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Das CD-ROM ist das erste optische Medium, das im nicht-professionellen Bereich eine weite Verbreitung erfahren hat. Dies resultiert zum einen aus den stark sinkenden Hardwarepreisen wie auch aus der stetig steigenden Anzahl unterstützender Anwendungen.
Wie die Audio-CD ist das CD-ROM nur auf einer Seite beschichtet. Die Oberfläche dieses Speichermediums besteht aus einer Polycarbonat-Kunststoffschicht, einer reflektierenden Aluminium- und einer Schutzlackschicht. In die Plattenoberfläche wird bei der Herstellung - ähnlich wie bei einer Schallplatte - eine spiralförmige Spur gezogen, in die mit Hilfe eines Lasers in bestimmten Abständen Vertiefungen eingebrannt werden. Im Gegensatz zur Schallplatte verläuft diese Spur von innen nach außen. Die spiralförmige Spur eignet sich ideal zum Einlesen großer Mengen sequentieller Daten. Das Verfahren erlaubt den den Herstellern, dieselben Anlagen für die CD-ROM-Produktion zu nutzen, wie sie auch für die Audio-CDs verwendet werden.
Der Vorteil wird jedoch über eine erhöhte Zugriffszeit erkauft. Die konzentrischen Spuren der Festplatte erlauben einen schnelleren Zugriff, da der entsprechende Sektor aufgrund der konstanten Distanz einer Spur zur Plattenmitte schneller lokalisiert werden kann. Dieser Vorgang ist bei einer spiralförmigen Spur wesentlich komplexer. Beim Lesevorgang wird die Spur durch einen scharf gebündelten Laserstrahl abgetastet. Trifft der Laser auf eine Vertiefung, erfolgt eine Absorption, trifft er auf keine Vertiefung, wird der Strahl reflektiert und von einer Fotozelle erkannt. Die Daten sind daher - wie von herkömmlichen Medien bekannt - in binärer Form auf der CD gespeichert. Wird der Strahl reflektiert, entspricht das dem Zustand 0, erfolgt eine Absorption entspricht dies dem Zustand 1. Die Vertiefungen werden als Pits, die Stellen, die unverändert bleiben, als Lands bezeichnet.
Die Zugriffszeiten eines CD-ROM-Laufwerks liegen etwa zwischen 300 und 400 Millisekunden. Eine Verbesserung der Leistung wurde durch das Continuous-Read-Verfahren erreicht. Hierbei werden bereits Daten in den Puffer eingelesen, während die vorher gelesenen Daten noch über den Bus zum Rechner übertragen werden. Bei der CD-ROM-Technologie sind jedoch die Anforderungen an die Datensicherheit gegenüber der bei Audio-CDs wesentlich höher. Mehr als zehn Prozent des verfügbaren Speicherplatzes werden für die Datenverwaltung und die Fehlerüberprüfung belegt.
Ein Vorteil der CD sind ihre niedrige Herstellungskosten. Berücksichtigt man nur die reinen Vervielfältigungskosten, so ist bereits bei geringen Auflagen die Herstellung von einem Programmpaket, das nur wenige Disketten umfaßt, teurer als eine CD-ROM-Produktion. Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß jedes CD-ROM-Laufwerk grundsätzlich auch Audio-CDs abspielen kann. Das Abspielen der Audio-CD wird dabei über den Computer gesteuert. Es sind auch externe CD-ROM-Laufwerke erhältlich, die den Bedienungskomfort eines Audio-CD-Gerätes bieten und unter Verwendung eines Akkus als mobiler CD-Player genutzt werden können. Die Leistungsdaten dieser Laufwerke liegen allerdings in der Regel unter denen der Laufwerke, die für den reinen CD-ROM-Betrieb konzipiert wurden. Aufgrund des Aufzeichnungsformats und der Rotationsgeschwindigkeit der CD ist die Datentransferrate bei allen CD-ROM-Laufwerken nahezu identisch.
Als ein Einsatzgebiet für die CD-ROM bietet sich zweifelsohne die Softwaredistribution an. Die heutigen Applikationen werden immer umfangreicher, eine größere Anzal von HD-Installationsdisketten sind bereits keine Seltenheit mehr. Was liegt also näher als die Software auf CD-ROM anzubieten? Damit ließen sich mehrere Probleme auf einen Schlag lösen: Zum einen bietet die CD-ROM gegenüber magnetischen Datenträgern eine wesentlich höhere Datensicherheit, so daß die Originalsoftware immer unverfälscht zur Verfügung steht; zum anderen wird den Herstellern der Kopierschutz damit frei Haus geliefert.
Die CD-ROM-Technologie gilt als Idealmedium für Multimedia-Anwendungen. Farbbilder, Grafiken, Sounds und vor allem bewegte Bildsequenzen, kurzum für alle Anwendungen, die eine immense Speicherkapazität erfordern. Gerade im Bereich Multimedia werden CD-ROM-Laufwerke häufig im Paket mit Soundkarten angeboten. CD-ROM-Laufwerke sind sowohl als interne Laufwerke als auch als externe Laufwerke in einem gesonderten Gehäuse erhältlich. Zudem sind Gehäuse verfügbar, in denen mehrere CD-ROM-Laufwerke untergebracht werden können, so daß auf entsprechend große Datenmengen zugegriffen werden kann. CD-Wechsler bieten sich insbesondere zum Einsatz in Netzwerken an.
Mittlerweile werden auch einmal beschreibbare CDs angeboten, die CD-Rs (R = Recordable). Diese sind wesentlich teurer als ihre nur lesbaren Pendants. Die Perspektiven für die CD-Rs sind aufgrund ihrer Kompatibilität zum CD-ROM-Standard rosig. Der CD-ROM kommt zugute, daß sich die Hersteller frühzeitig auf verbindliche Normen bezüglich des Aufzeichnungsverfahrens festgelegt haben. Dieser High-Sierra-Standard legt fest, in welcher Organisation die Daten auf der CD unterzubringen sind. Der in Europa verbreitete Standard (ISO-9660) ist aus dem High-Sierra-Standard entwickelt worden. Anwendungen, die für den High-Sierra-Standard konzipiert wurden, sind im übrigen auch unter ISO-9660 lauffähig. Im Gegensatz dazu sind ISO-9660-Anwendungen nicht unter Verwendung eines High-Sierra-Treibers ablauffähig.
Technische Daten
Die Größe einer CD-ROM entspricht mit einem Durchmesser von 12 cm und einer Stärke von 1,2 mm exakt den Abmessungen der Audio-CDs. Trotzdem sollte man nicht der Versuchung erliegen, eine CD-ROM mit einem Audio-CD-Player abzuspielen. Die Lautsprecher der Stereoanlage könnten unter Umständen Schaden nehmen.
Die Standards der CD-ROM (siehe Textbox) legen eine bestimmte Datenstruktur auf der CD fest. Die Daten werden auf der CD, ähnlich wie auf einer Festplatte in Blöcken gespeichert, wobei ein Block 2352 Byte umfaßt. Von diesen 2352 Byte werden jedoch nur 2048 zum Speichern der Information benötigt, die restlichen Bytes verwendet das Gerät zur Blockidentifikation und Fehlerkontrolle.
Standards rund um die CD
CD-DA (Compact Disc Digital Audio) Hinter diesem Kürzel verbirgt sich die
bekannte Audio-CD. Diese CDs lassen sich ebenfalls mit nahezu allen CD-ROM-Laufwerken abspielen.
CD-I (Compact Disk Interactive) Für diese CDs ist ein spezieller CD-I-Player erforderlich, der an ein Fernsehgerät angeschlossen werden kann. Dieser Standard wurde speziell für multimediale Anwendungen mit Kombinationen aus Audio und Video entwickelt.
CD-ROM (Compact Disc Read Only Memory) nicht beschreibbarer optischer Datenträger, dessen Daten über spezielle CD-ROM-Laufwerke in den Computer eingelesen werden können.
CD-XA (Compact Disc Extended Architecture) Dabei handelt es sich um eine Erweiterung der CD-ROM-Spezifikation. Der XA-Standard läßt es zu, daß neben Daten auch Audioinformationen gespeichert werden, wobei Ton- und Bildinformationen ineinander verschachtelt werden. Aus diesem Grund lassen sich Daten und Töne parallel auslesen.
High Sierra Dieser Standard beschreibt, in welcher Art und Weise die Daten auf einer CD abzulegen sind, und sorgt so für Kompatibilität verschiedener Laufwerke und CDs. Beschlossen wurde dieser Standard 1986 von zahlreichen Soft- und Hardwareherstellern, die sich hierzu in einem Hotel namens »High Sierra« in Kalifornien trafen.
Multisession bezeichnet CDs, die in mehreren Sitzungen (Sessions) bespielt wurden. Dieses Verfahren ist in erster Linie dem Photo-CD-Bereich vorbehalten. Zum Abspielen dieser CDs sind spezielle multisessionfähige Laufwerke erforderlich. Im Gegensatz dazu stehen Singlesession-CDs, die in einem Durchgang beschrieben wurden.
Yellowbook von Philips und Sony beschlossene Spezifikation der CD-ROM zur Block- und Datenstruktur sowie Fehlererkennung. Das Gegenstück hierzu bei Audio-CDs ist das Redbook.
Aufzeichnungsverfahren
Für die schnelle Methode des Einlesens sequentieller Daten bei CD-ROMs ist ein spezielles Aufzeichnungsverfahren notwendig: Das CLV-Verfahren (Constant Linear Velocity), bei dem jeder Datenblock immer die gleiche Länge besitzt. Logischerweise befinden sich auf der äußersten Spur deutlich mehr Datenblöcke als auf der inneren. Da jedoch im Interesse einer konstanten Datenübertragung pro Zeiteinheit stets nur die gleiche Anzahl an Datenblöcken den Lesekopf passieren darf, muß die Rotations-geschwindigkeit entsprechend angepaßt werden. Durch dieses Verfahren wird der zur Verfügung stehende Platz optimal ausgenutzt, auf die Zugriffsgeschwindigkeit wirkt es sich hingegen negativ aus.
Ein direktes Gegenbeispiel ist die Festplatte, auf der sich die Spuren in konzentrischer Form befinden. Dementsprechend wird hier ein anderes Aufzeichnungsverfahren angewandt, das sogenannte CAV-Verfahren (Constant Angular Velocity). Hier bleibt die Umdrehungsgeschwindigkeit immer konstant, da sich auf jeder Spur die gleiche Anzahl Datenblöcke befindet. Erreicht wird dadurch eine deutlich höhere Zugriffszeit als beim CLV-Verfahren - ein Vorteil, der jedoch über eine Kapazitätsverschwendung erkauft wird. Soll sich auf jeder Spur die gleiche Menge Datenblöcke befinden, muß man sich an der kürzesten, in dem Fall der innersten Spur orientieren.
Unter den CD-ROM-Laufwerken existieren auch kostengünstige Varianten, die über die serielle beziehungsweise parallele Schnittstelle angeschlossen werden können.
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