CD-Rom (Compact Disc Read-Only Memory) (1979, Philips & Sony)

gewöhnlicher 700MB CD-R Rohling (unbeschrieben)

Einführung

CD-ROM (auch CDROM) ist die Abkürzung für Compact Disc Read-Only Memory (nur-lese-Speicher), ein physikalischer, optischer Permanentspeicher für digitale Daten. Dabei kann die Compact Disc neben der CD-ROM, also als Daten-CD, auch als Audio-CD fungieren.
 
Eine CD-ROM speichert zwischen 650 MB (=74 Minuten Musik – herkömmliche Audio-CD) und 879 MB (100-Minuten-CDs, nicht mit allen Laufwerken und Brennern kompatibel). Im Bereich der CD-ROM sind 700 MB (=80 Minuten Musik) am gängigsten.
 
Fast alle heute aktuellen Computersysteme verfügen über ein CD-ROM-Laufwerk, mit dem alle gängigen CD-ROMs gelesen werden können. Des Weiteren können nach ISO-9660 aufgezeichnete CDs von allen verschiedenen Computersystemen und Betriebssystemen verarbeitet werden.
 
1979 gilt als das Geburtsjahr der CD, in dem Philips + Sony ihre gemeinsame Entwicklung der Öffentlichkeit in Tokio im Rahmen einer Messe vorstellt. In den Folgejahrzehnten erfuhr die CD-ROM eine Renaissance, die sie zum am weitesten verbreiteten Medium zum Verteilen von Daten und Software der Welt machte.
 
Anfang der 1990er Jahre erschienen die ersten Computerspiele auf CD-ROM, als diese aufgrund steigenden Bedarfs an Speicherplatz nur auf mehreren Disketten unterzubringen waren.
 
Mitte der 1990er Jahre setzte sich die Compact-Disc als neues Massenspeicher-Medium bei Computern durch, womit sie die Diskette in den Folgejahren fortschreitend ersetzte. So kam es zu einem schnellen Wachstum der Anwendungsfelder und auch die Unterhaltungsindustrie erkannte in der CD ein Massenspeicher-Medium mit hohem Potential, weshalb sich die CD für Software und Musik schnell durchsetzte. Aufgrund der stetig wachsenden Bedürfnisse nach Speicherplatz, die heutzutage auch über die CD hinausgehen, wurde diese zur DVD und diese wiederrum zu Blu-Ray und HD-DVD weiterentwickelt.1 2

Aufbau und Funktionsweise

schematische Darstellung der Oberflächenstruktur einer Compact Disc - Erhöhungen (Lands) und Vertiefungen (Pits) repräsentieren die Daten der CD, wobei jeder Wechsel zwischen Pit und Land eine logische "1" darstellt.
Das Trägermedium einer CD ist eine Kunststoffscheibe (aus Polycarbonat) mit einem Durchmesser von 12 cm und einer Stärke von 1,2 mm. Auf dieser Scheibe befindet sich – wie bei der Schallplatte - eine Datenspur mit spiralförmigem Verlauf.
 
Bei der Herstellung der CD werden stellenweise Vertiefungen in die Beschichtung gepresst, sog. "Lands". Die unbeschädigten, reflektierenden Stellen, die als "Pits" bezeichnet werden, reflektieren etwas später als die gepressten "Lands", da die CD-ROM von der Oberseite gepresst und von der Unterseite gelesen wird. Durch das Pressen von oben sind die Pits von der Lese-Seite nicht als Vertiefungen sichtbar, sondern als Hügel. Liegt ein Übergang von "Land" zu "Land" oder von "Pit" zu "Pit" vor, so wird das Licht nicht reflektiert. Es liegt also eine 0 vor. Der Wechsel von „Pit/Land“ bzw. „Land/Pit“ stellt eine 1 dar. Das zum Lesen benötigte Licht geht von einem schwachen Laserstrahl aus, der die gespeicherten Informationen "abtastet".
 
Über einen Controller wird die Drehzahl der CD-Rom in abhängig von der Stellung des Abtastsystems auf der spiralförmigen Spur verändert, was zu einer gleichbleibend konstanten Menge bereitgestellter Daten führt. Resultierend aus den unterschiedlichen Radien der CD reguliert der Controller bei 1-facher Lesegeschwindigkeit innen die Drehzahl auf etwa 520 U/min, außen auf etwa 210 U/min. Dabei entspricht eine 1-fache Geschwindigkeit einer CD-ROM 153,6 KB⁄s (CD-ROM Mode 1) sowie 176,44 KB⁄s bei der Audio-CD.
 
Soll eine CD-ROM industriell hergestellt werden, so ist der erste Produktionsschritt die Zusammenstellung aller Daten (Premastering). Es werden alle zu speichernden Daten zusammengestellt sowie der Fehlererkennungscode (EDC/Fehlerkorrektur) auf Basis der vorliegenden Daten berechnet. Anhand dieses Fehlercodes kann ein CD-Laufwerk, das die Daten später liest, durch ein spezielles Korrekturverfahren (CIRC, Cross-Interleaved Reed-Solomon Code) Fehler selbst korrigieren, so dass eine CD bis zu einem bestimmten Verschmutzungs- und Beschädigungsgrad lesbar bleibt.
 
Dem Premastering folgt das Mastering, bei dem mit Hilfe eines starken Laserstrahles die im Premastering erfassten und bereitgestellten Daten auf eine photoresistente Schicht übertragen werden. Anschließend wird diese ausgewaschen und versilbert, woraufhin ein Negativabdruck der CD-ROM (sog. Glasmaster) entsteht, der in der Regel mit Nickel galvanisiert wird (es entsteht der sog. Vater).
 
Das Pressen der eigentlichen CDs erfolgt anschließend im Spritzgussverfahren. Dabei wird flüssiges Polycarbonat, das Ausgangsmaterial der CD-Pressung, mit Hilfe des Vaters (Negativabdruck) in eine Form gepresst, woraufhin es anschließend mit Aluminium beschichtet und versiegelt wird. Des Weiteren kann auf die Oberseite der CD noch ein Label gedruckt werden, was meist im Siebdruckverfahren geschieht.
grafische Darstellung der Wellenlänge und Laserpunktdicke des CD-, DVD- und Blu-Ray Verfahrens

spezielle Arten und Formate

  • CD-ROM (Compact Disc Read-Only Memory) – industriell hergestellte, „gepresste“ und unzählig vervielfältigte, klassische Compact Disc
  • CD-R (Compact Disc Recordable) – gängige, einmal beschreibbare CD
  • CD-RW (Compact Disc ReWritable) – mehrfach lösch- und wiederbeschreibbare CD
  • Lebensdauer

    Da die erste Entwicklung der CD erst ca. 30 Jahre zurück liegt, ist die Frage der langfristigen Haltbarkeit von CDs noch weitgehendst offen, wobei von 10 bis 50 Jahren ausgegangen wird. Dabei hängt der Alterungsprozess maßgeblich von Temperatur(-schwankungen) und Sonnenlichtseinfluss ab. Ebenfalls können Kratzer und Beschädigungen der CD Daten schnell zerstören. Dabei erreichen CDs durch Lagerung bei konstant 20 Grad Celsius in absoluter Dunkelheit die höchste Lebensdauer. Trotz optimaler Lagerung sollten wichtige, auf einer CD gelagerte Daten spätestens alle 10 Jahre erneut gesichert werden.3
    Quellenangaben/ Einzelnachweise:
    1 "Compact-Disc" - Farlex, Inc. 1051, CCInfo. URL: http://www.elektronikinfo.de/audio/cd.htm
    2 "History of the Compact Disc" - Molecular Expressions Graphics and Design. URL: http://micro.magnet.fsu.edu/electromag/computers/compactdiscs/cd.html
    3 "How CDs Work" - HowStuffWorks.com, Atlanta, GA 30326. URL: http://www.howstuffworks.com/cd.htm