Un CD-ROM ( / ˌs iː d iː ˈr ɒ m / , memoria de sólo lectura de disco compacto ) es un tipo de memoria de sólo lectura que consta de un disco compacto óptico preimpreso que contiene datos . Las computadoras pueden leer, pero no escribir ni borrar, CD-ROM. Algunos CD, llamados CD mejorados , contienen datos de computadora y audio y este último se puede reproducir en un reproductor de CD , mientras que los datos (como software o video digital) solo se pueden utilizar en una computadora (como el formato ISO 9660 [2]) . CD-ROM para PC).
Durante la década de 1990 y principios de la de 2000, los CD-ROM se utilizaron popularmente para distribuir software y datos para computadoras y consolas de videojuegos de quinta generación . El DVD comenzó a reemplazarlo en estas funciones a principios de la década de 2000.
Los primeros trabajos teóricos sobre el almacenamiento en discos ópticos fueron realizados por investigadores independientes en los Estados Unidos, entre ellos David Paul Gregg (1958) y James Russel (1965-1975). En particular, las patentes de Gregg se utilizaron como base de la especificación LaserDisc que fue desarrollada conjuntamente entre MCA y Philips después de que MCA comprara las patentes de Gregg, así como la empresa que fundó, Gauss Electrophysics. [3] El LaserDisc fue el precursor inmediato del CD, con la principal diferencia de que el LaserDisc codificaba información a través de un proceso analógico mientras que el CD usaba codificación digital.
Toshi Doi y Kees Schouhamer Immink realizaron el trabajo clave para digitalizar el disco óptico durante 1979-1980, quienes trabajaron en un grupo de trabajo para Sony y Philips . [4] El resultado fue el Compact Disc Digital Audio (CD-DA), definido en 1980. El CD-ROM se diseñó posteriormente como una extensión del CD-DA y adaptó este formato para contener cualquier forma de datos digitales, con una capacidad de almacenamiento inicial de 553 MB . [5] Sony y Philips crearon el estándar técnico que define el formato de un CD-ROM en 1983, [6] en lo que se dio en llamar el Libro Amarillo . El CD-ROM fue anunciado en 1984 [7] y presentado por Denon y Sony en la primera feria de informática japonesa COMDEX en 1985. [8] En noviembre de 1985, varios participantes de la industria informática, incluidos Microsoft , Philips , Sony , Apple y Digital Equipment Corporation se reunió para crear una especificación para definir un formato de sistema de archivos para CD-ROM. [9] La especificación resultante, denominada formato High Sierra, se publicó en mayo de 1986. [9] Finalmente se estandarizó, con algunos cambios, como estándar ISO 9660 en 1988. Uno de los primeros productos que estuvo disponible para El público en CD-ROM fue la Enciclopedia Académica Grolier , presentada en la Conferencia de CD-ROM de Microsoft en marzo de 1986. [9]
Los CD-ROM comenzaron a usarse en consolas de videojuegos domésticas a partir de PC Engine CD-ROM² (TurboGrafx-CD) en 1988, mientras que las unidades de CD-ROM también estuvieron disponibles para computadoras domésticas a fines de la década de 1980. En 1990, Data East demostró una placa de sistema arcade que admitía CD-ROM, similar a los videojuegos de disco láser de los años 80 pero con datos digitales, lo que permitía una mayor flexibilidad que los juegos de disco láser más antiguos. [10] A principios de 1990, se vendían alrededor de 300.000 unidades de CD-ROM en Japón, mientras que en los Estados Unidos se producían 125.000 discos CD-ROM mensualmente. [11] Algunas computadoras que se comercializaron en la década de 1990 se denominaron computadoras " multimedia " porque incorporaban una unidad de CD-ROM, que permitía la entrega de varios cientos de megabytes de datos de vídeo, imágenes y audio.
En los primeros reproductores de CD de audio que se lanzaron antes de la llegada del CD-ROM, los datos binarios sin procesar del CD-ROM se reproducían como ruido. Para solucionar este problema, el canal de subcódigo Q tiene un indicador de "datos" en áreas del disco que contienen datos de computadora en lugar de audio reproducible. La bandera de datos indica a los reproductores de CD que silencien el audio. [12] [13]
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Los CD-ROM son idénticos en apariencia a los CD de audio , y los datos se almacenan y recuperan de una manera muy similar (solo difieren de los CD de audio en los estándares utilizados para almacenar los datos). Los discos están hechos de un disco de plástico de policarbonato de 1,2 mm de espesor , con una fina capa de aluminio para formar una superficie reflectante. El tamaño más común de CD-ROM es de 120 mm de diámetro, aunque el estándar Mini CD más pequeño tiene un diámetro de 80 mm, así como discos compactos con formas en numerosos tamaños y moldes no estándar (por ejemplo, soportes del tamaño de una tarjeta de visita ). también existen.
Los datos se almacenan en el disco como una serie de hendiduras microscópicas llamadas "hoyos", y los espacios sin sangría entre ellos se denominan "tierras". Se apunta un láser sobre la superficie reflectante del disco para leer el patrón de hoyos y terrenos. Debido a que la profundidad de los hoyos es aproximadamente de un cuarto a un sexto de la longitud de onda de la luz láser utilizada para leer el disco, la fase del haz reflejado se desplaza en relación con el haz entrante, lo que provoca interferencias destructivas y reduce la intensidad reflejada. intensidad del haz. Esto se convierte en datos binarios.
Se utilizan varios formatos para los datos almacenados en discos compactos, conocidos como Rainbow Books . El Libro Amarillo , creado en 1983, [6] [14] define las especificaciones para los CD-ROM, estandarizado en 1988 como estándar ISO / IEC 10149 [1] y en 1989 como estándar ECMA -130 [15] . El estándar CD-ROM se basa en el estándar CD-DA original del Libro Rojo para CD de audio. Otros estándares, como el Libro Blanco para CD de vídeo , definen con más detalle los formatos basados en las especificaciones del CD-ROM. El Libro Amarillo en sí no está disponible gratuitamente, pero las normas con el contenido correspondiente se pueden descargar gratuitamente desde ISO o ECMA.
Existen varios estándares que definen cómo estructurar archivos de datos en un CD-ROM. ISO 9660 define el sistema de archivos estándar para un CD-ROM. ISO 13490 es una mejora de este estándar que agrega soporte para discos regrabables y de escritura única no secuencial, como CD-R y CD-RW , así como sesiones múltiples . El estándar ISO 13346 fue diseñado para abordar la mayoría de las deficiencias de ISO 9660, [16] y un subconjunto del mismo evolucionó hacia el formato UDF , que se adoptó para los DVD . En enero de 1995 se publicó una especificación de CD de arranque, llamada El Torito , para hacer que un CD emule un disco duro o un disquete .
Los CD-ROM preimpresos se producen en masa mediante un proceso de estampado en el que se crea un disco maestro de vidrio y se utiliza para hacer "estampadores", que a su vez se utilizan para fabricar múltiples copias del disco final con los huesos ya presentes. Los discos grabables ( CD-R ) y regrabables ( CD-RW ) se fabrican mediante un método diferente, mediante el cual los datos se graban en ellos mediante un láser que cambia las propiedades de un tinte o material de transición de fase en un proceso que a menudo se denomina " incendio ".
Los datos almacenados en CD-ROM siguen las técnicas de codificación de datos de CD estándar descritas en la especificación del Libro Rojo (originalmente definida solo para CD de audio ). Esto incluye codificación Reed-Solomon entrelazada (CIRC), modulación de ocho a catorce (EFM) y el uso de hoyos y tierras para codificar los bits en la superficie física del CD.
Las estructuras utilizadas para agrupar datos en un CD-ROM también se derivan del Libro Rojo . Al igual que los CD de audio (CD-DA), un sector de CD-ROM contiene 2352 bytes de datos de usuario, compuestos por 98 cuadros, cada uno de los cuales consta de 33 bytes (24 bytes para los datos del usuario, 8 bytes para la corrección de errores y 1 byte para los datos del usuario). subcódigo). A diferencia de los CD de audio, los datos almacenados en estos sectores corresponden a cualquier tipo de datos digitales, no a muestras de audio codificadas según la especificación del CD de audio. Para estructurar, abordar y proteger estos datos, el estándar CD-ROM define además dos modos de sector, Modo 1 y Modo 2, que describen dos diseños diferentes para los datos dentro de un sector. [2] Una pista (un grupo de sectores) dentro de un CD-ROM solo contiene sectores en el mismo modo, pero si hay varias pistas presentes en un CD-ROM, cada pista puede tener sus sectores en un modo diferente del resto. las pistas. También pueden coexistir con pistas de CD de audio, como es el caso de los CD en modo mixto .
Tanto el sector Modo 1 como el Modo 2 utilizan los primeros 16 bytes para la información del encabezado , pero difieren en los 2336 bytes restantes debido al uso de bytes de corrección de errores . A diferencia de un CD de audio, un CD-ROM no puede depender de la ocultación de errores mediante interpolación ; Se requiere una mayor confiabilidad de los datos recuperados. Para lograr una mejor detección y corrección de errores, el Modo 1, utilizado principalmente para datos digitales, agrega un código de verificación de redundancia cíclica (CRC) de 32 bits para la detección de errores y una tercera capa de corrección de errores Reed-Solomon [n 1] usando un Reed. -Código tipo producto Solomon (RSPC). Por lo tanto, el modo 1 contiene 288 bytes por sector para detección y corrección de errores, dejando 2048 bytes por sector disponibles para datos. El modo 2, que es más apropiado para datos de imagen o vídeo (donde la fiabilidad perfecta puede ser un poco menos importante), no contiene bytes adicionales de detección o corrección de errores, por lo que tiene 2.336 bytes de datos disponibles por sector. Ambos modos, al igual que los CD de audio, aún se benefician de las capas inferiores de corrección de errores a nivel de fotograma. [17]
Antes de almacenarse en un disco con las técnicas descritas anteriormente, cada sector del CD-ROM se codifica para evitar que aparezcan algunos patrones problemáticos. [15] Estos sectores codificados siguen el mismo proceso de codificación descrito en el Libro Rojo para finalmente almacenarse en un CD.
La siguiente tabla muestra una comparación de la estructura de sectores en CD-DA y CD-ROM: [15]
La velocidad de bytes neta de un CD-ROM en Modo 1, basada en una comparación con los estándares de audio CD-DA, es 44.100 Hz × 16 bits/muestra × 2 canales × 2.048 / 2.352 / 8 = 150 KB/s (150 × 2 10 ). Este valor, 150 Kbyte/s, se define como "1× velocidad". Por lo tanto, para los CD-ROM del Modo 1, una unidad de CD-ROM 1× lee 150/2 = 75 sectores consecutivos por segundo.
El tiempo de reproducción de un CD estándar es de 74 minutos, o 4.440 segundos, contenidos en 333.000 bloques o sectores . Por lo tanto, la capacidad neta de un CD-ROM en Modo 1 es 650 MB (650 × 2 20 ). Para CD de 80 minutos, la capacidad es de 703 MB.
CD-ROM XA es una extensión del estándar del Libro Amarillo para CD-ROM que combina audio, video y datos de computadora comprimidos, lo que permite acceder a todos simultáneamente. [18] Fue pensado como un puente entre CD-ROM y CD-i ( Libro Verde ) y fue publicado por Sony y Philips , y respaldado por Microsoft , en 1991, [19] anunciado por primera vez en septiembre de 1988. [20] " XA" significa Arquitectura extendida.
CD-ROM XA define dos nuevos diseños de sectores, llamados Modo 2 Forma 1 y Modo 2 Forma 2 (que son diferentes del Modo 2 original). XA Modo 2 Forma 1 es similar a la estructura del Modo 1 descrita anteriormente y puede intercalarse con sectores XA Modo 2 Forma 2; se utiliza para datos. XA Modo 2 Forma 2 tiene 2324 bytes de datos de usuario y es similar al Modo 2 estándar pero con bytes de detección de errores agregados (aunque sin corrección de errores). Puede intercalarse con sectores XA Modo 2 Forma 1 y se utiliza para datos de audio/vídeo. [17] Los CD de vídeo , CD de súper vídeo , CD de fotos , CD de música mejorada y CD-i utilizan estos modos de sector. [21]
La siguiente tabla muestra una comparación de la estructura de sectores en los modos CD-ROM XA:
Cuando se crea una imagen de disco de un CD-ROM, esto se puede hacer en modo "sin formato" (extrayendo 2.352 bytes por sector, independientemente de la estructura interna), u obteniendo sólo los datos útiles del sector (2.048/2.336/2.352/ 2.324 bytes según el modo CD-ROM). El tamaño de archivo de una imagen de disco creada en modo sin formato es siempre un múltiplo de 2352 bytes (el tamaño de un bloque). [22] Los formatos de imagen de disco que almacenan sectores de CD-ROM sin formato incluyen CCD/IMG , CUE/BIN y MDS/MDF . El tamaño de una imagen de disco creada a partir de los datos de los sectores dependerá del tipo de sectores que esté utilizando. Por ejemplo, si se crea una imagen de CD-ROM modo 1 extrayendo sólo los datos de cada sector, su tamaño será un múltiplo de 2048; Este suele ser el caso de las imágenes de disco ISO .
En un CD-R de 74 minutos, es posible colocar imágenes de disco más grandes usando el modo sin formato, hasta 333.000 × 2.352 = 783.216.000 bytes (~747 MB). Este es el límite superior para imágenes sin formato creadas en un CD Red Book de 74 minutos o ≈650 MB . El incremento del 14,8% se debe al descarte de datos de corrección de errores.
Las capacidades del CD-ROM normalmente se expresan con prefijos binarios , restando el espacio utilizado para los datos de corrección de errores. La capacidad de un CD-ROM depende de qué tan cerca se extiende la pista de datos hacia el borde exterior del disco. [23] Un CD-ROM estándar de 120 mm y 700 MB puede contener en realidad unos 703 MB de datos con corrección de errores (o 847 MB en total). En comparación, un DVD-ROM de una sola capa puede contener 4,7 GB (4,7 × 10 9 bytes) de datos protegidos contra errores, más que 6 CD-ROM.
Los discos CD-ROM se leen mediante unidades de CD-ROM. Se puede conectar una unidad de CD-ROM a la computadora a través de una interfaz IDE ( ATA ), SCSI , SATA , FireWire o USB o una interfaz patentada, como la interfaz de CD de Panasonic , los estándares LMSI/Philips, Sony y Mitsumi. Prácticamente todas las unidades de CD-ROM modernas también pueden reproducir CD de audio (así como CD de vídeo y otros estándares de datos) cuando se utilizan con el software adecuado.
Las unidades de CD-ROM emplean un diodo láser de 780 nm de infrarrojo cercano . El rayo láser se dirige al disco a través de un módulo de seguimiento optoelectrónico, que luego detecta si el rayo se ha reflejado o se ha dispersado.
Las unidades de CD-ROM se clasifican con un factor de velocidad relativo a los CD de música. Si un CD-ROM se lee a la misma velocidad de rotación que un CD de audio , la velocidad de transferencia de datos es de 150 Kbyte/s, comúnmente llamado "1×" (con velocidad lineal constante, abreviado "CLV" ). A esta velocidad de datos, la pista se mueve bajo el punto láser a aproximadamente 1,2 m/s. Para mantener esta velocidad lineal a medida que el cabezal óptico se mueve a diferentes posiciones, la velocidad angular varía desde aproximadamente 500 rpm en el borde interior hasta 200 rpm en el borde exterior. La clasificación de velocidad 1× para CD-ROM (150 Kbytes/s) es diferente de la clasificación de velocidad 1× para DVD (1,32 MB/s).
Cuando aumenta la velocidad a la que se hace girar el disco, los datos se pueden transferir a velocidades mayores. Por ejemplo, una unidad de CD-ROM que puede leer a una velocidad de 8× hace girar el disco entre 1600 y 4000 rpm, lo que da una velocidad lineal de 9,6 m/s y una velocidad de transferencia de 1200 Kbyte/s. Por encima de 12 × la velocidad, la mayoría de las unidades leen a velocidad angular constante (CAV, rpm constantes) para que el motor no tenga que cambiar de una velocidad a otra mientras el cabezal busca de un lugar a otro en el disco. En el modo CAV, el número "×" indica la velocidad de transferencia en el borde exterior del disco, donde es máxima. Se pensaba que 20× era la velocidad máxima debido a limitaciones mecánicas hasta que Samsung Electronics presentó la SCR-3230, una unidad de CD-ROM de 32× que utiliza un sistema de rodamientos de bolas para equilibrar el disco giratorio de la unidad y reducir la vibración y el ruido. A partir de 2004, la velocidad de transferencia más rápida comúnmente disponible es de aproximadamente 52 × o 10.400 rpm y 7,62 MB/s. Las velocidades de giro más altas están limitadas por la resistencia del plástico de policarbonato del que están hechos los discos. A 52×, la velocidad lineal de la parte más externa del disco es de alrededor de 65 m/s. Sin embargo, aún se pueden obtener mejoras utilizando múltiples captadores láser, como lo demuestra el Kenwood TrueX 72×, que utiliza siete rayos láser y una velocidad de rotación de aproximadamente 10×.
La primera unidad de 12× se lanzó a finales de 1996. [24] Por encima de la velocidad de 12×, hay problemas de vibración y calor. Las unidades CAV ofrecen velocidades de hasta 30× en el borde exterior del disco con la misma velocidad de rotación que un estándar ( velocidad lineal constante , CLV) 12×, o 32× con un ligero aumento. Sin embargo, debido a la naturaleza de CAV (la velocidad lineal en el borde interior sigue siendo solo 12 veces, aumentando suavemente en el medio), el aumento del rendimiento real es inferior a 30/12; de hecho, aproximadamente 20 veces el promedio para un disco completamente lleno, e incluso menos para uno parcialmente lleno.
Los problemas con la vibración, debido a los límites de simetría y resistencia alcanzables en los medios producidos en masa, significan que las velocidades de las unidades de CD-ROM no han aumentado masivamente desde finales de los años 1990. Más de 10 años después, las unidades comúnmente disponibles varían entre 24× (unidades delgadas y portátiles, 10× de velocidad de giro) y 52× (típicamente unidades de CD y de solo lectura, 21× de velocidad de giro), todas usando CAV para lograr su pretendido " velocidades máximas, siendo las más comunes de 32× a 48×. Aun así, estas velocidades pueden provocar una mala lectura (la corrección de errores de la unidad se ha vuelto muy sofisticada como respuesta) e incluso la rotura de medios mal fabricados o físicamente dañados, con pequeñas grietas que crecen rápidamente hasta convertirse en roturas catastróficas cuando se someten a tensión centrípeta a 10.000-13.000 rpm (es decir, 40 –52×CAV). Las altas velocidades de rotación también producen ruidos indeseables debido a la vibración del disco, el aire comprimido y el propio motor del husillo. La mayoría de las unidades del siglo XXI permiten modos forzados de baja velocidad (mediante el uso de pequeños programas de utilidad) por motivos de seguridad, lectura precisa o silencio, y retrocederán automáticamente si se encuentran numerosos errores de lectura secuencial y reintentos.
Se probaron otros métodos para mejorar la velocidad de lectura, como el uso de múltiples haces ópticos, aumentando el rendimiento hasta 72x con una velocidad de giro de 10x, pero junto con otras tecnologías como medios grabables de 90 a 99 minutos, GigaRec y discos compactos de doble densidad ( Purple) . Book Standard), su utilidad quedó anulada por la introducción de unidades de DVD-ROM de consumo capaces de alcanzar velocidades de CD-ROM equivalentes a 36 × (4 × DVD) o superiores. Además, con un CD-ROM de 700 MB completamente legible en menos de 2½ minutos a 52× CAV, los aumentos en la velocidad de transferencia de datos real tienen una influencia cada vez menor en la velocidad efectiva general de la unidad cuando se toman en consideración con otros factores como la carga/descarga, el reconocimiento de medios, girar hacia arriba/abajo y tiempos de búsqueda aleatorios, lo que reduce mucho el rendimiento de la inversión en desarrollo. Desde entonces se ha observado un efecto de estratificación similar en el desarrollo de DVD, donde la velocidad máxima se ha estabilizado en 16× CAV (con casos excepcionales entre 18× y 22×) y la capacidad en 4,3 y 8,5 GB (capa única y doble), con mayor velocidad y capacidad. necesita ser atendido por unidades de Blu-ray.
Las unidades de CD grabables suelen venderse con tres velocidades diferentes: una velocidad para operaciones de escritura única, otra para operaciones de reescritura y otra para operaciones de sólo lectura. Las velocidades suelen aparecer en ese orden; es decir, una unidad de CD de 12×/10×/32× puede, si la CPU y los medios lo permiten, escribir en discos CD-R a una velocidad de 12× (1,76 MB/s), escribir en discos CD-RW a una velocidad de 10× (1,46 MB/s). s) y lee desde CD a una velocidad de 32× (4,69 MB/s).
Los distribuidores de software, y en particular los distribuidores de juegos de ordenador, suelen utilizar diversos esquemas de protección contra copia para evitar que el software se ejecute desde cualquier soporte que no sea el CD-ROM original. Esto difiere un poco de la protección de CD de audio en que generalmente se implementa tanto en el medio como en el software mismo. El propio CD-ROM puede contener sectores "débiles" para dificultar la copia del disco y datos adicionales que pueden ser difíciles o imposibles de copiar en un CD-R o imagen de disco, pero que el software comprueba cada vez que se ejecuta. para garantizar que en la unidad de CD-ROM de la computadora haya un disco original y no una copia no autorizada. [ cita necesaria ]
La industria musical recomienda a los fabricantes de grabadoras de CD ( CD-R o CD-RW ) que se aseguren de que cada unidad que produzcan tenga un identificador único, que será codificado por la unidad en cada disco que grabe: el RID o Recorder Identification. Código. [30] Se trata de una contraparte del Código de identificación de fuente (SID), un código de ocho caracteres que comienza con " IFPI " y que suele estar estampado en los discos producidos por las plantas de grabación de CD.
{{cite journal}}: Citar diario requiere |journal=( ayuda )Aquí viene Diamond con el primer CD-ROM 12X.