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| Speichermedium Compact Disc Read-Only Memory (CD-ROM) | |
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| Allgemeines | |
|---|---|
| Typ | optisch |
| Kapazität | 650MiB bis 879 MiB |
| Lebensdauer | 10 bis 50 Jahre |
| Größe | 12 cm × 1,2 mm |
| Ursprung | |
| Entwickler | Philips,Sony |
| Vorstellung | 1985 |
| Markteinführung | ≈1989 |
| Vorgänger | Diskette |
| Nachfolger | DVD-ROM |
Compact Disc Read-Only Memory (CD-ROM) bezeichnet einPermanentspeichermedium für digitaleDaten. Sie ist nach derCompact Disc Digital Audio (Audio-CD) die zweite Anwendung derCompact Disc und wird etwa zum Verteilen vonSoftware verwendet.[1]
Die Speicherkapazität einer CD-ROM liegt bei 650 bzw. 700MiB.[2][3] Bei der Speicherung auf der CD-ROM entspricht diese Datenmenge etwa der Datenmenge von 74 bzw. 80 Minuten Musik auf einer Audio-CD.[4] Beschreibbare CDs fassen sogar bis zu 879 MiB (100-Minuten-CDs); sie können aber nicht in allenCD-Brennern beschrieben und nicht in allen CD-Laufwerken gelesen werden. Je nach Art und Qualität des Rohlings sowie nach Brenner kann auch noch außerhalb des standardisierten Bereichs gebrannt werden („überbrennen“). Dies kann jedoch zu Fehlern oder Verlust der Daten in diesem Bereich führen.[5][6]
Zur Formatierung der Daten auf einer CD-ROM können unterschiedlicheDateisysteme zum Einsatz kommen. CD-ROMs entsprechend der NormISO 9660 können von verschiedenenComputersystemen gelesen werden. Andere verbreitete Spezifikationen bieten erweiterte Möglichkeiten (zum Beispiel in Bezug auf die Länge vonDateinamen) und basieren auf dieser Norm; Beispiele sind die DateisystemeRockridge (UNIX) undJoliet (Windows) sowie dieEl-Torito-Spezifikation, umbootfähige CD-ROMs zu machen.[7]
Die CD-ROM ist eines der in den „Bunten Büchern“ (Rainbow Books) spezifizierten CD-Formate, im Falle von CD-ROM im „Yellow Book“ (= Daten-CDs) und „Orange Book“ (= beschreibbare CD-Formate mit Multisession-Fähigkeit). Bei Einhaltung der dort beschriebenen Spezifikationen darf die CD-ROM das vonPhilips vergebeneCompact-Disc-Logo tragen. Daneben existieren spezielle Formate wie CD-ROM XA (XA steht hierbei für eXtended Architecture), CD-Extra, CD-i usw. Bei der Herstellung von CD-ROMs und deren Derivaten sind Patente von Philips undSony zu beachten.
Die CD-ROM ist ein Abkömmling des 1982 eingeführten TonträgersCompact Disc. Im Juli 1985 wurde mit dem Philips CM 100 ein erstes CD-ROM-Laufwerk vorgestellt; aber erst 1988, nach der Veröffentlichung derISO-9660-Norm, die ein Dateisystem für optische Datenträger beschreibt, war die Voraussetzung für eine breite Vermarktung des CD-ROM-Standards gegeben.
Als Trägermedium verwendet man hier nur eine Kunststoffscheibe (ausPolycarbonat) mit einem Durchmesser von 12 cm und einer Stärke von 1,2 mm.[8][2] Auf dieser Scheibe befindet sich, analog zurSchallplatte, eine spiralförmig verlaufende Datenspur. Die Informationsträger sind auch hier kleine Vertiefungen, die sogenannten „Pits“ und „Lands“, welche im Maßstab gegenüber der Schallplatte jedoch um ein Vielfaches verkleinert wurden, unterschiedlich lang sind und so konzipiert wurden, dass sie mit Hilfe einesLaserstrahls ausgelesen werden können. Der Wechsel von „Pit/Land“ bzw. „Land/Pit“ bildet eine 1, gleich bleibende Struktur „Land/Land“ oder „Pit/Pit“ eine 0. Da die „Pits“ und „Lands“ bei aufeinanderfolgenden Einsen zu kurz würden, muss dieser Fall ausgeschlossen werden.[9] Daher ist eine Umkodierung notwendig, welche mit der8-zu-14-Modulation realisiert wird. (Mit weiteren drei Merge-Channelbits getrennt ergeben sich 17 Kanalbits für einDatenbyte.) Die „Tonspur“ (Datenspur) verläuft hier von innen nach außen. Am Anfang der Datenspur ist ein Inhaltsverzeichnis gespeichert. Bei Musik-CDs gibt dieses Inhaltsverzeichnis die Anzahl der Musiktitel, die Einspieldauer und die Gesamtspieldauer an. Bei Daten-CDs sind dort nicht die Positionen derDateien undVerzeichnisse gespeichert, sondern nur die Positionen der Tracks, welche ihrerseits normalerweise ein Dateisystem (mit Positionen der Dateien und Verzeichnisse) enthalten. (Siehe auchDateisystem oderCDFS.)
Die Drehzahl wird abhängig von der Stellung des Abtastsystems auf der spiralförmigen Spur reguliert, um eine gleich bleibende Datenabtastung zu gewährleisten. So wird bei 1-facher Lesegeschwindigkeit vom Abtastsystem innen die Drehzahl etwa auf 520/min und außen etwa auf 210/min eingestellt. Dabei werden Nutzdaten mit einer Geschwindigkeit von etwa 153,6 kB/s (CD-ROM Mode 1) bis 176,4 kB/s (Audio-CD) ausgelesen. Bei der maximalen 72-fachen Lesegeschwindigkeit ist eine Datenrate von bis zu 11,06 MB/s möglich. Dazu kommen noch Zusatzinformationen fürFehlerkorrektur,Codierung undSynchronisation.
Wie lange eine CD lesbar bleibt, hängt von vielen Faktoren ab. Das sind die Lagerbedingungen (Licht, Temperatur, Luftfeuchtigkeit), das verwendete Material für die Reflexionsschicht (Aluminium, Silber oder Gold) und die Disk selbst (Polykarbonat, bei manchen Disks auch Glas). Weiterhin spielt die Schutzlackierung sowie Beschriftungen der CD eine Rolle, ungeeignete Lacke, Farben oder Beschriftungen (Permanent Marker, Kugelschreiber) können die Reflexionsschicht von CDs nach kurzer Zeit (wenige Monate bis wenige Jahre) ruinieren.Die meisten CDs aus den 1980er und 1990er Jahren sind bei nicht zu ungünstiger Lagerung heutzutage noch problemlos lesbar. Als optimale Lagerbedingungen werden in verschiedenen Quellen mit −10 °C bis +23 °C bei 20 % bis 50 %RH sehr unterschiedliche Werte angegeben, allerdings häufig mit sehr geringen zeitlichen Änderungen (bis hinab zu 0,6 K/24 h bzw. 5 % RH/24 h). Licht soll im Allgemeinen vermieden werden, gleiches gilt für mechanische Belastungen und Kratzer. Für die Aufbewahrung werdenJewel Cases empfohlen.
Für Langzeit-Speicherung war in den 1980er Jahren eine Century-CD vorgesehen, als Trägermaterial war Glas und als Beschichtung Gold vorgesehen. Die garantierte Haltbarkeit sollte mindestens 100 Jahre betragen bei einer wahrscheinlichen Haltbarkeit von mehr als 1000 Jahren. Heutzutage ist über diese Idee so gut wie nichts mehr zu finden.
Allerdings spielt auch die Produktqualität eine große Rolle, so können schlecht produzierte CDs durchaus nach einigen Jahren Leseprobleme aufweisen.[10][11]
Für Langzeitspeicherung sind nach heutigem Erkenntnisstand DVDs besser geeignet, da die Informationsschicht im Inneren der DVD besser geschützt ist.
Neben dem Medium selbst spielt für spätere Generationen auch die Verfügbarkeit von Lesegeräten, die Interpretierbarkeit des Datensystems sowie die Interpretierbarkeit der Daten eine extrem große Rolle.
Eine CD-ROM besteht aus einem Kunststoffträgermaterial mit Aluminiumbeschichtung.[2] Diedigitale Information wird auf einer spiralförmigen Spur aufgebracht. Es werden stellenweise Vertiefungen in die Beschichtung gepresst, sogenannte Pits (englisch pit = Grube). Diese reflektieren etwas früher als die unbeschädigten reflektierenden Stellen, die Land genannt werden, da die CD-ROM von der Oberseite gepresst werden und von der Unterseite gelesen werden. Somit sind die Pits von der Leseseite nicht als Vertiefungen sichtbar, sondern als Hügel. Die Übergänge von Land zu Pit, und umgekehrt, reflektieren das Licht nicht. Beim Lesen tastet ein schwacherLaserstrahl die gespeicherte Information ab.[9]
Die industrielle Herstellung einer CD-ROM beginnt mit demPremastering. Dabei werden die auf einer CD-ROM zu speichernden Daten zusammengestellt, der dazugehörigeFehlererkennungscode (EDC/Fehlerkorrektur) wird berechnet.[12]Der Fehlererkennungscode dient zum Beseitigen von Fehlern beim Lesen einer CD-ROM durch ein spezielles Korrekturverfahren (Cross-interleaved Reed-Solomon Code, CIRC).Beim Premastering werden den eigentlichen Nutzdaten auch noch Synchronisationsbytes und Header-Informationen vorangestellt.
Beim nächsten Produktionsschritt, demMastering, werden mit Hilfe eines starken Laserstrahles die Daten vom Premastering auf eine photoresistente Schicht übertragen, ausgewaschen und versilbert.Das Negativ einer CD-ROM, ein sogenannterGlasmaster, entsteht.In den meisten Fällen wird der Glasmaster vor der CD-ROM-Herstellung mit Nickelgalvanisiert, der sogenannte „Vater“ entsteht.
Die eigentliche CD-ROM-Herstellung (Pressung) erfolgt in einemSpritzgussverfahren (genau:Spritzprägen).Das Ausgangsmaterial, flüssigesPolycarbonat, wird mit Hilfe des Masters in eine Form gepresst, anschließend mit Aluminium beschichtet und versiegelt.Meist wird noch ein CD-Label imSiebdruckverfahren auf die Oberseite der CD-ROM aufgetragen.
Verschiedene Arten von Medien:
Verschiedene Formate und Dateisysteme respektive mögliche Inhalte auf den genannten Medien:
1991 erschienen die erstenMultimedia-Computerspiele auf CD-ROM, zuvor wurden mehrereDisketten für ein Spiel benötigt. Das erste derartige Spiel für den PC warSherlock Holmes: Consulting Detective. Die erstenSpielkonsolen mit CD-ROM-Laufwerk warenFM Towns Marty vonFujitsu (1991, eingebautes Laufwerk) und diePC Engine (ab 1988, jedoch externes Gerät). Frühe Spiele waren oft identisch mit den Diskettenversionen oder hatten zusätzlich erweiterte Zwischensequenzen und Musik, die während des Spiels direkt von der CD abgespielt wurde.
Seit Mitte der 1990er Jahre kamen mit der Verbreitung von CD-ROM-Laufwerken in PCs eine Fülle von Lexika und anderen Bildungs-, Unterhaltungs- undEdutainment-Medien unter dem SchlagwortMultimedia auf den Markt, häufig mit der SoftwareDirector von Macromedia erstellt, seltener auch auf der Basis vonHTML. Es verbreiteten sich nun auch Anwendungen der CD-ROM als Ausstellungs- undMuseumsmedium: Vielfach wurden nun sog. Info-Terminals mit eigens dafür produzierten CD-ROMs bestückt, um Besuchern Informationen multimedial zu vermitteln. Dieinteraktive Multimedia-CD-ROM galt noch Anfang der 2000er als technisch und konzeptionell aktuellstes Medium, bis sie dann schließlich einerseits von der DVD-ROM und demUSB-Stick mit mehr Kapazität, und andererseits vom zunehmend multimedialen und schnellerenWorld Wide Web abgelöst wurde. Sie trat danach eher in Billigsegmenten und speziellen Nischen auf, in denen sie bis heute existiert: So werden z. B. etwa einige jährlich aktualisierte, professionelleDatenbanken weiterhin exklusiv auf CD-ROM vertrieben. Häufig werden auchPrintmedien von einer CD-ROM mit weiteren Daten begleitet. Die Kopierbarkeit digitaler Daten ist ein Problem bei der Vermarktung – digitale Abbilder von CD-ROMs können wie alle anderen Daten kopiert und verbreitet werden, virtuelle CD-ROM-Laufwerke gaukeln dem Rechner dann physisch vorhandene CD-ROMs vor.
Ursprünglich sollte die Kapazität nach Planung der Erfinder 60 Minuten Musik betragen und somit einen Durchmesser von genau 10 Zentimetern haben, die CD-ROM könnte somit in die Brusttasche eines Hemdes gesteckt werden. Die willkürlich erscheinenden 74 Minuten entstanden aber nicht, weil der Chef des Entwicklungsunternehmens gerne die9. Sinfonie vonLudwig van Beethoven hörte, die 74 Minuten lang ist, und deshalb nicht auf einer Audio-CD Platz gefunden hätte. Vielmehr wurde der für die Spieldauer entscheidende CD-Durchmesser durch die Philips-Führung folgendermaßen begründet: Die Compact Cassette war ein großer Erfolg, die CD sollte nicht viel größer sein. DieKompaktkassette hatte eine Diagonale von 11,5 cm, die Ingenieure machten die CD 0,5 cm größer.
Das Loch in der Mitte der CD-ROM hat seinen Ursprung in der Größe einer alten niederländischen 10-Cent-Münze. Diese hatten die Entwickler von Philips ständig in ihrem Geldbeutel. Die Größe des Durchmessers dieser Münze schien für die Anwendung ideal zu sein.
