert

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