آشنایی با ساختمان CD – ROM
CD – ROM علامت اختصاری Read only Memory – compact Disk است .
این عبارت را می توان به صورت « دیسک فشرده – حافظه فقط خواندنی » ترجمه کرد .
فشرده است چون گنجایش آن حدود 650 مگا بایت اطلاعات روی دیسکی 72/4 اینچی است .
آن را
حافظه ای فقط خواندنی می نامند چون اطلاعات روی آن ضبط شده است و دیگر نمی توان اطلاعات آن را مانند دیسکهای فلاپی پاک کرد و مجدداً اطلاعات جدید روی آن نوشت .
فایده های CD-ROM چیست ؟
با آن که دیسکهای سخت امروزی گنجایش بیشتری از سی دی ها دارند چرا امروزه استقبال بسیار زیادی از این وسایل می شود ؟
ضمناً ، دستیابی اطلاعات از روی دیسکهای سخت بسیار سریعتر از سی دی ها ست و افزون بر آن روی دیسکهای سخت می توانیم هم اطلاعات را بخوانیم و هم اطلاعات جدید را بنویسیم .
مهمترین علت متداول شدن سی دی ها ظرفیت ذخیره داده های بسیار زیاد آنها ست ( 650 مگا بایت ) در ضمن مقاومت پذیری و انتقال راحت این سی دی ها از نکات متدول شدن سی دی ها به شمار
می رود .
CD-ROM چیست ؟
یک CD-ROM از چهار لایه تشکیل می شود :
1- لایه حامل از جنس پلی کربنات ( صفحه پلاستیکی که لایه های دیگر بر روی آن قرار
می گیرد .
که حدود 2/1 میلی متر ضخامت دارد .
)
2- لایه رنگی ( یا همان Dye ) که لایه اصلی ذخیره داده هاست .
3- لایه بازتابنده طلایی یا نقره ای رنگ
4- لایه محافظ لاکی
حفره ای دایره ای به قطر 15 میلی متر در وسط دیسک قرار دارد .
سی دی ها مانند صفحه های گرامافون ، فقط یک شیار مارپیچی داده ای دارند .
این شیار از مرکز دیسک به سمت بیرون خوانده می شود :
اگر سطح یک سی دی را به دقت با میکروسکوپ نگاه کنید .
خواهید دید که سطح دیسک بصورت
دایره ای می باشد که بصورت تورفتگی و برآمدگی می باشد .
تو رفتگیها Groove ( شیار) گفته می شود که هنگام نوشتن و خواندن داده ها ، این شیار پرتو لیزر را در مسیر مناسب روی سطح دیسک هدایت می کند .
و برآمدگیها که Land نامیده می شود .
جدا کننده دو شیار از یکدیگر می باشد .
وقتی اطلاعات بر روی شیارها نوشته می شود تورفتگی های دیگری بر روی Groove ها تولید می شود که به آنها Pit گفته می شود .
عبور از سطح Groove به حفره (Pit) و یا بلعکس(یعنی لبه حاصل از سطح و حفره) برای نمایش عدد دودویی یک بکار می رود .
و سطح و حفره نمایانگر عدد دودویی صفر هستند .
طول هر سطح یا طول هر حفره تعداد صفرهای دودویی را مشخص می کند ، یعنی هر چه فاصله بیشتر باشد تعداد صفرها بیشتر است .
شاید این سؤال پیش آید که « آیا بهتر نبود حفره نشانگر صفر و سطح نشانگر یک باشد ؟
»
در پاسخ باید گفت که در صورت توجه بیشتر به روش رمز گذاری ذکر شده در می یابید که استفاده از فضای دیسک در این حالت بسیار کار آمد تر از حالت مورد سؤال است .
اما این نوع رمز گذاری معایبی نیز دارد که باید آنها را برطرف کرد .
اولاً : باید از رشته های طولانی صفر جلوگیری کرد .
زیرا در این صورت نمی توان سرعت دیسک را کنترل کرد .
ثانیاً : دو عدد یک را با این روش نمی توان پشت سر هم قرار داد ، زیرا دولبه یا به وسیله حفره یا به وسیله سطح از هم جدا کرد .
برای اینکه این مشکل را برطرف کنند هشت بیت داده ای ( بایت ) در سی دی ها
را معادل 14 « کانال بیت » در نظر می گیرند .
« کانال بیت به کوچکترین واحد اطلاعات در سی دی گفته می شود .»
واحد اساسی ذخیره اطلاعات روی سی دی « قاب » ( Frame ) نام دارد .
هر قاب 588 « کانال بیت » است .
برای اینکه از شکلهای غیر قابل قبول کلمه های 14 بیتی در سی دی جلوگیری شود سه بیت دیگر به این
کلمه ها اضافه می شود .
بنابر این هر کلمه هشت بیتی کامپیوتر با 17 بیت نمایش داده می شود .
در هر قاب 24 کلمه 17 بیتی به عنوان ناحیه قابل استفاده داده ها وجود دارد .
هر قاب علاوه بر ناحیه داده ها شامل نواحی زیر نیز می باشد : تعداد 27 بیت برای همزمانی ، تعداد 17 بیت برای کنترل و تعداد 136 بیت برای تشخیص و تصحیح خطا .
بنابر این برای ذخیره 192 بیت داده های واقعی کامپیوتر ( معادل 24 بایت ) باید 588 بیت را روی
سی دی ذخیره کرد .در حالی که در دیسک سخت همان 192 بیت را ذخیره می کنند .
هر سی دی دست کم سه ناحیه داده ای دارد .
ناحیه اول ، در بخش درونی دیسک است و Lead-In نام دارد .
این بخش حاوی جدول محتویات دیسک است پس از این بخش ، بخش داده های اصلی و در پایان بخش Lead-Out می آید .
حدود 4 تا 5 میلیون حفره ( Pit ) در هر سی دی به صورت یک مارپیچ که از بخش مرکزی دیسک شروع می شود وجود دارد .
این مارپیچ را یک شیار ( track ) می نامند و حدود 6 کیلومتر طول دارد .
عناصر شیار بسیار متراکم است به طوری که بین هر دو عنصر 6/1 هزارم میلیمتر است تصور کنید که قطر سی دی را به 12 متر بزرگ کنیم ، در این حالت باز هم در یک میلیمتر بیش از 6 شیار کنار هم قرار می گیرد .
سرعت متغییر دوران :
درون دستگاه سی دی رام یک موتور وجود دارد که صفحه سی دی رام را می چرخاند .
یک هد هم درون این دستگاه روی سطح سی دی رام حرکت می کند تا از بخشهای مختلف صفحه سی دی رام اطلاعات را بخواند.
حرکت این هد روی صفحه سی دی رام مشابه حرکت سوزن گرامافونهای قدیمی روی صفحه گرامافون است با این تفاوت که هد در سی دی رام با صفحه به هیچ وجه برخورد نمی کند .
گردش صفحه سی دی رام در دستگاه به دو نوع متفاوت صورت می گیرد .
در این روش ، سرعت خواندن داده ها خیلی بالا نیست و در حد مشخصی ثابت می ماند .
در روش دیگر می توان با سرعت فوق العاده بالایی داده ها را از دیسک خواند اما نه همیشه و نه برای همه داده ها .
برای روشن شدن موضوع به ادامه مطلب توجه فرمائید .
یک صف بلند و مرتب از سربازها را در نظر بگیرید که در کنار هم و دوشادوش یکدیگر ایستاده اند .
اگر نفر اول صف درجا بزند و نفرات بعدی همانطور که در کنار هم یک صف تشکیل داده اند ، شروع به گردش دور نفر اول کنند مثل این است که نفر اول مرکز دایره و صفٍ مرتبِ کنار هم یک شعاع دایره است که پیوسته روی سطح دایره می چرخد .
در چنین حالتی نفرِ کنارِ نفر اول باید قدمهای خیلی کوچکی بردارد و آهسته بچرخد .
به همین ترتیب نفراتی که به نفر اول یا مرکز دایره نزدیکترند باید قدمهای کوچکتری بردارند در حالی که نفرات آخر صف یعنی آنهایی که دورتر ازمرکز دایره هستند باید قدمهای بلند تری بردارند و تندتر حرکت کنند تا صف به هم نخورد و بتواند دور مرکز بچرخد.
در واقع نفرات آخر صف مجبورند بدوند .
در حرکت یک صفحه
سی دی رام نیز همین اصل وجود دارد .
داده هایی که روی شیارهای داخلی و نزیکتر به مرکز صفحه قرار دارند خیلی آهسته تر می چرخند تا داده های روی شیارهای بیرونی .
به همین دلیل سازندگان دستگاههای
سی دی رام نمی توانند سرعت بازیابی داده ها از سی دی رام را کاملاً دقیق بیان کنند چون داده های روی شیارهای بیرونی خیلی سریعتر خوانده می شوند در حالی که داده های روی شیارهای نزدیک مرکز این حالت را ندارند در نتیجه سرعت خواندن داده ها بر حسب این که آنها چطور روی دیسک پراکنده باشند متفاوت خواهد بود .
یک صف بلند و مرتب از سربازها را در نظر بگیرید که در کنار هم و دوشادوش یکدیگر ایستاده اند .
در حرکت یک صفحه سی دی رام نیز همین اصل وجود دارد .
به همین دلیل سازندگان دستگاههای سی دی رام نمی توانند سرعت بازیابی داده ها از سی دی رام را کاملاً دقیق بیان کنند چون داده های روی شیارهای بیرونی خیلی سریعتر خوانده می شوند در حالی که داده های روی شیارهای نزدیک مرکز این حالت را ندارند در نتیجه سرعت خواندن داده ها بر حسب این که آنها چطور روی دیسک پراکنده باشند متفاوت خواهد بود .
روش فنی ساخت دستگاههای سی دی رام تا همین اواخر روشی معروف به سرعت ثابت خطی(CLV) بود .
در روش CLV سرعت داده ها چه سی دی رام از شیار درونی بخواند چه از شیار بیرونی همیشه ثابت است زیرا سرعت چرخش صفحه تغییر می کند .
وقتی دستگاه سی دی رام از مرکز صفحه دور می شود و به شیارهای بیرونی نزدیک می شود ، سرعت چرش صفحه کند می گردد .
بدین ترتیب با تند و کند کردن گردش صفحه سی دی رام اطلاعات در هر جای دیسک که باشد با سرعت ثابتی بازیابی می شود .
سازنده سی دی رام هم به سادگی می تواند سرعت دستگاه را مشخص کرده و روی بسته بندی اعلام نماید .
اشکال این روش در این است که تغییرات مداوم در گردش صفحه باعث تأخیر در خواندن می شود زیرا هد دستگاه برای خواندن اطلاعات باید صبر کند تا گردش صفحه تغییر کرده و تند یا کند شود .
این تأخیر مانعی در راه ساخت دستگاههای خیلی سریع است و اجازه نمی دهد سرعت بازیابی داده ها از مقدار معینی فراتر برود .
نیاز به سرعت بیشتر در بازیابی داده ها باعث شد تا روش دیگری ابداع شود که به روش CAV یا سرعت زاویه ای ثابت معروف است .
در روش CAV درست برعکس CLV عمل می شود .
یعنی سرعت گردش صفحه ثابت است و سرعت خواندن داده هاست که تغییر می کند .
در این روش هر چه هد از مرکز صفحه به سمت بیرون می رود ، سرعت بازیابی داده ها بیشتر می شود در نتیجه سرعت کار دستگاه کاملاً بستگی دارد به این که داده ها چگونه و در کجای صفحه سی دی رام پراکنده شده باشد .
همین نکته در روش CAV است که سرعت nx مندرج در روی دستگاه را زیر سؤال می برد .
سازنده ای که می خواهد دستگاه سی دی رامش را خیلی سریع معرفی کند ، حداکثر سرعت بازیابی داده ها یعنی سرعت بازیابی داده های واقع در شیارهای بیرونی دیسک را به عنوان سرعت دستگاه اعلام می کند در حالی که سرعت واقعی دستگاه را خوب است به صورت مثلاً 8xتا 16x با میانگین سرعت 12x نمایش داد .
خریداران بی خبر از این قضایا وقتی دستگاه جدیدی می خرند و انتظار سرعت فوق العاده بالایی را بر حسب نوشته روی بسته بندی دارند ، با دیدن عملکرد آهسته دستگاه اغلب از خرید خود مأیوس می شوند در حالی که این مسئله ناشی از اشکال دستگاه نیست .
هرچند خوب است روی بسته بندی دستگاه سی دی رام قید شود که فی المثل « این دستگاه با حداکثر سرعت 24x و حداقل سرعت 10x داده ها را بازیابی می کند » اما متأسفانه اکثر سازندگان مایل به افشای این مطلب نیستند .
CD-ROM ها چگونه کار می کنند ؟
CD-Recordable یا CD-R و CD- Rewritable یا CD-RW رسانه ای نوری برای ثبت و نگهداری صوت ، ویدئو و انواع داده های می باشد .
هنگام نوشتن داده ها روی CD در اثر نور و حرارت پرتو لیزر ، برخی واکنشهای شیمیایی و فیزیکی روی دیسک روی می دهد .
پرتو لیزر با توجه به جریان داده ها قطع و وصل شده و در نتیجه Dye تیره می گردد.
این گرما روی صفحه پلاستیکی نیز اثر گذاشته و باعث می شود تا پلاستیک در آن نقطه متورم شده و در ناحیه تغییر رنگ داده Dye فرو برود .
به این ترتیب یک Pit که همان ذخیره کننده اصلی داده هاست شکل می گیرد .بازیابی اطلاعات از دیسک توسط خواندن ترتیب نقطه و خط با استفاده از یک لیزر کم قدرت تر که بر روی نقطه کوچکی از یک تراک مدور دیسک ، متمرکز شده است صورت می گیرد .
در حالی که دیسک ، با سرعتی حدود 3600 دور در دقیقه در حال دوران است ، شعاع لیزر از هد خواننده ، بر روی نقطه و خطهای روی دیسک می افتد و در این حالت