آشنایی کامل با لوح فشرده – سی دی دیسک فشرده Compact Disc – CD

لوح فشرده – سی دی دیسک فشرده Compact Disc – CDچيست؟CD مخفف عبارت Compact Disc یا دیسک فشرده است که حدود ۲۰ 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. يك CD قادر به ذخيره‌سازي ۷۴ دقيقه (۸۰ دقيقه) موزيك است.

ظرفيت یا دیسک فشرده VALENCE Compact Disc – CD
ظرفيت ديسك‌هاي فوق بر حسب بايت معادل ۶۶۵۶۰۰ بايت (و در مدل ۸۰ دقيقه‌اي۷۱۶۸۰۰ بايت) است. قطر اين ديسك‌ها دوازده سانتيمتر است. CD داراي يك شيار حلزوني (مارپيچ) داده است. دواير از قسمت داخل ديسك شروع و به سمت بيرون ديسك ختم مي‌شوند. با توجه به اينكه شيار مارپيچ از مركز آغاز مي‌گردد، بنابراين قطر يك CD مي‌تواند كوچك‌تر از ۱۲ سانتيمتر باشد. اگر داده‌هايي كه بر روي يك CD ذخيره مي‌گردد را استخراج و جملگي آنها را در يك سطح مسطح قرارد دهيم، پهنائي به اندازه نيم ميكرون و طولي به اندازه پنج كيلومتر را شامل خواهند شد!

طرز ساخت لوح فشرده لوح فشرده PRODUCTION Compact Disc – CD
CD از جنس پلاستيك بوده و داراي ضخامتي معادل چهار صدم يك اينچ (۲/۱ ميليمتر) است. بخش اعظم يك CD شامل يك نوع پلاستيك پلي كربنات تزريقي است. در ابتدا قالب ابتدايي يك CD پلي كربنات گداخته شده است. هنگامي كه اين پلي‌كربنات به نقطه ذوب خود نزديك مي‌شود، پلاستيك فوق نشانه‌گذاري شده و يك شيار حلزوني (مارپيچ) پيوسته از داده، ايجاد مي‌گردد. براي انجام اين كار از ضربه‌‌هاي ميكروسكوپي استفاده مي‌شود. اين ضربه‌‌ها پيت‌ها و لند‌ها را به وجود مي‌آورند كه اطلاعاتي هستند كه ليزر آنها را مي‌خواند.

بعد از اين مرحله، لايه بازتابي تراشه‌اي، براي استفاده در فرآيندي به نام sputtering و يا wet silvering آماده مي‌شود. علت درخشان به نظر آمدن يك ديسك نيز همين مرحله است و به اين دليل استفاده مي‌شود كه ليزر را به پخش‌كننده انتقال دهد، بنابراين بي‌عيب بودن آن بسيار اهميت دارد. جنس اين لايه اصولا از نقره است، اما مي‌تواند از موادي مانند طلا يا پلاتين و در موارد تجاري‌تر آلومينيوم ساخته شود و يا حاوي لايه‌هاي حساس به نور اضافي باشد كه وضعيت ديسك‌هاي با قابليت ثبت دوباره اينگونه است.

در ادامه يك لايه آكريليك به منظور حفاظت بر روي سطح آلومينيومي پخش مي‌گردد. اين پوشش لاكي براي مهر كردن لايه بازتابي و جلوگيري از اكسيد شدن آن، وارد عمل مي‌شود. اين لايه باريك است و طوري عرضه شده است كه كوچك بوده و در مقابل خراشيدگي مقاوم نيست. آخرين مرحله كار بر روي يك CD، screen-printed در قسمت بالاي آن است و CD آماده بسته‌بندي، عرضه به كاربر و در نهايت رايت مي‌شود.

نتيجتاَ هر CD حاوي ۹۹% پلي كربنات و در نهايت ۱% اطلاعات ذخيره شده، تراشه لايه بازتابي و مرحله آخر است. ليزر استفاده شده توسط كاربر، از ميان ديسك پلاستيكي عبور مي‌كند، به اطلاعات برخورد كرده، سپس به لايه انعكاسي برخورد كرده و بعد به پخش كننده برگشت داده مي‌شود. اختلافات جزئي ميان انواع ديسك وجود دارد براي مثال ديسك‌هاي پلي‌استيشن از يك نوع پلي كربنات ارغواني تيره تشكيل يافته‌اند، اما دقيقاً مانند سايرديسك‌ها عمل مي‌كنند. ديسك‌هاي نگارنده و دوباره نگارنده (Re-Writable)، لايه مهر شده اطلاعات را ندارند در عوض هنگامي كه در نور معيني قرار مي‌گيرند از لايه‌هاي حساس به نور استفاده مي‌كنند و اطلاعات را در داخل لايه‌ها حكاكي مي‌كنند.

انواع سی دی ها – لوح فشرده و فرمت‌هاي 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 روشي 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. (۱x یا یک سرعته که میزان انتقال داده ها را از ۱۵۰ کیلوبایت بر ثانیه در اکثر قالب داده های رایج ارایه می دهد). برای مثال ، میزان انتقال داده های یک CD-ROM 8 سرعته ۱٫۲ مگابایت بر ثانیه خواهد بود. بالای ۱۲ سرعته مشکلاتی مثل لرزش و حرارت وجود دارد. سرعت زاویه ای ثابت گرداننده ها(CAV) سرعت را تا ۲۰ بالا می برد ولی به علت نوع CAV افزایش عملکرد واقعی بالای ۱۲x کمتر از ۲۰/۱۲ می باشد. تا فبریه سال ۱۹۹۸ گمان می رفت که ۲۰x حداکثر سرعت باشد ، وقتی که سامسونگ الکترونیک SCR-3230 ، یک گرداننده ۳۲ 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 ۲۰۰۴ ، سریع ترین سرعت انتقال داده های رایج د ردسترس پیرامون ۵۲ سرعته یا ۷٫۸ 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 ۱۰x 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 ۱۲x/10x/32x می تواند باشد ، به CPU و واسطه امکان نوشتن روی دیسک های CD-R با سرعت ۱۲x( 1.8 مگابایت بر ثانیه ) ، نوشتن بر روی دیسک های CD-RW با سرعت ۱۰x( 1.5 مگابایت بر ثانیه ) و خواندن دیسک های لوح فشرده با سرعت ۳۲x) 4.8 مگابایت بر ثانیه ( را می دهد.

توان سرعت ۱x برای لوح های فشرده (۱۵۰ کیلوبایت بر ثانیه) با توان سرعت ۱x برای دی وی دی ها (۱٫۳۲ مگابایت بر ثانیه یکی نیست.

عملكرد یک لوح فشرده Compact Disc WRITER – CDR
اطلاعات بر روي يك CD با استفاده از يك درايو قابل نوشتن، ثبت مي‌گردند. در صورتي كه قصد ايجاد يك CD صوتي و يا يك CD داده را داشته باشيد، مي‌توان با استفاده از نرم‌افزارهاي مربوط به نوشتن بر روي CD ، اين كار را انجام داد. فرمت ذخيره‌سازي داده‌ها توسط نرم‌افزار مربوطه تعيين خواهد شد. فرآيند فرمت داده‌ها بر روي CD بسيار پيچيده است. به منظور شناخت نحوه ذخيره‌سازي داده‌ها بر روي CD، لازم است كه با تمام شرايط ممكن براي رمزگشائي داده‌ها را كه مورد نظر طراحان مربوطه است، شناخت مناسبي پيدا شود.

– با توجه به اينكه ليزر با استفاده از Bumps ، داده‌هاي مارپيچ را دنبال مي‌نمايد، نمي‌تواند فضاي خالي اضافه (Gap) در شيار وجود داشته باشد. به منظور حل مشكل فوق از روش رمزگشائي EFM)eight-fourteen modulation) استفاده مي‌شود. در روش فوق هشت بيت به چهارده بيت تبديل شده و اين تضمين توسط EFM داده خواهد شد كه برخي از بيت‌ها يك خواهند بود.

– با توجه به اينكه لازم است ليزر بين «آهنگ‌هاي متفاوت» حركت نمايد (حركت بر روي شيارها)، داده‌ها نيازمند روشي هستند كه با استفاده از آن به صورت موزيك رمزگشائي شده و به درايو اعلام نمايند كه موقيت هر كدام كجاست؟ به منظور حل مشكل فوق از روشي با نام Sub code Data استفاده مي‌شود. كدهاي فوق قادر به رمزگشائي موقعيت نسبي و مطلق ليزر در شيار خواهند بود.

– با توجه به اينكه ليزر ممكن است يك Bumps را نخواند، روشي براي مشخص نمودن خطاي مربوط به خواندن يك بيت مي‌بايست استفاده گردد. به منظور حل مشكل فوق بايد بيت‌هاي بيشتري اضافه گردد. بدين ترتيب درايو مربوطه امكان تشخيص و تصحيح خطاهاي مربوط به تك بيت‌ها را پيدا خواهد كرد.