لوح فشرده – سی دی دیسک فشرده Compact Disc - CDچیست؟CD مخفف عبارت Compact Disc یا دیسک فشرده است که حدود 20 سال قبل اختراع شد تا رقیبی برای محیط‌های ضبط مغناطیسی باشد.
امروزه CD به عنوان اولین انتخاب برای ضبط موسیقی، ویدیو و دیتا درآمده است.
نام اولیه برای CD عبارت بود از CD-ROM که معادل بود با Compact Disc-Read-Only Memory اما حضور تکنولوژی‌های جدیدتر در ساخت CD، نام‌های دیگری مانند CD-R یا CD-RW را به میدان آورد.
یک CD قادر به ذخیره‌سازی 74 دقیقه (80 دقیقه) موزیک است.
ظرفیت یا دیسک فشرده VALENCE Compact Disc - CD
ظرفیت دیسکهای فوق بر حسب بایت معادل 665600 بایت (و در مدل 80 دقیقه‌ای716800 بایت) است.
قطر این دیسک‌ها دوازده سانتیمتر است.
CD دارای یک شیار حلزونی (مارپیچ) داده است.
دوایر از قسمت داخل دیسک شروع و به سمت بیرون دیسک ختم میشوند.
با توجه به اینکه شیار مارپیچ از مرکز آغاز می‌گردد، بنابراین قطر یک CD می‌تواند کوچک‌تر از 12 سانتیمتر باشد.
اگر داده‌هایی که بر روی یک CD ذخیره می‌گردد را استخراج و جملگی آنها را در یک سطح مسطح قرارد دهیم، پهنائی به اندازه نیم میکرون و طولی به اندازه پنج کیلومتر را شامل خواهند شد!
طرز ساخت لوح فشرده لوح فشرده PRODUCTION Compact Disc - CD
CD از جنس پلاستیک بوده و دارای ضخامتی معادل چهار صدم یک اینچ (2/1 میلیمتر) است.
بخش اعظم یک CD شامل یک نوع پلاستیک پلی کربنات تزریقی است.
در ابتدا قالب ابتدایی یک CD پلی کربنات گداخته شده است.
هنگامی که این پلیکربنات به نقطه ذوب خود نزدیک میشود، پلاستیک فوق نشانه‌گذاری شده و یک شیار حلزونی (مارپیچ) پیوسته از داده، ایجاد می‌گردد.
برای انجام این کار از ضربه‌‌های میکروسکوپی استفاده میشود.
این ضربه‌‌ها پیت‌ها و لند‌ها را به وجود می‌آورند که اطلاعاتی هستند که لیزر آنها را می‌خواند.
بعد از این مرحله، لایه بازتابی تراشه‌ای، برای استفاده در فرآیندی به نام sputtering و یا wet silvering آماده میشود.
علت درخشان به نظر آمدن یک دیسک نیز همین مرحله است و به این دلیل استفاده میشود که لیزر را به پخش‌کننده انتقال دهد، بنابراین بی‌عیب بودن آن بسیار اهمیت دارد.
جنس این لایه اصولا از نقره است، اما می‌تواند از موادی مانند طلا یا پلاتین و در موارد تجاری‌تر آلومینیوم ساخته شود و یا حاوی لایه‌های حساس به نور اضافی باشد که وضعیت دیسکهای با قابلیت ثبت دوباره اینگونه است.
در ادامه یک لایه آکریلیک به منظور حفاظت بر روی سطح آلومینیومی پخش می‌گردد.
این پوشش لاکی برای مهر کردن لایه بازتابی و جلوگیری از اکسید شدن آن، وارد عمل میشود.
این لایه باریک است و طوری عرضه شده است که کوچک بوده و در مقابل خراشیدگی مقاوم نیست.
آخرین مرحله کار بر روی یک CD، screen-printed در قسمت بالای آن است و CD آماده بسته‌بندی، عرضه به کاربر و در نهایت رایت میشود.
نتیجتاَ هر CD حاوی 99% پلی کربنات و در نهایت 1% اطلاعات ذخیره شده، تراشه لایه بازتابی و مرحله آخر است.
لیزر استفاده شده توسط کاربر، از میان دیسک پلاستیکی عبور می‌کند، به اطلاعات برخورد کرده، سپس به لایه انعکاسی برخورد کرده و بعد به پخش کننده برگشت داده میشود.
اختلافات جزئی میان انواع دیسک وجود دارد برای مثال دیسکهای پلی‌استیشن از یک نوع پلی کربنات ارغوانی تیره تشکیل یافته‌اند، اما دقیقاً مانند سایردیسک‌ها عمل میکنند.
دیسکهای نگارنده و دوباره نگارنده (Re-Writable)، لایه مهر شده اطلاعات را ندارند در عوض هنگامی که در نور معینی قرار می‌گیرند از لایه‌های حساس به نور استفاده میکنند و اطلاعات را در داخل لایه‌ها حکاکی میکنند.
نتیجتاَ هر CD حاوی 99% پلی کربنات و در نهایت 1% اطلاعات ذخیره شده، تراشه لایه بازتابی و مرحله آخر است.
دیسکهای نگارنده و دوباره نگارنده (Re-Writable)، لایه مهر شده اطلاعات را ندارند در عوض هنگامی که در نور معینی قرار می‌گیرند از لایه‌های حساس به نور استفاده میکنند و اطلاعات را در داخل لایه‌ها حکاکی میکنند.
انواع سی دی ها – لوح فشرده و فرمت‌های آن CD نیز مانند هارددیسک که با یکی از فرمت‌های FAT16 ، FAT32 و یا NTFS کار می‌کند، نیاز به فرمت خاصی دارد که بتواند کار کند.
اولین فرمت CD ، فرمت CDهای موسیقی، به نام CD-DA یا CD-Digital Audio می‌باشد که موسیقی را به نحو خاصی روی CD می‌نویسد، به این فرمت CD-Audio هم می‌گویند.
این فرمت برای هر آهنگ یک تراک (track) روی CD باز می‌کند که طول آن بستگی به طول آهنگ دارد و متغیر می‌باشد.
پس هر آهنگ یک تراک می‌گیرد.
CD-Audio روشی عالی برای ذخیره موسیقی است اما چون روشی برای کنترل خطا ندارد، اصلاً به درد ذخیره دیتای کامپیوتری نمیخورد.
اگر چند بیت از موسیقی هنگام پخش خراب شود، تاثیر زیادی در آنچه می‌شنوید نخواهد داشت.
اما چند بیت خراب در یک فایل کامپیوتری exe، به معنای کار نکردن آن است.
برای ذخیره دیتا روی CD نیاز به کنترل خطاست.
بدین ترتیب فرمت جدیدی برای آن به نام ISO-9660 به میدان آمد.
این فرمت به نام High Sierra هم شناخته میشود اما نام معروف‌تر آن که عامه‌پسند هم می‌باشد فرمت CD-ROM است.
اکثر CDهای دیتا، از این فرمت استفاده میکنند.
یک فرمت مخلوط بین صدا و فیلم هم به نام CD-I یا CD-Interactive وجود دارد که هدف آن بوده تا روی یک CD بتوان صدا و قیلم را با هم ذخیره کرد تا بعد با هم پخش شوند و ساخت درایوهایی برای کامپیوتر مورد نظر بوده است که بتواند CDهای انواع CD-I را پخش کند.
فرمت دیگر، CD-ROM/XA است که آن هم چیزی مانند CD-I می‌باشد و با وجودی که CDهای کمی از آن پیروی میکنند، اما اکثر درایوها آنرا ساپورت می‌نمایند خواندن از CD-ROM و نوشتن بر روی آن CD-ROM ها با استفاده از گرداننده های CD-ROM دستگاه جانبی کامپیوتر های رایج کنونی خوانده می شوند ، و در مورد سوزاندن آن باید گفت که آنها توسط دستگاه های ضبط لوح فشرده که معمولا منسوب به سوزاننده لوح فشرده هستند سوزانده می شوند.
گرداننده های CD-ROM امکان وصل شدن به یک واسط IDE (ATA) ، یک واسط SCSI یا یک واسط اختصاصی را دارند ، از قبیل Panasonic CD interface.
بیشتر گرداننده های CD-ROM اغلب توانایی پخش لوح های فشرده صوتی را دارند.
گرداننده های CD-ROM توسط عامل سرعت مربوط به لوح های فشرده موسیقی ارزیابی شده اند.
(1x یا یک سرعته که میزان انتقال داده ها را از 150 کیلوبایت بر ثانیه در اکثر قالب داده های رایج ارایه می دهد).
برای مثال ، میزان انتقال داده های یک CD-ROM 8 سرعته 1.2 مگابایت بر ثانیه خواهد بود.
بالای 12 سرعته مشکلاتی مثل لرزش و حرارت وجود دارد.
سرعت زاویه ای ثابت گرداننده ها(CAV) سرعت را تا 20 بالا می برد ولی به علت نوع CAV افزایش عملکرد واقعی بالای 12x کمتر از 20/12 می باشد.
تا فبریه سال 1998 گمان می رفت که 20x حداکثر سرعت باشد ، وقتی که سامسونگ الکترونیک SCR-3230 ، یک گرداننده 32 سرعته CD-ROM را معرفی کرد که از سیستم کاسه ساچمه برای متعادل کردن دیسک در حال چرخش در گرداننده برای کاهش لرزش و سر و صدا بهره می برد.
از سال 2004 ، سریع ترین سرعت انتقال داده های رایج د ردسترس پیرامون 52 سرعته یا 7.8 مگابایت بر ثانیه می باشد ، با این وجود این تنها هنگام خواندن اطلاعات از بخش بیرونی یک دیسک سودمند است.
افزایش های آینده سرعت حقیقتا مبتنی بر چرخش سریعتر دیسک به ویژه مشروط به استحکام پلاستیک پلیکربنات استفاده شده در تولید لوح فشرده می باشد.
به هر حال پیشرفت سرعت هنوز هم قابل کسب با استفاده از شتابهای مضاعف اشعه لیزر توسط Kenwood TrueX 72 سرعته که از هفت پرتوی لیزر و چرخش دیسک به صورت تقریبا 10x بهره می گیرد می باشد.
گرداننده های CD-ROM اغلب با سه رتبه بندی متفاوت فروخته می شوند ، یکی برای عملیات یکبار نوشتن ، یکی برای عملیات دوباره نوشتن ، و یکی برای عملیات فقط خواندن .
سرعت هایی که به طور رمز که به ترتیب کار ثبت شده اند ، که به طور نمونه یک گرداننده لوح فشرده 12x/10x/32x می تواند باشد ، به CPU و واسطه امکان نوشتن روی دیسک های CD-R با سرعت 12x( 1.8 مگابایت بر ثانیه ) ، نوشتن بر روی دیسک های CD-RW با سرعت 10x( 1.5 مگابایت بر ثانیه ) و خواندن دیسک های لوح فشرده با سرعت 32x) 4.8 مگابایت بر ثانیه ( را می دهد.
توان سرعت 1x برای لوح های فشرده (150 کیلوبایت بر ثانیه) با توان سرعت 1x برای دی وی دی ها (1.32 مگابایت بر ثانیه یکی نیست.
عملکرد یک لوح فشرده Compact Disc WRITER - CDR اطلاعات بر روی یک CD با استفاده از یک درایو قابل نوشتن، ثبت می‌گردند.
در صورتی که قصد ایجاد یک CD صوتی و یا یک CD داده را داشته باشید، می‌توان با استفاده از نرم‌افزارهای مربوط به نوشتن بر روی CD ، این کار را انجام داد.
فرمت ذخیره‌سازی داده‌ها توسط نرم‌افزار مربوطه تعیین خواهد شد.
فرآیند فرمت داده‌ها بر روی CD بسیار پیچیده است.
به منظور شناخت نحوه ذخیره‌سازی داده‌ها بر روی CD، لازم است که با تمام شرایط ممکن برای رمزگشائی داده‌ها را که مورد نظر طراحان مربوطه است، شناخت مناسبی پیدا شود.
- با توجه به اینکه لیزر با استفاده از Bumps ، داده‌های مارپیچ را دنبال می‌نماید، نمی‌تواند فضای خالی اضافه (Gap) در شیار وجود داشته باشد.
به منظور حل مشکل فوق از روش رمزگشائی EFM)eight-fourteen modulation) استفاده میشود.
در روش فوق هشت بیت به چهارده بیت تبدیل شده و این تضمین توسط EFM داده خواهد شد که برخی از بیت‌ها یک خواهند بود.
- با توجه به اینکه لازم است لیزر بین «آهنگ‌های متفاوت» حرکت نماید (حرکت بر روی شیارها)، داده‌ها نیازمند روشی هستند که با استفاده از آن به صورت موزیک رمزگشائی شده و به درایو اعلام نمایند که موقیت هر کدام کجاست؟
به منظور حل مشکل فوق از روشی با نام Sub code Data استفاده میشود.
کدهای فوق قادر به رمزگشائی موقعیت نسبی و مطلق لیزر در شیار خواهند بود.
- با توجه به اینکه لیزر ممکن است یک Bumps را نخواند، روشی برای مشخص نمودن خطای مربوط به خواندن یک بیت می‌بایست استفاده گردد.
به منظور حل مشکل فوق باید بیت‌های بیشتری اضافه گردد.
بدین ترتیب درایو مربوطه امکان تشخیص و تصحیح خطاهای مربوط به تک بیت‌ها را پیدا خواهد کرد.
دیسکهای CD-R درایوهای CD-R هم باید نوع دوم یعنی دیسک 80 دقیقه‌ای را ساپورت کنند اما در عمل اینطور نیست.
عملکرد دیسکهای CD-R مانند CD-ROMهای معمولی است ولی به علت مواد شیمیائی خاص براق‌تر است.
چون لیزری که در CD-I می‌نویسد از لیزر خواننده 10 بار قوی‌تر است می‌توان به راحتی اختلاف نوری را بین نقاطی که دیتا نوشته شده و نقاطی که دیتا وجود ندارد تشخیص داد.
روی CD-R فقط یک بار می‌توان نوشت.
درایوهای قدیمی CD-R در یک بار نوشتن روی آن، تمام فضا را مصرف میکرد و امکان نوشتن روی فضای خالی را نمی‌داد.
اصطلاحاً در یک Session کار را تمام میکرد و گاهی فضای بسیار زیادی از بین می‌رفت.
این درایوها به Single-Session در مورد سی دی رام CD-ROM CD-ROM که از طرف کارخانه پر می‌شد، امکانی هم به کاربر خانگی نمی‌داد تا CD خود را پر کند.
در این مسیر تکنولوژی با ارئه نوع بخصوصی CD به نام WORM که مخفف Write Once Read Many است به کاربران خانگی امکان داد تا CD خود را در منزل پر کنند اما به علت استفاده از دستگاه‌های گران قیمت خیلی زود منسوخ شد.
در اواسط دهه 1990 استاندارد CD-R یا CD-Recordable معرفی شد.
بدین ترتیب پای درایوهای ارزان قیمت CD Burners به میان آمد که می‌توانست دیتا را به دیسکهای مخصوص CD-R اضافه کند.
هر درایوCD-ROM هم قادر بود که CD-R را بخواند و تمام درایوهای CD-R نیز میتوانستند CD-ROMها را بخوانند.
CD-Rها در دو نمونه عرضه میشود: دیسک 74 دقیقه‌ای که می‌تواند 650 مگابایت دیتا نگه دارد و دیسکهای 80 دقیقه‌ای که می‌تواند 700 مگابایت دیتا را نگه دارند.
CD-ROM که از طرف کارخانه پر می‌شد، امکانی هم به کاربر خانگی نمی‌داد تا CD خود را پر کند.
درایوهای CD-R هم باید نوع دوم یعنی دیسک 80 دقیقه‌ای را ساپورت کنند اما در عمل اینطور نیست.
این درایوها به Single-Session Drives معروف بودند.
درایوهای جدید Multi Session هستند که به شما امکان می‌دهند تا زمانی که فضای خالی روی دیسک قرار دارد طی مراحل مختلف، دیتا را در آن بنویسید.
البته در این درایوها هم اگر بخواهید می‌توانید در هر مرحله عمل نوشتن را ببندید و دیگر اجازه نوشتن روی دیسک را ندهید.
هر چند CD-R بسیار مورد توجه قرار گرفت اما نقطه ضعف بزرگی داشت، شما نمیتوانید اطلاعات آنرا پاک کرده و آن را مجددا مورد مصرف قرار دهید.
بدین ترتیب فرمت CD-RW یا CD-ReWrite ظاهر شد که به قول بعضی‌ها یک فلاپی دیسک 650 مگابایتی است.
سرعت Write در این CDها نیز متفاوت است و بستگی به حساسیت جنس ورقه آلومینیومی CD دارد.
هر چه این لایه حساس‌تر باشد.
سرعت Write بالاتر خواهد بود.
هر چند که دیسکهای اولیه CD-RW در درایوهای معمولی CD-ROM قابل خواندن نبود اما این نقطه ضعف به سرعت برطرف شد.
با ظهور درایوهای CD-RW که میتوانستند روی دیسکهای CD-R هم بنویسند، عمر درایوهای CD-R به سر آمد.
اکثر درایوهای CD-RW امروزی با تکنیک Packet writing از فرمت UDF یا Universal Data Format استفاده میکنند.
این درایوها با سه عدد مشخص میشوند مانند 12x10x32 عدد اول معرف سرعت نوشتن CD-R است.
عدد دوم سرعت بازنویسی روی CD-RW را نشان میدهد و سومین عدد معرف سرعت خواندن است .
لوح های فشرده ؛ سی دی های ری رایت CD-RW هر چند CD-R بسیار مورد توجه قرار گرفت اما نقطه ضعف بزرگی داشت، شما نمیتوانید اطلاعات آنرا پاک کرده و آنرا مجددا مورد مصرف قرار دهید.
بدین ترتیب فرمت CD-RW یا CD-ReWrite ظاهر شد که بقول بعضی ها یک فلاپی دیسک 650 مگابایتی است.
هر چند که دیسکهای اولیه CD-RW در درایوهای معمولی CD-ROM قابل خواندن نبود اما این نقطه ضعف به سرعت برطرف شد.
با ظهور درایوهای CD-RW که میتوانستند روی دیسکهای CD-R هم بنویسند، عمر درایوهای CD-R بسر آمد.
اکثر درایوهای CD-RW امروزی با تکنیک Packet writing از فرمت UDF یا Universal Data Format استفاده میکنند.
این درایوها با سه عدد مشخص میشوند مانند 12x10x32 - عدد اول معرف سرعت نوشتن CD-R است.
عدد دوم سرعت بازنویسی روی CD-RW را نشان میدهد و سومین عدد معرف سرعت خواندن است.
این دیسکهای جدید در عمل بک آپ گیری در کامپیوترها مصرف بسیار خوبی دارند.