آشنایی کامل با لوح فشرده

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 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. يك CD قادر به ذخيره‌سازي 74 دقيقه (80 دقيقه) موزيك است.






ظرفيت یا دیسک فشرده VALENCE Compact Disc - CD


ظرفيت ديسك‌هاي فوق بر حسب بايت معادل 665600 بايت (و در مدل 80 دقيقه‌اي716800 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 12 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!






تاريخچه لوح فشرده history Compact Disc - CD


تاريخچه ساخت CDها زياد طولاني نمي‌باشد. ديسك‌هاي فشرده ابتدا در سال 1980 مطرح شدند و ايده ساخت آنها ظاهراً از صفحات گرامافون گرفته شده است. ديسك‌هاي فشرده يكي از منابع ذخيره اطلاعات مانند فلاپي ديسك‌ها مي‌باشند با اين تفاوت كه ظرفيت ذخيره‌سازي اطلاعات در ديسك‌هاي فشرده بسيار بيشتر مي‌باشد. ديسك‌هاي فشرده، منتخب غالب افراد راغب موزيك بود. به دليل ثبت ديجيتالي آن، محصولات امنيتي در بالاترين سطح كيفي خود هستند و نيز احتمال از بين رفتن آن بسيار كم است.


تكنولوژي‌هاي مشابه، CD را به عنوان يك واسطه جاذب براي حمل انواع اطلاعات ديجيتالي ساخته‌اند. با اينكه CDهاي فشرده به قدر كافي قابل اعتماد نيستند اما كميت حجيم آن مي‌تواند براي ما سريع و مقرون به صرفه باشد. انحصار توليد ديسك‌هاي فشرده در ابتدا در دست دو شركت PHILIPS وSONY بود. ولي در آن زمان استاندارد خاصي براي توليد اين CDها وجود نداشت و نيز اين مشكل نيز وجود داشت كه هر كسي مي‌خواست از اين ديسك‌هاي فشرده استفاده نمايد مي‌بايست فقط از ديسك‌ها و ديسك‌خوان‌هاي مربوط به يكي از اين دو شركت استفاده مي‌نمود.




در مورد لوح فشرده ABOUT Compact Disc - CD


در حال حاظر تمامي CDها با استفاده از يك استاندارد جهاني (ISO) ساخته مي‌شوند و در هر جايي مي‌توان از اين ديسك‌هاي فشرده استفاده نمود و به راحتي در سرتاسر دنيا اين ديسك‌هاي فشرده در دسترس مي‌باشند. به خاطر رشد فوق‌العاده و كامل CDها و تكنولوژي، در حال حاضر CDها تكامل يافته و كامل شده‌اند. استانداردهاي اساسي CD و قانون‌هاي مرتبط به آن در كتاب قرمز (Audio) ، كتاب زرد (CD ROM)، كتاب نارنجي (CD-R) ، كتاب سبز (CD-I) و ساير تكنولوژي‌ها معين و جمع‌آوري شده است. به هر حال هر استاندارد رسمي و غيررسمي از اين قوانين معين شده در كتاب‌هاي صنعتي اصلي تبعيت مي‌كنند.




طرز ساخت لوح فشرده لوح فشرده PRODUCTION Compact Disc - CD


CD از جنس پلاستيك بوده و داراي ضخامتي معادل چهار صدم يك اينچ (2/1 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 99% پلي كربنات و در نهايت 1% 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.




عملكرد یک لوح فشرده Compact Disc - CD


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.




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.




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 دیسک‌هاي 80 دقیقه‌ای که می‌تواند 700 مگابایت دیتا را نگه دارند.




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 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 اين CDها نيز متفاوت است و بستگي به حساسيت جنس ورقة آلومينيومي CD دارد.


هر چه اين لايه 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.




چگونگی عملکرد درايوهاي سی دی- درگاه لوح فشرده؛ CD player


مسئوليت يافتن و خواندن اطلاعات ذخيره شده بر روي يك CD بر عهده CD Player يا درايو CD است. يك CD player داراي سه بخش اساسي است:




گام اول


يك موتور كه باعث چرخش ديسك مي‌گردد. چرخش موتور فوق با توجه به شياري است كه مي‌بايست خوانده شود و بين 200 تا 500 دور در دقيقه مي‌باشد.




گام دوم:


يك ليزر و يك سيستم لنز كه برآمدگي‌هاي موجود بر روي CD را خواهند خواند.




گام سوم :


· يك مكانيزم رديابي به منظور حركت ليزر به گونه‌اي كه پرتو نور قادر به دنبال نمودن شيار حلزوني باشد.


· CD Player يك نمونه مناسب از آخرين فناوري‌هاي موجود در زمينه كامپيوتر است. در سيستم فوق داده‌‌ها به شكل قابل فهم و به صورت بلاك‌هائي از داده شكل‌دهي شده و براي يك مبدل ديجيتال به آنالوگ (زماني كه CD صوتي باشد) و يا يك كامپيوتر (زماني كه يك درايو CD-ROM باشد) ارسال خواهد شد.


· پس از تابش نور بر روي سطح ديسك (برآمدگي‌ها)، بازتابش آن از طريق يك چشم الكترونيكي كنترل مي‌گردد. در صورتي كه بازتابش نور دقيقاً بر روي چشم الكترونيكي منطبق گردد، عدد يك تشخيص داده شده و در صورتي كه بازتابش نور منطبق بر چشم الكترونيكي نباشد، عدد صفر تشخيص داده خواهد شد. پس از تشخيص فوق (صفر و يا يك) اطلاعات به صورت سيگنال‌هاي ديجتال شكل‌دهي خواهند شد.


· در ادامه سيگنال‌هاي فوق در اختيار يك تبديل كننده قرار خواهند گرفت. تبديل كننده سيگنال‌هاي ديجيتال را به آنالوگ تبديل خواهد كرد. اگر CD مورد نظر حاوي اطلاعات صوتي (موزيك) باشد، در ادامه سيگنال‌هاي آنالوگ در اختيار يك تقويت كننده آنالوگ قرار گرفته و پس از تقويت سيگنال مربوطه امكان شنيدن صوت از طريق بلندگوي كامپيوتر به وجود خواهد آمد. وظيفه اوليه CD player تمركز ليزر بر روي شيار حاوي برآمدگي‌هاي ايجاد شده است.


· پرتوهاي نور از بين لايه پلي‌كربنات عبور و توسط لايه آلومينيم بازتابش خواهند شد. يك چشم الكترونيكي (Opto-electronic ) از تغييرات به وجود آمده در نور استنباطات خود را خواهد داشت. با توجه به برآمدگي‌هاي موجود در سطح ديسك، بازتابش نور منعكس شده تفاوت‌هاي موجود را مشخص و چشم الكترونيكي تغييرات حاصل از انعكاس را تشخيص خواهد داد. الكترونيك‌هاي موجود در درايو، تغييرات نور منعكس شده را به منظور خواندن بيت‌ها، تفسير مي‌نمايد.


· مشكل‌ترين بخش سيستم فوق نگهداري پرتوهاي نور در مركزيت شيارهاي داده است. عمليات فوق بر عهده «سيستم ردياب» است. سيستم فوق مادامي كه CD خوانده مي‌شود، به صورت پيوسته ليزر را حركت و آن را از مركز ديسك دور خواهد كرد. به موازات حركت خطي فوق، موتور مربوطه (Spindle motor) مي‌بايست سرعت CD را كاهش داده تا در هر مقطع زماني، اطلاعات با يك نسبت ثابت از سطح ديسك خوانده شوند.




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




منبع مقاله


عنوان اصلی مقاله همه چیز در باره CD : اطلاعاتتان را كجا ذخيره مي‌كنيد؟


نویسنده مقاله : ياشار بهمند- حيات‌نو