Napęd dysków CD-ROM zawiera mechanizm laserowy, moduły elektroniczne służące między innymi do sterowania, korekcji błędów i do komunikacji z komputerem. Zazwyczaj jego skład wchodzą również gniazdo słuchawkowe z regulatorem głośności a poza tym przycisk wysuwający dysk oraz – jeśli napęd nie jest wbudowany do komputera – zasilacz sieciowy i ewentualnie wentylator chłodzący.
We wnętrzu napędu CD-ROM mieszczą się:
• głowica optyczna
• tarcza obracająca dysk
• system przetwarzania sygnałów procesor.
Głowica optyczna wysyłająca promień światła laserowego w kierunku dysku zamocowana jest na sankach lub na przechylnym ramieniu. Składa się ona z diody laserowej, soczewki i czujnika optycznego. Aby dokładnie wychwycić minimalne różnice w strukturze ścieżki, wykorzystywana do odczytu laser diodowy musi emitować strumień o wyjątkowo małej długości fali. Wystarczające jest promieniowanie podczerwone. Taki promień świetlny nie jest wprawdzie widzialny dla oka ludzkiego, ale bardzo dla niego szkodliwy. Z tego też względu nie należy nigdy otwierać odtwarzacza CD podczas jego pracy.















































Dane techniczne CD-ROM-u
Dane techniczne CD-ROMU-u mówią nam wiele o jego możliwościach. Najczęściej publikowanymi są: prędkość transferu, czas dostępu, wielkość cache i używany interfejs.

Prędkość transferu danych
Transfer danych jest to szybkość, z jaką napęd może odczytać relatywnie duży fragment danej płyty CD-ROM i przesłać go do komputera. Standardową miarą jest kilobajt na sekundę, zwykle przedstawiany za pomocą skrótu kB/s. Jeśli producent twierdzi, że prędkość transferu napędu wynosi 150 kB/s, oznacza to, że po osiągnięciu odpowiedniej prędkości obrotu dysku, napęd będzie nam odczytywał ciągły strumień danych zapisanych na płycie z prędkością 150 kB/s. Proszę zauważyć, że prędkość ta dotyczy nieprzerwanego odczytu następujących po sobie danych, a nie dostępu do danych znajdujących się w różnych częściach dysku. Prędkość transferu danych można zatem traktować jako maksymalną prędkość, z jaką napęd może odczytać dane. Im ta prędkość jest wyższa, tym lepiej, choć na wydajność napędu wpływ ma wiele innych czynników.

Standardowy format CD określa, że normalnie odczytywanych jest 75 bloków (sektorów) danych na sekundę, przy czym każdy blok zawiera 2048 bajtów danych. Daje to transfer danych o prędkości równej dokładnie 150 kB/s, co stanowi standard dla napędów CD-DA (odtwarzaczy płyt muzycznych), który wśród napędów CD-ROM nazywany jest szybkością pojedynczą. Termin szybkość pojedyncza używany jest w odniesieniu do napędów odczytujących płyty z szybkością 150 kB/s. Płyty CD zapisywane są w formacie stałej prędkości (CLV), co oznacza, że prędkość obrotowa dysku będzie zmieniana tak, aby prędkość odczytu ścieżki była stała. Prędkość transferu danych napędu o podwójnej szybkości (napędu 2x) wynosi 300 kB/s, czyli jest dwa razy wyższa nią napędu o szybkości pojedynczej. Ponieważ napędy CD-ROM mogą odczytać nie tylko dyski audio, które wymagają stałej prędkości odczytu, ale również dyski z danymi, które mogą być odtwarzane z różną prędkością, odczyt drugiego rodzaju dysków może być przyspieszony przez zwiększenie prędkości, z którą są one obracane. Obecnie dostępne są napędy o wielu różnych szybkościach obrotu dysku będących wielokrotnościami prędkości napędów o pojedynczej szybkości.
Obecnie najpopularniejsze są napędy 32- i 50-krotne, stanowiące standardowe wyposażenie większości sprzedawanych obecnie komputerów osobistych. Fakt, że w standardzie MPC-3 (Mulitimedia Personel Computer) wymagany jest napęd o co najmniej 4-krotnej prędkości, przy pojawiających się napędach o prędkości 100-krotnej, jasno wskazuje, że postęp standaryzacji nie nadąża za postępem technologicznym. Prawdopodobnie w tej chwili trudno by było znaleźć nowy napęd o 4-krotnej pędkości. Nowe systemy typowo wyposażone są w napędy 32- i 50-krotne. Ponieważ szybkość napędów CD-ROM cały czas rośnie, problematyczne staje się decyzja zakupu lub wymiany takiego napędu. Szybkość samego napędu ma różne znaczenie dla użytkowników odmiennych typów. Jeśli z CD-ROM-u korzystasz głównie w celu przeglądania informacji tekstowej, np. w encyklopediach, słownikach czy książkach telefonicznych, to szybkość napędu jest czynnikiem krytycznym. Kilka sekund dłużej trwające instalowanie programu nie zawsze jest powodem, dla którego warto zaopatrywać się w najszybszy napęd na rynku.

Czas dostępu
Dla napędu CD-ROM jest mierzony w ten sposób, co dla dysków twardych. Czas dostępu jest więc równy opóźnieniu pomiędzy otrzymaniem przez napęd polecenia odczytu, a odczytem pierwszego bitu informacji. Czas ten jest mierzony w milisekundach. Standardowa wartość czasu dostępu dla napędu o poczwórnej szybkości wynosi 200ms. Czas ten, podawany przez producentów, jest przeciętnym czasem dostępu. Faktyczny czas dostępu jest natomiast zupełnie inną charakterystyką, która zależy wyłącznie od tego, w którym miejscu dysku znajduje się odczytywana informacja. I tak, jeśli głowice odczytują informacje znajdujące się bliżej wewnętrznej części dysku, czas dostępu jest krótszy niż w razie, gdyby znajdowały się one bliżej zewnętrznego końca dysku. Czas dostępu podawany przez większość producentów jest średnim czasem dostępu obliczonym na podstawie wielu prób przypadkowych odczytów z dysku.
Oczywiście, im czas dostępu jest krótszy, tym lepiej, zwłaszcza gdy ważne jest, by napęd szybko wyszukiwał i pobierał dane. Czasy dostępu dla napędów CD-ROM stale się poprawiają (zmniejszają). Czasy te są nadal dużo większe od czasów dostępu charakteryzujących dyski twarde, gdyż wynoszą od 200 do 100ms w porównaniu do 8ms dla typowego dysku twardego. Największa różnica wynika z samej konstrukcji napędu: dysk twardy ma wiele głowic czytających, z których każda obsługuje dużo mniejszą powierzchnię nośnika niż jedna głowica laserowa. Napędy CD-ROM wyposażone są bowiem w jedną tylko wiązkę lasera odczytującego, który musi obsługiwać całą powierzchnię dysku. Oprócz tego, dane na płytach CD zorganizowane są w postaci długiej spirali ciągnącej się od jednego do drugiego końca całego dysku. Kiedy więc napęd CD-ROM ustawia swoje głowice w celu odczytu informacji, musi oszacować miejsce, w którym dane te się znajdują, a następnie przemieszczać głowice w przód i w tył, aż do zlokalizowania odpowiedniego miejsca na spiralnej ścieżce. Odczyt zewnętrznych fragmentów tej ścieżki wiąże się więc z dłuższym czasem dostępu niż odczyt tych samych fragmentów, lecz położonych bliżej środka dysku, chyba, że napęd odczytujący jest napędem CAV, który obraca dyskiem ze stałą prędkością kątową, dzięki czemu zewnętrzne fragmenty ścieżki odczytywane są równie szybko, co jej fragmenty wewnętrzne. Z każdym wzrostem szybkości transferu danych zazwyczaj związane jest skrócenie czasu dostępu, które nie jest proporcjonalne do zwiększania prędkości transferu, co oznacza, że udoskonalenia w dziedzinie skracania czasu dostępu są mniejsze. Wynika to z fizycznych ograniczeń konstrukcji mechanizmu odczytu wyposażonego w jeden tylko mechanizm odczytujący.

Bufor/Cache
Większość napędów zawiera wbudowaną pamięć typu cache. Jest to bufor umożliwiający zebranie odczytywanych informacji w większą całość, przed wysłaniem ich do komputera. Typowym rozmiarem bufora dla napędu CD-ROM jest 256kB, choć dostępne są oczywiście napędy z pamięcią cache o mniejszym lub większym rozmiarze (zwykle im więcej tym lepiej). Szybszy napęd zaopatrzony jest w bufor o większym rozmiarze umożliwiającym obsługę szybszych transferów danych. Wbudowane pamięć cache zawiera m. in. możliwość otrzymywania danych z CD-ROM-u ze stałą prędkością, nawet wtedy, gdy dane żądane przez aplikację porozrzucane są w różnych miejscach dysku. Ponieważ czas dostępu napędu i tak jest już względnie długi, przerwy pomiędzy kolejnymi odczytami danych mogą powodować, że napęd będzie przesyłać dane do komputera sporadycznie. Sytuacja taka może nie powodować problemów w razie korzystania z typowych aplikacji tekstowych, ale generalnie dłuższy czas dostępu w połączeniu z brakiem buforowania jest łatwo zauważalny, a nawet irytujący, zwłaszcza w przypadku odtwarzania fragmentów audio lub video. Oprócz tego, bufor napędu pod kontrolą odpowiedniego oprogramowania, potrafi odczytywać i przygotować spis zawartości dysku, co przyspiesza proces realizacji pierwszego żądania odszukiwania danych na dysku. Minimalnym zalecanym rozmierem wbudowanej pamięci podręcznej napędu CD-ROM jest 256kB, standardowo montowane w większości napędów o ośmiokrotnej i większej szybkości.

Interfejs
Interfejsem CD-ROM-u jest fizyczne złącze napędu z gniazdem rozszerzenia magistrali komputera. Jego znaczenie nie powinno być bagatelizowane. Istnieją trzy różne typy interfejsów - oraz jeden standardowy port komputera PC - przy użyciu których napędy CD-ROM można przyłączać do systemu.


Nagrywarki CD-ROM
Obecnie istnieje możliwość tworzenia własnych płytek CD-ROM - a także muzycznych płytek CD - przy użyciu jednego lub wielu modeli nagrywarek. Kupując zapisywalne dyski CD-ROM z zapisując (wypalając) własne dane możesz przechowywać ogromne ilości danych przy koszcie dużo mniejszym niż w przypadku innych wymiennych nośników o swobodnym dostępie. Wprawdzie napędy dysków wymiennych Iomega Zip lub Jaz kształtują się podobnie cenowo, ale trzeba mieć na uwadze to, że zapisywalna płytka CD-ROM kosztuje od 3 do 8 złotych, podczas gdy nośnik napędu Jaz o pojemności 1GB kosztuje ponad 100 złotych. Jeśli chodzi o przenoszenie danych pomiędzy różnymi systemami, musisz mieć pewność, że w drugim komputerze znajduje się taki sam napęd dysków wymiennych, gdyż w tym względzie nie ma jednolitego standardu. Taśmy magnetyczne mogą oferować mniejszy koszt megabajta, ale umożliwiają tylko dostęp liniowy. Dostęp do danych na taśmie jest dość czasochłonny i bardzo niewygodny w porównaniu z dostępem do danych na płytce CD-ROM.
W porównaniu z innymi rodzajami wymiennych nośników, użycie nagrywarki CD-ROM jest bardzo efektywną cenowo i łatwą metodą transportowania dużych ilości danych i tworzenia kopii archiwalnych. Kolejną zaletą zapisywania płytek jest ich dużo większa trwałość po zapisaniu niż taśm magnetycznych i innych wymiennych nośników. Większość nagrywarek CD-ROM to urządzenia jednokrotnego zapisu (WORM - write-once, read many), co oznacza, że gdy zapiszesz dane, nie możesz ich już zmienić. Standardem dla tej technologii są napędy CD-R (CD-Recordable). Ograniczenie jednokrotnego zapisu sprawia, że ten system nie jest idealny do tworzenia kopii zapasowych systemu ani do innych celów, do których dobrze byłoby móc wykorzystywać cały czas ten sam nośnik. Z drugiej strony, ponieważ koszt nośnika jest dość niski, tworzenie trwałych kopii na płytkach jest bardziej ekonomiczne niż stosowanie taśm czy innych nośników. W każdym razie dostępne są także nagrywarki CD-ROM, które mogą wielokrotnie zapisywać dane na płytce. Napędy CD-RW (CD-ReWritable) mogą ponownie wykorzystać tę samą płytkę, co sprawia, że doskonale się nadają do różnorodnych celów archiwizacji danych.


CD-RW
Zasadniczą i najpoważniejszą nowością jest wewnętrzna struktura płyty CD-RW. Aby przystosować płytę do zapisu zmiennofazowego, należało stworzyć nośnik o odmiennych właściwościach chemicznych. Warstwa nagrywana jest teraz zbudowana ze stopu czterech pierwiastków (srebro, ind, antymon, tellur). Posiada ona zdolność zmiany przezroczystości zależnie od mocy padającej na jej powierzchnię wiązki lasera. Absolutnym novum jest, oczywiście, fakt, że zmiany powierzchni płyty spowodowane nagrywaniem są odwracalne. Oznacza to, że wypalony i nieprzezroczysty punkt może pod wpływem działania światła o specjalnie dobranym natężeniu zmienić swoje własności i stać się nieprzezroczystym. Warstwa główna jest otoczona z obu stron powłokami materiału dielektrycznego, który ma za zadanie poprawienie odprowadzania ciepła z nośnika. Staje się to bardzo istotne, gdyż skumulowane ciepło mogłoby skasować wcześniej zapisane na płycie informacje. Najdalej od głowicy lasera leży warstwa srebra, która jest właściwym elementem odbijającym światło.
Również nieco inny jest mechanizm nanoszenia zmian na płytę. Elementem umożliwiającym kasowanie i powtórny zapis danych na dysku CD-RW jest laser o zmiennej mocy. Standardowe nagrywarki CD-R mogły emitować wiązkę światła o dwóch różnych natężeniach: bardzo małym - tylko do odczytu i w żaden sposób nie zmieniającym struktury nośnika - oraz bardzo dużym - służącym do miejscowego i gwałtownego podniesienia temperatury warstwy głównej. Jeśli punkt na płycie został naświetlony podczas nagrywania laserem dużej mocy, w warstwie nośnika zachodziły odpowiednie reakcje i stawała się ona nieprzezroczysta. Przez obszar nie naświetlony laserem dużej mocy światło mogło nadal bez przeszkód docierać do warstwy refleksyjnej. W przeciwieństwie do swojego poprzednika nośnik CD-RW, dzięki specjalnemu składowi, reaguje całkowicie odmiennie na wiązkę światła o średniej mocy. Naświetlenie nią punktu powoduje odwrócenie ewentualnych wcześniejszych zmian i przywrócenie płycie stanu początkowego.
Zmiennofazowa technika zapisu umożliwia również bezpośrednie nadpisywanie danych bez wstępnego czyszczenia przeznaczonego dla nich miejsca. Przyspiesza to całą operację, gdyż jeśli konieczne byłoby uprzednie usunięcie zawartości (tak jak to jest np. w nośnikach magnetooptycznych), każda operacja musiałaby przebiegać dwukrotnie.
Zabieg powtórnego zapisu może być wykonywany wielokrotnie. Jednak wbrew niektórym przekonaniom, istnieje granica wytrzymałości nośnika. Zazwyczaj wynosi ona około tysiąca cykli nagraniowych. Nie jest to oszałamiająco dużo, ale zakładając że daną płytę kasuje się raz w tygodniu, zostałaby ona zniszczona dopiero po 19 latach nieprzerwanego użytkowania. Raczej niemożliwe jest, aby jakikolwiek produkt cieszył się popularnością przez 20 lat. Trzeba zdać sobie sprawę, że za kilka lat z pewnością zostanie wynaleziony nowy sposób przechowywania danych i CD-RW straci swoją pozycję.
Nieuniknione zmiany musiały dotknąć także samych urządzeń nagrywających, są one jednak minimalne. Główne modyfikacje przeprowadzono w elektronice, a korekty układu optycznego są bardzo nieznaczne. Dzięki temu nagrywarki CD-RW są w stanie bez żadnych problemów nagrywać zwykłe krążki CD-R. taka własność czyni je urządzeniami uniwersalnymi. Niewielkie różnice sprzętowe powodują także, że cena nagrywarki CD-RW jest tylko minimalnie wyższa od ceny nagrywarki standardowej (CD-R).
Podłączenie napędu do komputera przebiega w sposób standardowy. Najczęściej używa się magistrali SCSI, która zapewnia dużą stabilność transferu. Coraz więcej urządzeń nagrywających wykorzystuje jednak interfejs ATAPI. Nie wymaga on specjalnego kontrolera, a przy szybkich komputerach, spadek wydajności i stabilności w stosunku do SCSI jest praktycznie niezauważalny. Zaletą CD-RW, która na pewno przysporzy tej technologii przychylność użytkowników, jest możliwość zastosowania tego samego oprogramowania, jak w przypadku CD-R. Podobnie jak w sprzęcie wprowadzona tu tylko drobne modyfikacje. Zazwyczaj jest to jedna opcja w menu lub dodatkowe okienko, pozwalająca na kasowanie zawartości uprzednio nagranej płyty. Istnieją dwie metody usuwania danych, znajdujących się na nośniku CD-RW: szybka i pełna. Pierwsza niszczy tylko część informującą o formacie i objętości dotychczasowych nagrań. Umożliwia to bezpośrednie odczytanie dalszych fragmentów płyty, jednak pozostawia fizyczną, binarną reprezentację danych. Natomiast drugi sposób kasuje dokładnie całą zawartość, jednak zamiast dwóch minut trwa pół godziny.


DVD-ROM

Budowa napędu DVD-ROM
Napęd dysków DVD w swojej budowie zbliżony jest do napędu CD-ROM. Odróżnia go jedynie długość światła lasera potrzebna do odczytu nośnika optycznego. W napędzie CD-ROM wynosi ona 780 nm, a w napędach DVD waha się ona od 635 do 650 nm.



Przyszłość technologii CD-ROM należy do DVD (Digital Versatile Disc). Jest to nowy standard, który w znaczny sposób podnosi pojemność, a zatem i spektrum zastosowań CD-ROM-ów. Największym problemem dzisiejszej technologii CD-ROM, przy stale zwiększających się rozmiarach aplikacji i plików danych, są ograniczone pojemności dysków CD-ROM, które mogą pomieścić maksymalnie około 680MB danych, co może się wydawać wiele, ale naprawdę nie jest - zwłaszcza gdy wziąć pod uwagę rozmiary przyszłych aplikacji wideo. Jednym z podstawowych zastosowań wyznaczonych nowemu standardowi DVD jest zastąpienie kaset wideo. W przyszłości zamiast wypożyczać kasetę z wypożyczalni, można będzie kupić lub wypożyczyć film nagrany na CD-ROM-ie. Technologia DVD będzie więc miała zastosowanie nie tylko w przemyśle komputerowym, ale również rozrywkowym.

Specyfikacje DVD
W tej chwili technologia DVD umożliwia pomieszczenie 4,7GB danych na jednostronnym, jednowarstwowym dysku tej samej średnicy (czyli 120mm) i połowy długości (czyli 0,6mm) dzisiejszego CD-ROM-u. W połączeniu z kompresją MPEG-2 (Motion Picture Experts Group), wystarczy to na zapisanie do 135 minut pełnoekranowego i pełnometrażowego filmu fabularnego. Pojemność ta nie jest oczywiście żadnym zbiegiem okoliczności; format DVD utworzony został bowiem głównie z myślą o przemyśle filmowym, który od dawno już szukał nośnika tańszego i trwalszego od kasety wideo.
W niedalekiej przyszłości płyty DVD mają się składać z dwóch warstw o pojemności 9,4GB po każdej z dwóch stron dysku, co umożliwi zapisanie na jednym CD-ROM-ie 18,8GB informacji (blisko 30 razy więcej niż dziś na standardowej płycie CD-ROM). Wprowadzana właśnie technologia laserów o wiązce niebieskiej wkrótce pozwoli na dalsze kilkakrotne zwiększenie tej pojemności. Przy swojej pojemności napędy DVD są również dosyć szybkie. Standardowa szybkość transferu danych dla napędów DVD wynosi 1,3MB/s, czyli jest w przybliżeniu równa transferowi napędu CD-ROM o szybkości 9x. Napędy DVD będą w pełni zgodne wstecz i, tak jak dzisiejsze CD-ROM-y, będą również umożliwiać odtwarzanie płyt audio CD. Podczas odtwarzania standardowych CD-ROM-ów, wydajność napędu będzie odpowiadać wydajności napędu 4x CD-ROM. W przyszłości mają się pojawić dwuwarstwowe dyski DVD o pojemności 8,5GB oraz dyski dwustronne mieszczące 9,4GB przy jednej warstwie i 17GB przy dwóch warstwach.

Napędy DVD używają lasera o krótszej długości fali w celu odczytywania wgłębień i wzniesień o mniejszej długości. Płyty DVD mogą podwoić pojemność poprzez wykorzystanie obu stron dysku i podwoić ją jeszcze raz, poprzez zastosowanie dwóch oddzielnych warstw na każdej stronie. Druga warstwa danych jest zapisana pod pierwszą, która jest półprzepuszczalna w celu umożliwienia dostępu do drugiej warstwy. Skupiając promień lasera na dwóch różnych głębokościach, na powierzchni o tej samej wielkości można odczytać prawie dwukrotnie większą ilość danych. Dzięki zastosowaniu niebieskiego lasera, ta pojemność może w przyszłości jeszcze wzrosnąć. Czas dostępu mieszczą się w granicach 150-200ms, przy prędkości transmisji w trybie burst osiągają ponad 12MB/s. Dyski DVD wirują z podstawową prędkością mniej więcej trzy razy większą niż w przypadku napędów CD-ROM o pojedynczej prędkości. Napędy DVD są podłączane do interfejsów IDE/ATA oraz SCSI, podobnie jak napędy CD-ROM, a także posiadają gniazda audio dzięki którym przy pomocy słuchawek można z nich odtwarzać muzyczne płytki CD.

Standardy DVD
Obecnie najpewniejszymi kandydatami są standardy DVD-R oraz DVD-RAM, oba oparte na specyfikacji z sierpnia 1997. DVD-R jest porównywalne ze standardem CD-R, gdyż korzysta z technologii WORM i jako aktywny nośnik wykorzystuje warstwę ograniczonego barwnika. Pierwsze napędy DVD-R zostały opracowane przez firmę Pioneer w październiku 1997 i kosztowały 17 tysięcy dolarów; czyste dyski kosztowały około 50 dolarów. DVD-RAM to wielokrotnie zapisywalny dysk korzystający z technologii zmiany fazy podobnej do wykorzystywanej w CD-RW. Jednak dyski DVD-RAM nie mogą być odczytywane w standardowych napędach DVD-ROM. Spowodowane jest to różnicami we współczynnikach odbić nośników oraz w samym formacie zapisanych danych. W przyszłości mają się pojawić napędy DVD-ROM potrafiące odczytywać dyski DVD-RAM. Poza standardem DVD-R i DVD-RAM powstaje obecnie także kilka innych rozwiązań, znajdujących się na różnych etapach projektowania. DVD+RW, zwane także DVD Phase Change Rewritable jest konkurującym formatem proponowanym przez firmy Philips, Sony i Hawlett-Packard. Jest w większym stopniu oparty na CD-RW i jest niezgodny z DVD-RAM, mimo że napędy DVD+RW potrafią odczytywać dyski DVD-ROM i płyty CD-ROM. Pioneer posiada własny format dysków wielokrotnego zapisu, zwany DVD-R/W, który także korzysta z technologii zmiany fazy i jest nieco bardziej zgodny z DVD-RAM.