قرص مضغوط

📅 آخر تحديث: ٢٤ يوليو ٢٠٢٦
✍️ نُشر في: ٢٤ يوليو ٢٠٢٦
📷 يحتوي على 5 صور
الموسوعة الحرة

قرص CD-ROM ( يُلفظ / ˌsiːdiːˈrɒm / ، وهو اختصار لـ " ذاكرة القراءة فقط للقرص المضغوط" ) هو نوع من ذاكرة القراءة فقط، ويتكون من قرص مضغوط ضوئي مُسبق الضغط يحتوي على بيانات يمكن لأجهزة الكمبيوتر قراءتها، ولكن لا يمكن الكتابة عليها أو مسحها. بعض أقراص CD، التي تُسمى الأقراص المضغوطة المُحسّنة ، تحتوي على بيانات الكمبيوتر وملفات صوتية، حيث يمكن تشغيل الملفات الصوتية على مشغل أقراص CD ، بينما لا يمكن استخدام البيانات (مثل البرامج أو الفيديو الرقمي) إلا على جهاز كمبيوتر (مثل أقراص CD-ROM الخاصة بأجهزة الكمبيوتر بتنسيق ISO 9660 [ 2 ] ).

خلال تسعينيات القرن الماضي وبداية الألفية الجديدة، شاع استخدام أقراص CD-ROM لتوزيع البرامج والبيانات لأجهزة الكمبيوتر وأجهزة ألعاب الفيديو من الجيل الخامس . وبدأت أقراص DVD والتحميل الرقمي يحلان محل أقراص CD-ROM في هذه الأدوار بدءًا من أوائل الألفية الجديدة، وأصبح استخدام أقراص CD-ROM للبرامج التجارية نادرًا الآن.

تاريخ

أُجريت أولى الدراسات النظرية حول تخزين البيانات على الأقراص الضوئية على يد باحثين مستقلين في الولايات المتحدة، من بينهم ديفيد بول جريج (1958) وجيمس راسل (1965-1975). وعلى وجه الخصوص، استُخدمت براءات اختراع جريج كأساس لمواصفات قرص الليزر (LaserDisc) الذي طُوّر بالتعاون بين شركتي MCA وفيليبس بعد أن اشترت MCA براءات اختراع جريج، بالإضافة إلى الشركة التي أسسها، جاوس إلكتروفيزيكس (Gauss Electrophysics). [ 3 ] وكان قرص الليزر (LaserDisc) السلف المباشر للقرص المضغوط (CD)، مع اختلاف رئيسي يتمثل في أن قرص الليزر كان يُشفّر المعلومات من خلال عملية تناظرية، بينما استخدم القرص المضغوط التشفير الرقمي.

قام توشي دوي وكيس شوهامر إمينك، ضمن فريق عمل مشترك بين شركتي سوني وفيليبس ، بعملٍ محوري في رقمنة القرص الضوئي خلال الفترة 1979-1980. [ 4 ] وكانت النتيجة قرص الصوت الرقمي المضغوط (CD-DA)، الذي تم تحديده عام 1980. لاحقًا، صُمم قرص CD-ROM كامتداد لقرص CD-DA، وتم تكييف هذا التنسيق لاستيعاب أي نوع من البيانات الرقمية، بسعة تخزين أولية تبلغ 553 ميجابايت . [ 5 ] وضعت سوني وفيليبس المعيار التقني الذي يُحدد تنسيق قرص CD-ROM عام 1983، [ 6 ] فيما عُرف لاحقًا باسم " الكتاب الأصفر" . أُعلن عن قرص CD-ROM عام 1984 [ 7 ] وقدمته شركتا دينون وسوني في أول معرض كومدكس الياباني للحاسوب عام 1985. [ 8 ] أُطلق أول محرك أقراص CD-ROM للجمهور، وهو CM 100 ، في يوليو 1985 من قِبل شركة فيليبس. [ 9 ] [ 10 ] [ 11 ] في نوفمبر 1985، اجتمع عدد من المشاركين في صناعة الحواسيب، بما في ذلك مايكروسوفت وفيليبس وسوني وآبل وشركة ديجيتال إكويبمنت ، لوضع مواصفات لتحديد تنسيق نظام الملفات لأقراص CD-ROM. [ 12 ] نُشرت المواصفات الناتجة ، والتي سُميت بتنسيق هاي سييرا، في مايو 1986. [ 12 ] وفي نهاية المطاف ، تم توحيدها، مع بعض التغييرات، كمعيار ISO 9660 في عام 1988. وكان من أوائل المنتجات التي أُتيحت للجمهور على أقراص CD-ROM موسوعة غرولير الأكاديمية ، التي عُرضت في مؤتمر مايكروسوفت لأقراص CD-ROM في مارس 1986. [ 12 ]

بدأ استخدام أقراص CD-ROM في أجهزة ألعاب الفيديو المنزلية مع جهاز PC Engine CD-ROM 2 (TurboGrafx-CD) عام 1988، بينما أصبحت محركات أقراص CD-ROM متاحة لأجهزة الكمبيوتر المنزلية بحلول نهاية ثمانينيات القرن الماضي. في عام 1990، عرضت شركة Data East لوحة نظام ألعاب تدعم أقراص CD-ROM، على غرار ألعاب الفيديو بتقنية LaserDisc في ثمانينيات القرن الماضي ، ولكن مع بيانات رقمية، مما يتيح مرونة أكبر من ألعاب LaserDisc القديمة. [ 13 ] بحلول أوائل عام 1990، بيع حوالي 300,000 محرك أقراص CD-ROM في اليابان، بينما كان يتم إنتاج 125,000 قرص CD-ROM شهريًا في الولايات المتحدة. [ 14 ] بعض أجهزة الكمبيوتر التي تم تسويقها في التسعينيات كانت تُسمى أجهزة كمبيوتر " متعددة الوسائط " لأنها كانت مزودة بمحرك أقراص CD-ROM، مما سمح بنقل مئات الميغابايت من بيانات الفيديو والصور والصوت. كان أول حاسوب محمول مزود بمحرك أقراص CD-ROM مدمج كخيار إضافي هو جهاز CF-V21P من باناسونيك عام 1993 ؛ إلا أن هذا المحرك كان يدعم فقط أقراص mini CD  التي يصل قطرها إلى 3.5 بوصة. [ 15 ] : 111 أما أول حاسوب محمول يدعم الأقراص القياسية بقطر 4.7 بوصة فكان جهاز ThinkPad 755CD من آي بي إم عام 1994. [ 16 ]

في مشغلات الأقراص الصوتية المدمجة القديمة التي صدرت قبل ظهور أقراص CD-ROM، كانت البيانات الثنائية الخام لأقراص CD-ROM تُشغَّل كضوضاء. ولحل هذه المشكلة، تحتوي قناة الترميز الفرعي Q على علامة "بيانات" في مناطق القرص التي تحتوي على بيانات حاسوبية بدلاً من الصوت القابل للتشغيل. تُوجِّه علامة البيانات مشغلات الأقراص المدمجة لكتم الصوت. [ 17 ] [ 18 ]

أقراص CD-ROM

وسائط

قرص مضغوط في درج محرك أقراص مضغوطة مفتوح جزئيًا.

تتشابه أقراص CD-ROM في مظهرها مع أقراص الصوت ، ويتم تخزين البيانات واسترجاعها بطريقة مشابهة جدًا (مع اختلافها فقط في معايير تخزين البيانات). تُصنع الأقراص من قرص بلاستيكي  من البولي كربونات بسماكة 1.2 مم ، مع طبقة رقيقة من الألومنيوم لتكوين سطح عاكس. يبلغ قطر قرص CD-ROM الأكثر شيوعًا 120 مم، على الرغم من وجود معيار Mini CD الأصغر بقطر 80 مم، بالإضافة إلى أقراص مدمجة بأشكال وأحجام غير قياسية متعددة (مثل الأقراص بحجم بطاقة العمل ).  

تُخزَّن البيانات على القرص على شكل سلسلة من التجاويف المجهرية تُسمى "حفرًا"، وتُسمى الفراغات بينها "أسطحًا". يُسلَّط شعاع ليزر على السطح العاكس للقرص لقراءة نمط الحفر والأسطح. ولأن عمق الحفر يتراوح بين ربع وسدس طول موجة ضوء الليزر المستخدم في قراءة القرص، فإن طور الشعاع المنعكس ينزاح بالنسبة للشعاع الوارد، مما يُسبب تداخلًا هدّامًا ويُقلل من شدة الشعاع المنعكس. ثم تُحوَّل هذه البيانات إلى بيانات ثنائية .

معيار

تُستخدم عدة صيغ لتخزين البيانات على الأقراص المدمجة، والمعروفة باسم " كتب قوس قزح" . يُحدد " الكتاب الأصفر" ، الذي أُنشئ عام 1983، [ 6 ] [ 19 ] مواصفات أقراص CD-ROM، التي تم توحيدها عام 1988 كمعيار ISO / IEC 10149 [ 1 ] ، وفي عام 1989 كمعيار ECMA -130 [ 20 ] . يعتمد معيار CD-ROM على معيار CD-DA الأصلي الموجود في " الكتاب الأحمر " الخاص بالصوت على الأقراص المدمجة. وتُحدد معايير أخرى، مثل " الكتاب الأبيض" لأقراص الفيديو المدمجة ، صيغًا إضافية بناءً على مواصفات CD-ROM. لا يتوفر " الكتاب الأصفر" نفسه مجانًا، ولكن يمكن تنزيل المعايير مع المحتوى المقابل مجانًا من ISO أو ECMA.

توجد عدة معايير تحدد كيفية تنظيم ملفات البيانات على قرص مضغوط (CD-ROM). يحدد معيار ISO 9660 نظام الملفات القياسي لأقراص CD-ROM. أما معيار ISO 13490 فهو تطوير لهذا المعيار، حيث يضيف دعمًا للأقراص غير المتسلسلة التي تُكتب مرة واحدة أو تُعاد كتابتها، مثل أقراص CD-R و CD-RW ، بالإضافة إلى دعم جلسات متعددة . صُمم معيار ISO 13346 لمعالجة معظم أوجه القصور في معيار ISO 9660، [ 21 ] وتطورت مجموعة فرعية منه إلى تنسيق UDF ، الذي اعتُمد لأقراص DVD . صدرت مواصفات قرص مضغوط قابل للتشغيل، يُسمى El Torito ، في يناير 1995، لجعل القرص المضغوط يُحاكي القرص الصلب أو القرص المرن .

التصنيع

تُنتج أقراص CD-ROM المضغوطة مسبقًا بكميات كبيرة من خلال عملية ختم، حيث يُصنع قرص زجاجي رئيسي ويُستخدم لصنع قوالب الختم، والتي بدورها تُستخدم لتصنيع نسخ متعددة من القرص النهائي مع وجود الحفر مسبقًا. أما أقراص CD-R وأقراص CD-RW فتُصنع بطريقة مختلفة، حيث تُسجل البيانات عليها بواسطة ليزر يُغير خصائص صبغة أو مادة انتقال طوري في عملية تُعرف غالبًا باسم " الحرق ".

تنسيق القرص المضغوط

تتبع البيانات المخزنة على أقراص CD-ROM تقنيات ترميز بيانات الأقراص المضغوطة القياسية الموضحة في مواصفات الكتاب الأحمر (المحددة أصلاً لأقراص الصوت المضغوطة فقط). ويشمل ذلك ترميز ريد-سولومون المتداخل (CIRC)، [ 22 ] وتعديل 8-14 (EFM)، واستخدام الحفر والمسافات لترميز البتات على السطح المادي للقرص المضغوط.

تُستمدّ هياكل تجميع البيانات على قرص CD-ROM من الكتاب الأحمر . وكما هو الحال في أقراص الصوت المضغوطة (CD-DA)، يحتوي قطاع قرص CD-ROM على 2352 بايت من بيانات المستخدم، مُكوّنة من 98 إطارًا، يتألف كل منها من 33 بايت (24 بايت لبيانات المستخدم، و8 بايت لتصحيح الأخطاء، وبايت واحد للرمز الفرعي). وعلى عكس أقراص الصوت المضغوطة، فإن البيانات المُخزّنة في هذه القطاعات تُطابق أي نوع من البيانات الرقمية، وليس عينات صوتية مُشفّرة وفقًا لمواصفات أقراص الصوت المضغوطة. ولتنظيم هذه البيانات ومعالجتها وحمايتها، يُحدّد معيار CD-ROM نمطين للقطاعات، النمط 1 والنمط 2، واللذان يصفان تخطيطين مختلفين للبيانات داخل القطاع. [ 2 ] يحتوي المسار ( مجموعة من القطاعات) داخل قرص CD-ROM على قطاعات من النمط نفسه فقط، ولكن في حال وجود مسارات متعددة على قرص CD-ROM، يُمكن أن يكون لكل مسار قطاعاته بنمط مختلف عن بقية المسارات. كما يُمكن أن تتعايش هذه القطاعات مع مسارات أقراص الصوت المضغوطة، كما هو الحال في أقراص CD ذات النمط المختلط .

هيكل القطاع

يستخدم كل من قطاعي الوضع 1 والوضع 2 أول 16 بايت لمعلومات الترويسة ، لكنهما يختلفان في الـ 2336 بايت المتبقية بسبب استخدام بايتات تصحيح الأخطاء . على عكس قرص الصوت المضغوط، لا يمكن لقرص CD-ROM الاعتماد على إخفاء الأخطاء عن طريق الاستيفاء ؛ إذ يتطلب الأمر موثوقية أعلى للبيانات المسترجعة. ولتحقيق تحسين في تصحيح الأخطاء واكتشافها، يُضيف الوضع 1، المستخدم في الغالب للبيانات الرقمية، رمز فحص التكرار الدوري (CRC) ذي 32 بت لاكتشاف الأخطاء، وطبقة ثالثة من تصحيح أخطاء ريد-سولومون [ n 1 ] باستخدام رمز شبيه بضرب ريد-سولومون (RSPC). وبالتالي، يحتوي الوضع 1 على 288 بايت لكل قطاع لاكتشاف الأخطاء وتصحيحها، مما يترك 2048 بايت لكل قطاع متاحة للبيانات. أما الوضع 2، وهو الأنسب لبيانات الصور أو الفيديو (حيث قد تكون الموثوقية التامة أقل أهمية)، فلا يحتوي على بايتات إضافية لاكتشاف الأخطاء أو تصحيحها، وبالتالي يحتوي على 2336 بايت متاحة للبيانات لكل قطاع. كلا الوضعين، مثل الأقراص الصوتية المدمجة، لا يزالان يستفيدان من الطبقات الدنيا لتصحيح الأخطاء على مستوى الإطار. [ 23 ]

قبل تخزينها على قرص باستخدام التقنيات المذكورة أعلاه، يتم تشفير كل قطاع من قطاعات القرص المضغوط لمنع ظهور أنماط إشكالية. [ 20 ] ثم تخضع هذه القطاعات المشفرة لنفس عملية التشفير الموضحة في الكتاب الأحمر ليتم تخزينها في النهاية على قرص مضغوط.

يوضح الجدول التالي مقارنة بين بنية القطاعات في أقراص CD-DA وأقراص CD-ROM: [ 20 ]

شكل← بنية قطاع بحجم 2352 بايت →
قرص مضغوط صوتي رقمي:2352 (صوت رقمي)
وضع القرص المضغوط 1:12 (نمط التزامن)3 (العنوان)1 (الوضع، 0x01)2048 (بيانات)4 (اكتشاف الأخطاء)8 (محجوز، صفر)276 (تصحيح خطأ)
وضع القرص المضغوط 2:12 (نمط التزامن)3 (العنوان)1 (الوضع، 0x02)2336 (بيانات)

يبلغ معدل نقل البيانات الصافي لمحرك أقراص CD-ROM من النوع Mode-1، مقارنةً بمعايير الصوت CD-DA، 44100  هرتز × 16 بت/عينة × قناتين × 2048 / 2352 / 8 = 150 كيلوبايت/ثانية (150 × 2^ 10 ). تُعرَّف هذه القيمة، 150 كيلوبايت/ثانية، بأنها "سرعة 1×". لذا، بالنسبة لمحركات أقراص CD-ROM من النوع Mode-1، يقرأ محرك أقراص CD-ROM بسرعة 1× ما يعادل 75 قطاعًا متتاليًا في الثانية (150/2).

مدة تشغيل القرص المضغوط القياسي 74 دقيقة، أو 4440 ثانية، موزعة على 333000 قطاع . لذا، تبلغ السعة الصافية لقرص CD-ROM من النوع الأول 650 ميجابايت (650 × 20 ) . أما بالنسبة للأقراص المضغوطة التي مدتها 80 دقيقة، فتبلغ السعة 703 ميجابايت.

ملحق القرص المضغوط XA

يُعدّ CD-ROM XA امتدادًا لمعيار الكتاب الأصفر لأقراص CD-ROM، حيث يجمع بين الصوت والفيديو وبيانات الحاسوب المضغوطة، مما يسمح بالوصول إليها جميعًا في آنٍ واحد. [ 24 ] وقد صُمّم ليكون حلقة وصل بين CD-ROM و CD-i (الكتاب الأخضر/CD-التفاعلي)، ونُشر بواسطة شركتي سوني وفيليبس ، بدعم من مايكروسوفت ، في عام 1991، [ 25 ] وأُعلن عنه لأول مرة في سبتمبر 1988. [ 26 ] ويرمز "XA" إلى "البنية الموسعة".

يُعرّف قرص CD-ROM XA تخطيطين جديدين للقطاعات، يُطلق عليهما النمط 2 الشكل 1 والنمط 2 الشكل 2 (وهما يختلفان عن النمط 2 الأصلي). يُشبه النمط 2 الشكل 1 في XA بنية النمط 1 الموصوفة أعلاه، ويمكنه التداخل مع قطاعات النمط 2 الشكل 2 في XA؛ ويُستخدم للبيانات. يحتوي النمط 2 الشكل 2 في XA على 2324 بايت من بيانات المستخدم، وهو يُشبه النمط 2 القياسي ولكن مع إضافة بايتات لاكتشاف الأخطاء (مع عدم وجود تصحيح للأخطاء). ويمكنه التداخل مع قطاعات النمط 2 الشكل 1 في XA، ويُستخدم لبيانات الصوت/الفيديو. [ 23 ] تستخدم أقراص الفيديو المضغوطة ، وأقراص الفيديو المضغوطة الفائقة ، وأقراص الصور المضغوطة ، وأقراص الموسيقى المضغوطة المحسّنة، وأقراص CD-i أنماط القطاعات هذه. [ 27 ]

يوضح الجدول التالي مقارنة لبنية القطاعات في أوضاع XA لأقراص CD-ROM:

شكل← بنية قطاع بحجم 2352 بايت →
قرص مضغوط XA الوضع 2، النموذج 1:12 (نمط التزامن)3 (العنوان)1 (الوضع)8 (عنوان فرعي)2048 (بيانات)4 (اكتشاف الأخطاء)276 (تصحيح خطأ)
قرص مضغوط XA الوضع 2، النموذج 2:12 (نمط التزامن)3 (العنوان)1 (الوضع)8 (عنوان فرعي)2324 (بيانات)4 (اكتشاف الأخطاء)

صور الأقراص

عند إنشاء صورة قرص من قرص مضغوط، يمكن القيام بذلك إما في الوضع "الخام" (استخراج 2352 بايت لكل قطاع، بغض النظر عن البنية الداخلية)، أو باستخراج البيانات المفيدة فقط من القطاع (2048/2336/2352/2324 بايت حسب نوع القرص المضغوط). يكون حجم ملف صورة القرص المُنشأة في الوضع الخام دائمًا من مضاعفات 2352 بايت (حجم الكتلة). [ 28 ] تشمل تنسيقات صور الأقراص التي تخزن قطاعات القرص المضغوط الخام CCD/IMG و CUE/BIN و MDS/MDF . يعتمد حجم صورة القرص المُنشأة من البيانات الموجودة في القطاعات على نوع القطاعات المستخدمة. على سبيل المثال، إذا تم إنشاء صورة قرص مضغوط من النوع 1 باستخراج بيانات كل قطاع فقط، فسيكون حجمها من مضاعفات 2048؛ وهذا هو الحال عادةً مع صور أقراص ISO .

على قرص CD-R مدته 74 دقيقة، يُمكن تضمين صور قرص أكبر باستخدام الوضع الخام، تصل إلى 783,216,000 بايت (حوالي 747 ميجابايت) (333,000 × 2,352). هذا هو الحد الأقصى للصور الخام المُنشأة على قرص Red Book CD مدته 74 دقيقة أو ما يُقارب 650 ميجابايت. وتُعزى الزيادة البالغة 14.8% إلى حذف بيانات تصحيح الأخطاء.

سعة

يمكن لقرص CD-ROM بسهولة تخزين جميع كلمات وصور الموسوعة الورقية، بالإضافة إلى مقاطع الصوت والفيديو.

تُعبّر سعات أقراص CD-ROM عادةً باستخدام البادئات الثنائية ، مع طرح المساحة المستخدمة لبيانات تصحيح الأخطاء. [ 29 ] تعتمد سعة قرص CD-ROM على مدى قرب مسار البيانات الخارجي من الحافة الخارجية للقرص. [ 30 ] يمكن لقرص CD-ROM قياسي بقطر 120  مم وسعة 700 ميجابايت أن يستوعب فعليًا حوالي 703 ميجابايت من البيانات مع تصحيح الأخطاء (أو 847 ميجابايت إجمالاً). في المقابل، يمكن لقرص DVD-ROM أحادي الطبقة أن يستوعب 4.7 جيجابايت (4.7 × 10⁹ بايت ) من البيانات المحمية من الأخطاء، أي أكثر من 6 أقراص CD-ROM.

سعات أنواع الأقراص المدمجة (الأقراص ذات 90 و 99 دقيقة ليست قياسية)
يكتبالقطاعاتالحد الأقصى لحجم البيانات (الوضع 1)الحد الأقصى لحجم الصوتوقت
MiB (2 20 )ميجابايت (10 6 )(MiB) ( دقيقة )
8  سم94,500184.570193.536211.96721
553 ميجابايت283,500553.711580.608635.90263
650 ميجابايت333,000650.391681.984746.93374
700 ميجابايت360,000703.125737.280807.49580
800 ميجابايت405,000791.016829.440908.43290
900 ميجابايت445,500870.117912.384999.27599
قيم الميبيبايت (MiB) والدقائق (min) دقيقة؛ أما قيم الميجابايت (MB) فهي تقريبية.

محركات أقراص CD-ROM

صورة لنظام الليزر المفكك لمحرك أقراص CD-ROM
تتيح حركة الليزر إمكانية القراءة في أي موضع من القرص المضغوط.
نظام الليزر لمحرك أقراص CD-ROM

تُقرأ أقراص CD-ROM باستخدام محركات أقراص CD-ROM. يمكن توصيل محرك أقراص CD-ROM بالكمبيوتر عبر واجهة PATA أو SCSI أو SATA أو FireWire أو USB ، أو واجهة خاصة مثل واجهة Panasonic CD أو معايير LMSI/Philips أو Sony أو Mitsumi. ويمكن لجميع محركات أقراص CD-ROM الحديثة تقريبًا تشغيل أقراص الصوت (بالإضافة إلى أقراص الفيديو CD وغيرها من معايير البيانات) عند استخدامها مع البرنامج المناسب.

الليزر والبصريات

تستخدم محركات الأقراص المضغوطة (CD-ROM) صمامًا ليزريًا يعمل بالأشعة تحت الحمراء القريبة بطول موجي 780 نانومتر . يتم توجيه شعاع الليزر إلى القرص عبر وحدة تتبع كهروضوئية، والتي بدورها تكتشف ما إذا كان الشعاع قد انعكس أو تشتت.

أسعار التحويل

أعمال أصلية

تُصنّف محركات أقراص CD-ROM وفقًا لعامل سرعة نسبي لأقراص الموسيقى. إذا قُرئ قرص CD-ROM من النوع Mode 1 بنفس سرعة دوران قرص الصوت ، فإن معدل نقل البيانات يبلغ 150 كيلوبايت/ثانية، ويُشار إليه عادةً بـ "1×" (مع سرعة خطية ثابتة، اختصارًا "CLV" ). عند هذا المعدل، يتحرك المسار أسفل بقعة الليزر بسرعة 1.2  متر/ثانية تقريبًا. وللحفاظ على هذه السرعة الخطية أثناء تحرك رأس القراءة/الكتابة إلى مواضع مختلفة، تتغير السرعة الزاوية من 500 دورة في الدقيقة تقريبًا عند الحافة الداخلية إلى 200 دورة في الدقيقة عند الحافة الخارجية. يختلف تصنيف سرعة 1× لأقراص CD-ROM (150 كيلوبايت/ثانية) عن تصنيف سرعة 1× لأقراص DVD (1.32 ميجابايت/ثانية).

تطورات السرعة

عند زيادة سرعة دوران القرص، يمكن نقل البيانات بمعدلات أعلى. على سبيل المثال، محرك أقراص CD-ROM الذي يقرأ بسرعة 8× يدور القرص بسرعة تتراوح بين 1600 و4000 دورة في الدقيقة، مما يعطي سرعة خطية تبلغ 9.6  متر/ثانية ومعدل نقل بيانات يصل إلى 1200 كيلوبايت/ثانية. عند سرعات أعلى من 12×، تقرأ معظم محركات الأقراص بسرعة زاوية ثابتة (CAV، عدد دورات ثابت في الدقيقة) بحيث لا يتغير دوران المحرك أثناء تحرك رأس القراءة/الكتابة على القرص. في وضع CAV، يشير الرقم "×" إلى معدل النقل عند الحافة الخارجية للقرص، حيث يكون في أقصى قيمة له. كان يُعتقد أن 20× هي السرعة القصوى بسبب القيود الميكانيكية، إلى أن قدمت شركة سامسونج للإلكترونيات محرك الأقراص SCR-3230، وهو محرك أقراص CD-ROM بسرعة 32× يستخدم نظام محامل كروية لموازنة القرص الدوار داخل المحرك، مما يقلل الاهتزاز والضوضاء. في عام 2004، كانت أسرع سرعة نقل بيانات متاحة آنذاك حوالي 52× أو 10400 دورة في الدقيقة و7.62 ميجابايت/ثانية. وتُحدَّد سرعات الدوران الأعلى بمتانة بلاستيك البولي كربونات المُصنَّع منه الأقراص. عند سرعة 52×، تبلغ السرعة الخطية للجزء الخارجي من القرص حوالي 65  مترًا/ثانية. مع ذلك، يُمكن تحقيق تحسينات باستخدام وحدات التقاط ليزر متعددة، كما هو الحال في جهاز Kenwood TrueX 72× الذي يستخدم سبعة أشعة ليزر وسرعة دوران تبلغ حوالي 10×.

صدر أول محرك أقراص بسرعة 12× في أواخر عام 1996. [ 31 ] عند تجاوز سرعة 12×، تظهر مشاكل تتعلق بالاهتزاز والحرارة. توفر محركات الأقراص ذات السرعة الخطية الثابتة (CAV) سرعات تصل إلى 30× عند الحافة الخارجية للقرص مع نفس سرعة الدوران لمحرك أقراص قياسي ( سرعة خطية ثابتة ، CLV) بسرعة 12×، أو 32× مع زيادة طفيفة. ومع ذلك، نظرًا لطبيعة محركات CAV (حيث لا تزال السرعة الخطية عند الحافة الداخلية 12× فقط، وتزداد تدريجيًا بين السرعات)، فإن الزيادة الفعلية في الإنتاجية أقل من 30/12؛ في الواقع، حوالي 20× كمعدل وسطي لقرص ممتلئ تمامًا، وأقل من ذلك لقرص ممتلئ جزئيًا.

القيود الجسدية

بسبب مشاكل الاهتزاز، نتيجةً لمحدودية التناظر والقوة الممكنة في الوسائط المنتجة بكميات كبيرة، لم تشهد سرعات محركات أقراص CD-ROM زيادةً كبيرةً منذ أواخر التسعينيات. بعد مرور أكثر من عشر سنوات، تتراوح سرعات المحركات المتوفرة عادةً بين 24× (للوحدات النحيفة والمحمولة، بسرعة دوران 10×) و52× (عادةً ما تكون لوحدات CD ووحدات القراءة فقط، بسرعة دوران 21×)، وتستخدم جميعها تقنية CAV لتحقيق سرعاتها القصوى المعلنة، مع شيوع سرعات تتراوح بين 32× و48×. ومع ذلك، قد تتسبب هذه السرعات في ضعف القراءة (نظرًا لتطور تقنية تصحيح أخطاء المحرك بشكل كبير)، بل وحتى في تحطيم الوسائط رديئة الصنع أو التالفة ماديًا، حيث تتسع الشقوق الصغيرة بسرعة لتتحول إلى كسور كارثية عند تعرضها لإجهاد مركزي بسرعة 10000-13000 دورة في الدقيقة (أي 40-52× CAV). كما تُنتج سرعات الدوران العالية ضوضاءً غير مرغوب فيها ناتجة عن اهتزاز القرص، وتدفق الهواء، ومحرك المغزل نفسه. تسمح معظم محركات الأقراص في القرن الحادي والعشرين بأوضاع السرعة المنخفضة القسرية (عن طريق استخدام برامج مساعدة صغيرة) من أجل السلامة أو القراءة الدقيقة أو الصمت، وستعود تلقائيًا إلى الوضع السابق إذا تمت مواجهة العديد من أخطاء القراءة المتسلسلة وإعادة المحاولات.

حلول بديلة

تم تجربة طرق أخرى لتحسين سرعة القراءة، مثل استخدام حزم ضوئية متعددة، وزيادة الإنتاجية إلى 72 ضعفًا مع سرعة دوران 10 أضعاف، ولكن إلى جانب تقنيات أخرى مثل وسائط التسجيل التي تتراوح مدتها بين 90 و99 دقيقة، وتقنية GigaRec ، ومسجلات الأقراص المدمجة ذات الكثافة المزدوجة ( معيار الكتاب الأرجواني )، فقد تضاءلت فائدتها مع ظهور محركات أقراص DVD-ROM الاستهلاكية القادرة على سرعات ثابتة تعادل 36 ضعفًا لسرعة أقراص CD-ROM (4 أضعاف سرعة DVD) أو أعلى. علاوة على ذلك، مع إمكانية قراءة قرص CD-ROM بسعة 700 ميجابايت بالكامل في أقل من 2.5 دقيقة بسرعة 52 ضعفًا لسرعة CAV، فإن الزيادة في معدل نقل البيانات الفعلي تتضاءل أهميتها على سرعة محرك الأقراص الفعالة الإجمالية عند أخذها في الاعتبار مع عوامل أخرى مثل التحميل/التفريغ، والتعرف على الوسائط، وسرعة بدء/إيقاف الدوران، وأوقات البحث العشوائي، مما يؤدي إلى انخفاض كبير في العائد على الاستثمار في التطوير. وقد لوحظ تأثير مماثل للتصنيف الطبقي في تطوير أقراص DVD حيث استقرت السرعة القصوى عند 16× CAV (مع حالات استثنائية بين 18× و22×) والسعة عند 4.3 و8.5 جيجابايت (طبقة واحدة وطبقتين)، مع تلبية احتياجات السرعة والسعة الأعلى بواسطة محركات أقراص Blu-ray.

تصنيفات السرعة

تُباع محركات الأقراص المضغوطة القابلة للتسجيل عادةً بثلاث سرعات مختلفة: سرعة للكتابة لمرة واحدة، وسرعة لإعادة الكتابة، وسرعة للقراءة فقط. وتُدرج السرعات عادةً بهذا الترتيب؛ أي أن محرك أقراص مضغوطة 12×/10×/32× يمكنه الكتابة على أقراص CD-R بسرعة 12× (1.76 ميجابايت/ثانية)، والكتابة على أقراص CD-RW بسرعة 10× (1.46 ميجابايت/ثانية)، والقراءة من الأقراص المضغوطة بسرعة 32× (4.69 ميجابايت/ثانية)، إذا كان المعالج وبرنامج تشغيل الوسائط يدعمان هذه السرعات العالية.

جدول السرعة

سرعات نقل البيانات الشائعة لمحركات الأقراص المضغوطة
التحويلاتكيلوبايت/ثانيةميغابت/ثانيةميجابايت/ثانية [ ن 2 ]عدد دورات المحرك في الدقيقة (من الحافة الخارجية إلى الحافة الداخلية)
1×1501.22880.146200–530 [ 32 ] [ 33 ]
2×3002.45760.293400–1060
4×6004.91520.586800–2120
8×12009.83041.171600–4240
10×150012.2881.462000–5300
12×180014.74561.762400–6360
20×1200–3000حتى 24.576حتى 2.934000 ( CAV )
24×1440–3600حتى 29.491حتى 3.514800 ( CAV )
32×1920–4800حتى 39.3216حتى 4.696400 ( CAV )
36×2160–5400حتى 44.2368حتى 5.277200 ( CAV )
40×2400–6000حتى 49.152حتى 5.868000 ( CAV )
48×2880–7200حتى 58.9824حتى 7.039600 ( CAV )
52×3120–7800حتى 63.8976حتى 7.6210,400 ( CAV )
56×3360–8400حتى 68.8128حتى 8.2011200 ( CAV ) [ 34 ]
72×6750–10800حتى 88.4736حتى 10.52700 (متعدد الحزم) [ 35 ] [ 36 ]

في إحدى حلقات برنامج "ميثباسترز" عام 2003، ورد خطأً أن القرص المضغوط الذي يدور بسرعة "52×" يدور بسرعة 30,000 دورة في الدقيقة. [ 37 ] ويعود هذا الخطأ إلى افتراض سرعة خطية تبلغ 52× عند الحافة الداخلية لمنطقة البيانات في القرص، وهي سرعة تصل بالفعل إلى سرعات خطيرة تتجاوز 25,000 دورة في الدقيقة، ولذلك لا تدور محركات الأقراص الضوئية الأقراص بهذه السرعة. في الواقع، تبلغ سرعة "52×" حوالي 10,000 دورة في الدقيقة ، حيث تُعلن محركات الأقراص بسرعاتها الزاوية . تُقاس السرعة الزاوية بالسرعة الخطية عند الحافة الخارجية للقرص، حيث تكون السرعة الخطية (وبالتالي معدل نقل البيانات) أعلى بحوالي 2.5 مرة من السرعة عند الحافة الداخلية لمنطقة البيانات. [ 32 ]

يستخدم موزعو البرامج، وخاصةً موزعي ألعاب الكمبيوتر، أنظمة حماية متنوعة لمنع تشغيل البرامج من أي وسائط تخزين أخرى غير أقراص CD-ROM الأصلية. يختلف هذا نوعًا ما عن حماية أقراص الصوت المضغوطة ، حيث تُطبّق الحماية عادةً على كلٍّ من وسائط التخزين والبرنامج نفسه. قد يحتوي قرص CD-ROM نفسه على قطاعات "ضعيفة" لجعل نسخ القرص أكثر صعوبة، وبيانات إضافية قد يصعب أو يستحيل نسخها إلى قرص CD-R أو صورة قرص، ولكن يتحقق البرنامج من وجودها في كل مرة يُشغّل فيها للتأكد من وجود قرص أصلي وليس نسخة غير مصرح بها في محرك أقراص CD-ROM الخاص بالكمبيوتر.

تشجع صناعة الموسيقى مصنعي أقراص التسجيل ( CD-R أو CD-RW ) على ضمان احتواء كل محرك أقراص ينتجونه على مُعرّف فريد، يُشفّر بواسطة المحرك على كل قرص يسجله: رمز تعريف المُسجّل (RID). [ 38 ] وهذا يُقابل رمز تعريف المصدر (SID)، وهو رمز مكون من ثمانية أحرف يبدأ بـ " IFPI " ويُطبع عادةً على الأقراص التي تنتجها مصانع تسجيل الأقراص المدمجة.

انظر أيضاً

ملحوظات

  1. ↑ يحتوي نظام تصحيح الأخطاء CIRC المستخدم في تنسيق الصوت على الأقراص المضغوطة على طبقتين متداخلتين.
  2. ↑ إلى ثلاثة أرقام معنوية .

مراجع

  1. 1 2 المنظمة الدولية للمقاييس (1995). "ISO/IEC 10149:1995 - تكنولوجيا المعلومات - تبادل البيانات على أقراص البيانات الضوئية للقراءة فقط 120 مم (CD-ROM)" . مؤرشف من الأصل بتاريخ 15 يناير 2019. تم الاطلاع عليه بتاريخ 6 أغسطس 2010 .
  2. 1 2 "معايير الكتاب الأصفر للأقراص المدمجة" . mediatechnics.com . مؤرشف من الأصل بتاريخ 21-05-2019 . تم الاطلاع عليه بتاريخ 16-11-2015 .
  3. ↑ «اختُرع القرص الضوئي بواسطة ديفيد بول جريج عام 1958» . targetstudy.com . تاريخ الاطلاع: 2020-07-06 .
  4. ↑ "شانون، بيتهوفن، والقرص المضغوط" . exp-math.uni-essen.de . مؤرشف من الأصل بتاريخ 18-03-2015.
  5. ↑ "تحديث أقراص الفيديو، المجلدات 1-3" . 1982. ص 13. 
  6. 1 2 "InfoWorld المجلد 16، العدد 23" . InfoWorld . 6 يونيو 1994. ص 88. تم الاطلاع عليه في 25 مارس 2020 . 
  7. ↑ "1983 | التسلسل الزمني لتاريخ الحاسوب | متحف تاريخ الحاسوب" . computerhistory.org . تم الاطلاع عليه بتاريخ 2020-07-06 .
  8. ↑ أجهزة الكمبيوتر الشخصية اليابانية (1985) (14:20)، سجلات الكمبيوتر
  9. ↑ فاجان، ماري (24 يوليو 1985). "فيليبس تتحرك في سوق الأقراص المدمجة" . مجلة إلكترونيكس ويكلي . العدد 1277. مجموعة متروبوليس الدولية. ص 44 - عبر غيل.  
  10. ↑ بورتر، جيم (أكتوبر 1999). "20 عامًا من الإنجازات البارزة في مجال التخزين" . مجلة مراجعة تكنولوجيا الحاسوب . المجلد 19، العدد 10. إنتاج ويست وورلد. ص 30 - عبر غيل.   
  11. ↑ فابر، ليز دبليو. (2015). "الأقراص المدمجة". في فريدريك إف. ويرري؛ جولييت بي. شور (محرران). موسوعة سيج للاقتصاد والمجتمع . منشورات سيج. ص 315-317 . ISBN  9781506300887– عبر كتب جوجل.
  12. 1 2 3 ماهر، جيمي (30 سبتمبر 2016). "ثورة بطيئة الحركة" .
  13. ↑ "حديث الساعة! المزيد من الثورة" . ريبلاي . المجلد 16، العدد 6. مارس 1991. ص 3.   
  14. ↑ "تقرير خاص: حقيقة من حقائق الحياة" . إعادة التشغيل . المجلد 15، العدد 5. فبراير 1990. الصفحات 48-49 .   
  15. ↑ أنتوني، روبرت س. (24 يناير 1995). "أجهزة الكمبيوتر المحمولة الملونة: قوة التنقل" . مجلة الكمبيوتر الشخصي . 14 ( 2). زيف-ديفيس: 108-181 - عبر كتب جوجل.
  16. ↑ زيمرمان، مايكل ر. (26 سبتمبر 1994). "جهاز ThinkPad الجديد سيحتوي على محرك أقراص مدمجة مدمج" . مجلة PC Week . 11 (38). زيف-ديفيس: 6 – عبر غيل.
  17. ↑ معيار ECMA-130، الإصدار الثاني - يونيو 1996 - تبادل البيانات على أقراص البيانات الضوئية للقراءة فقط 120 مم (CD-ROM) - 22.3 ضبط قناة q
  18. ↑ معيار IEC 60908-1999 لتسجيل الصوت - نظام الصوت الرقمي على القرص المضغوط - 17.5 قناة Q
  19. ↑ "وقائع المؤتمر السنوي الخامس لمكتبات الإيداع الفيدرالية" . مكتب الطباعة الحكومي الأمريكي. 15-18 أبريل 1996. ص 11. تم الاطلاع عليه في 10 فبراير 2022 . 
  20. 1 2 3 "تبادل البيانات على أقراص البيانات الضوئية للقراءة فقط 120 مم (CD-ROM)" . ECMA . يونيو 1996. تم الاسترجاع في 26 أبريل 2009 .
  21. ↑ "إعلان ميلاد: ISO/IEC 13346 وISO/IEC 13490" . Standards.com. 9 فبراير 1996. مؤرشف من الأصل بتاريخ 14 سبتمبر 2018. تم الاطلاع عليه بتاريخ 23 سبتمبر 2013 .
  22. ↑ "مشغل الأقراص الصوتية المدمجة" . مفاهيم الفيزياء الفائقة . مؤرشف من الأصل في 13 مارس 2024.
  23. 1 2 ماكفادين، آندي (20 ديسمبر 2002). "ما هو XA؟ CDPLUS؟ CD-i؟ MODE1 مقابل MODE2؟ كتاب أحمر/أصفر/أزرق؟" . أسئلة وأجوبة حول الأقراص المدمجة القابلة للتسجيل . مؤرشف من الأصل في 2 أكتوبر 2019. تم الاطلاع عليه في 4 مايو 2008 .
  24. ↑ ما هي أوضاع CD-ROM 1 و2 وXA؟ مؤرشف بتاريخ 26 يناير 2013 في Wayback Machine ، دعم تخزين سوني
  25. ↑ "ما هو الكتاب الأصفر؟" . Searchstorage.techtarget.com. مؤرشف من الأصل بتاريخ 17-10-2018 . تم الاطلاع عليه بتاريخ 23-09-2013 .
  26. ↑ "الجهات الفاعلة في الصناعة تتبنى مناهج متنوعة لتكنولوجيا الوسائط المتعددة" . إنفو وورلد . 16-01-1989.
  27. ↑ "دعم Gateway - ما هو CD-ROM/XA؟" . Support.gateway.com. مؤرشف من الأصل بتاريخ 24-01-2003 . تم الاطلاع عليه بتاريخ 23-09-2013 .
  28. ↑ "الأسئلة الشائعة حول الوسائط البصرية" (ملف PDF) . مؤرشف من النسخة الأصلية (ملف PDF) بتاريخ 22-10-2006 . تم الاطلاع عليه بتاريخ 06-01-2007 .
  29. ↑ "تقنية الأقراص المدمجة" (ملف PDF) . مشاريع الهوايات - تعلم، ابنِ، وأبهر . مؤرشف (ملف PDF) من الأصل بتاريخ 16 ديسمبر 2024.
  30. ↑ هالفيل، توم ر. (أكتوبر 1996). "أقراص مدمجة لعصر الجيجابايت" . تم الاسترجاع في 11 فبراير 2022 .
  31. ↑ "أداة" . الجيل القادم . العدد 25. إيماجن ميديا . يناير 1997. صفحة 30. ها هي شركة دايموند تقدم أول قرص مضغوط بسرعة 12X.  
  32. 1 2 "قرص مضغوط واحد" . encyclopedia2.thefreedictionary.com .
  33. ↑ مبادئ وتطبيقات تصميم بنية الحاسوب وتنظيمه . دار تاتا ماكجرو هيل للنشر. 2004. ص 547. ISBN  978-0070532366.
  34. ↑ "الأسئلة الشائعة حول الأقراص المدمجة القابلة للتسجيل - القسم 5" . cdrfaq.org .
  35. ↑ "لا يستطيع قرص كينوود المضغوط بسرعة 72X مجاراة سرعة أقراص CD-RW بسرعة 24X" . GCN . 7 أغسطس 2000. مؤرشف من الأصل في 4 ديسمبر 2021. تم الاطلاع عليه في 7 سبتمبر 2020 .
  36. ↑ "شركة كينوود تكنولوجيز تُصدر محرك أقراص CD-ROM من نوع كينوود 72x TrueX " . www.infotoday.com
  37. ↑ هل يمكن لهاتف محمول أن يدمر محطة وقود؟! | برنامج ميثباسترز | الموسم الأول، الحلقة الثانية | الحلقة كاملة . 26-12-2024 . تاريخ الاطلاع: 17-12-2024 .(عند الدقيقة 40 و39 ثانية) (بُثّت الحلقة لأول مرة عام 2003) (النسخة الأصلية: برنامج Mysthbusters الموسم 1 الحلقة 2 - هاتف محمول يدمر محطة وقود . 25-07-2015 . تاريخ الاسترجاع 17-12-2024 ).)
  38. ↑ شون، سيث (20 يونيو 2007). "هاري بوتر والبصمات الرقمية" . مؤسسة الحدود الإلكترونية. مؤرشف من الأصل في 7 نوفمبر 2017. تم الاطلاع عليه في 24 أكتوبر 2007 .