ระบบคอมพิวเตอร์

ซีดีรอม (CD ROM)

ความเป็นมาของซีดีรอม
ซีดีรอม (CD ROM ย่อมาจาก Compact disc Read Only Memory) เป็นสื่อบันทึกข้อมูลชนิดหน่วยเก็บข้อมูลสำรอง (Secondary Storage Media) ลักษณะเป็นแผ่นจานกลมคล้ายแผ่นเสียงหรือแผ่นคอมแพ็คดิสก์สำหรับฟังเพลง ข้อดีคือ เก็บข้อมูลได้ปริมาณมากกว่าดิสก์เก็ต ซีดีรอม 1 แผ่นสามารถเก็บข้อมูลเทียบเท่ากับดิสก์เก็ตความจุ 1.44 MB จำนวน 600 แผ่น หรือเท่ากับฮาร์ดดิสก์ขนาดความจุ 600 MB ในขณะที่ราคาของซีดีรอมถูกกว่าฮาร์ดดิสก์ที่มีความจุเท่ากัน จากข้อดีดังกล่าวจึงมีผู้ผลิตซอฟต์แวร์ประเภทเกมส์และโปรแกรมบรรจุในซีดีรอมมากขึ้น

การทำงานของซีดีรอม

ประเภทของซีดีรอม
เมื่อดูจากสภาพภายนอกจะเห็นว่าซีดีรอมแต่ละแผ่นมีลักษณะเหมือนกันทุกประการ แต่แท้ที่จริงนั้นซีดีรอมแบ่งออกได้หลายประเภท การแยกประเภทของซีดีรอมนั้น แยกตามข้อกำหนดของหนังสือที่ระบุเกี่ยวกับมาตรฐานการผลิตสื่อเก็บข้อมูลซีดีรอม เช่น Yellow CD หมายถึง ซีดีรอมที่ถูกผลิตตามข้อหนังสือหน้าปกสีเหลือง เป็นต้น
ปัจจุบันแบ่งประเภทของซีดีรอมออกได้หลายประเภท ตามสีของหน้าปกหนังสือที่กำหนดลักษณะของซีดีรอม ดังต่อไปนี้
Yellow CD หรือ DATA Storage CD
เป็นที่รู้จักกันในชื่อของซีดีรอมประเภทที่ใช้สำหรับเก็บข้อมูล (data CD) มักพิมพ์คำว่า data storage บนแผ่น แผ่นซีดีรอมประเภทนี้ถูกนำมาเก็บข้อมูลที่คอมพิวเตอร์อ่านได้ ข้อมูลจะถูกบันทึกเป็นแนวเกลียว (spiral) จากวงรอบหรือแทร็ค (track) ส่วนในของแผ่นไปยังวงรอบส่วนนอก ข้อมูลจะถูกเขียนครั้งละหนึ่งบิตตามลำดับ. โครงสร้างของการบันทึกข้อมูลทางตรรกะ (logical format) ข้อมูลจะถูกบันทึกในลักษณะของแผนภูมิต้นไม้ (tree) และไดเรคทอรี่ (directory) และไฟล์ ซึ่งคอมพิวเตอร์เข้าใจ การใช้งาน DATA-CD ก็ใช้เก็บข้อมูล ใช้สำหรับสำรองข้อมูลจากฮาร์ดดิสก์ หรือจากสื่อบันทึกข้อมูลชนิดอื่นๆ ใช้สำหรับทดสอบบันทึกข้อมูลก่อนที่จะส่งแผ่นซีดีไปเป็นมาสเตอร์ สำหรับการบันทึกข้อมูลเพื่อใช้งานภายในสำนักงาน

Red CD / AudiO CD
รู้จักกันแพร่หลายในชื่อของ Audio CD หรือคอมแพ็คดิสก์ คือแผ่นซีดีรอมที่มีไว้สำหรับฟังเพลง ซึ่งประกอบด้วย แทร็คของ Digital Audio ที่ถูกบันทึกลงไปใน Compact Disc - Digital Audio (CD-DA) รูปแบบการเก็บข้อมูลเพลงเป็นรูปแบบสากล คือนำไปใช้ได้ทั่วโลกและใช้ได้กับหลายๆ สื่อ CD-DA แผ่นหนึ่งมีแทร็ค ได้ 99 แทร็ค

CD-ROM XA หรือ Multi-session CD
Multi-session CD คือซีดีรอมที่ถูกผลิตตามมาตรฐาน ISO 9660 ข้อมูลในซีดีรอมจะมีมากกว่า 1 session หนึ่ง session คือการบันทึกข้อมูลต่อเนื่องกันหนึ่งส่วน เมื่อปิด session ดังกล่าว และเปิด session ใหม่ ข้อมูลก็จะถูกบันทึกโดยไม่ต่อเนื่องกับ session เดิม ทำให้ใช้ประโยชน์จากซีดีรอมแบบ Multi-session ในการ Update ข้อมูลหรือบันทึกข้อมูลเพิ่มเติม ปกติซีดีรอม 1 แผ่น มีได้ 48 session อย่างไรก็ตาม Multi - session CD ใช้งานได้ก็ต่อเมื่อใช้กับไดรฟ์ที่สามารถอ่านข้อมูลแบบ Multi - session ได้ ประโยชน์จากการใช้ซีดีรอมแบบ Multi - session คือ การสำรองข้อมูลที่มีขนาดใหญ่ สำหรับใช้ในการทำข้อมูลที่ต้องการแจกจ่ายเมื่อมีการอัปเดทข้อมูล

Mixed Mode CD
ซีดีรอมที่ออกแบบผสมกันระหว่าง Data และ Audio ปกติ CD-DA จะถูกบันทึกข้อมูลที่เป็นส่วนของ audio และใช้งานกับเครื่องเสียงภายในบ้านหรือเครื่องเสียงติดรถยนต์รวมทั้งคอมพิวเตอร์ได้

แผ่นซีดีแบบ Mixed Mode นั้นถูกผลิตให้มีทั้ง DATA และ Audio ในแผ่นเดียวกัน เมื่อต้องการรวมเอาข้อความ ภาพกราฟิกและเสียงเข้าไปในซีดีรอม ข้อมูลดังกล่าวจะถูกบันทึกในส่วนของ Data Track และข้อมูล Audio จะถูกบันทึกไว้ในส่วนของ CD-DA ซึ่งในกรณีนี้ทำโดย 2 วิธี Mixed Mode และ CD Extra
Classic Mixed Mode หรือ Mixed Mode ยุคเบื้องต้นนั้นคือแผ่นซีดีรอมที่มีข้อมูลในแทร็คแรก ตามด้วย Audio ในแทร็คต่อไปอีกหนึ่งแทร็คหรือหลายๆ แทร็คโดยบรรจุใน session เดียว Mixed-Mode CD ใช้งานได้ดีกับคอมพิวเตอร์ อย่างไรก็ตามยังมีปัญหาบางประการเกี่ยวกับ Classic Mixed Mode เนื่องจากหากบังเอิญว่าข้อมูลในแทร็คแรกนั้นนำมาใช้กับคอมพิวเตอร์ได้ แต่กรณีนี้บรรดาเครื่องเล่นซีดีของชุดเครื่องเสียงจะไม่สามารถใช้งานได้ ตรงกันข้ามอาจเกิดความเสียหายได้ เพราะในแทร็คของข้อมูลซึ่งเป็นแทร็คแรกนั้นคำนวณไม่ได้ว่าปริมาณสัญญาณที่ถูกส่งออกมานั้น อาจจะมากขนาดที่ทำให้ลำโพงเสียหายได้ ถึงแม้ว่าเครื่องเล่นซีดีบางตัวจะสามารถตรวจจับ CD-track และอ่านข้ามไป แต่โดยปกติเครื่องเล่นซีดีจะไม่มีฟังก์ชั่นนี้ บรรดาผู้ผลิตเครื่องเล่นซีดีที่ให้ความสนใจเกี่ยวกับการใช้งานซีดีรอมประเภทนี้ต่างก็กลัวปัญหา และเริ่มมองหาวิธีการใหม่ๆ นั้นก็คือ CD Extra
CD Extra
CD Extra หรือที่รู้จักกันในชื่อของ CD Plus หรือ Enhance CD เป็นวิธีการแก้ปัญหาเมื่อผู้ผลิตซีดีรอมต่างก็มองเห็นว่าผู้ผลิตไดรฟ์ซีดีรอมปัจจุบันผลิตแต่ไดรฟ์ที่สามารถอ่านข้อมูลแบบ Multi-session หมดแล้ว CD Extra จะประกอบด้วย 2 session
session แรกเป็น CD-DA ที่สามารถมีได้ถึง 98 แทร็ค ประกอบด้วยแทร็คเสียง (audio track) และ session ที่สองเป็น แทร็คข้อมูล (data track) ซึ่งถูกเขียนในรูปแบบของ CD-ROM XA
เมื่อเอาแผ่นซีดีที่เป็น CD Extra มาใช้กับเครื่องเล่นซีดี session แรกที่เป็นส่วนของ Audio จะถูกนำมาเล่นแต่เครื่องเล่นซีดีจะไม่อ่านข้อมูลที่อยู่นอกเหนือจาก session แรก ดังนั้นส่วนของ Data Track จึงไม่ถูกเล่นในเครื่องเล่นซีดี เมื่อนำเอาซีดีรอมดังกล่าวมาใช้กับเครื่องคอมพิวเตอร์ ซึ่งโดยปกติเครื่องคอมพิวเตอร์จะอ่าน session สุดท้ายก่อน ดังนั้นข้อมูล จึงถูกอ่านในครั้งแรก คุณลักษณะของ CD Extra ถูกระบุไว้ใน Blue book Standard อย่างไรก็ตามในข้อระบุของ Blue Book Standard ไม่ได้กำหนดว่าซีดีรอมที่จะถูกผลิตภายใต้มาตรฐานจำเป็นต้องเป็นซีดีรอมแบบ Multi - Session
ความเร็วการถ่ายโอนข้อมูล
ในปัจจุบันนี้ ความเร็วในการถ่ายข้อมูลมีถึง 52x แล้ว เมื่อวัดประสิทธิภาพการทำงาน ถามว่า 20x มีประสิทธิภาพการทำงานเป็น 2 เท่า ของ 10x หรือไม่ คำตอบก็คือไม่ ความเร็วการถ่ายข้อมูลที่ 20x จะมีอัตราการโอนถ่ายข้อมูลถึง 2.4 Mbps แต่ถ้าพิจารณาที่ระยะเวลาในการเข้าถึงข้อมูล (access time) ขนาดของบัฟเฟอร์ ซึ่งมีขนาดไม่แตกต่างกัน และอินเทอร์เฟซของไดรฟ์ เมื่อพิจารณารวมแล้ว ประสิทธิภาพรวมเพิ่มขึ้นแค่ 20 เปอร์เซ็นต์ของ 10x เท่านั้นเอง และความเร็วในการถ่ายเทข้อมูลจะเห็นประโยชน์ได้อย่างชัดเจนเมื่อมีการถ่ายเทข้อมูลขนาดใหญ่เท่านั้น เช่น ฐานข้อมูล หรือเกมส์ ส่วนไฟล์ขนาดเล็กๆ นั้นยังไม่ได้ประโยชน์จากการเพิ่มความเร็วในการโอนย้ายข้อมูลของไดรฟ์ซีดีรอมความเร็วสูงแต่อย่างไร ส่วนของอินเทอร์เฟซ (Interface) นั้น โดยปกติแล้วไดรฟ์ซีดีรอมแบบ SCSI จะมีประสิทธิภาพดีกว่า ATAPI (IDE) เพราะ SCSI ใช้ Bus Mastering บนการ์ด SCSI (SCSI Controller Card) ไม่ต้องพึ่งพา Controller บนเมนบอร์ด ส่วน ATAPI ยังต้องพึ่งพา Controller บนเมนบอร์ดทำให้เพิ่มภาระ (โหลด) ให้ซีพียู มีผลให้ประสิทธิภาพในการประมวลผลลดลง

เทคโนโลยีเพื่อเพิ่มความเร็วในการถ่ายโอนข้อมูล
เมื่อก่อนนั้นการหมุนของมอเตอร์เพื่ออ่านข้อมูลจากแผ่นซีดีรอมใช้เทคนิค CLV (constant linear velocity) คือ อัตราการหมุนแผ่นซีดีรอมจะแปรเปลี่ยนขึ้นกับบริเวณที่ข้อมูลในซีดีรอมถูกอ่าน สำหรับไดรฟ์ซีดีรอมความเร็วสูงๆ ถ้าใช้เทคนิค CLV จะให้การโอนถ่ายข้อมูลกรณีที่มีการอ่านข้อมูลบริเวณแทร็คใน (โครงสร้างแท้จริงไม่ได้เป็นวง (track) แต่มีลักษณะคล้าย Spiral คือเกลียว) จะไม่เร็วเท่ากับ 20x จริงๆ ผู้ผลิตเลยใช้เทคนิคแบบ CAV ( Constant Angular Velocity) ปกติหากมีการอ่านข้อมูลแทร็คนอกๆของแผ่นซีดีรอม หัวอ่านแสงเลเซอร์จำเป็นต้องตรวจจับข้อมูลเป็นพื้นที่กว้างมากกว่าการอ่านบริเวณแทร็คใน นั่นก็คือจะสูญเสียอัตราคงที่และความแม่นยำเมื่อมีการอ่านข้อมูลจากแทร็คนอก หากใช้เทคนิคแบบ CLV นั้นความเร็วในการหมุน ของซีดีรอมจะแปรเปลี่ยนไปเรื่อย ขึ้นอยู่กับว่าการอ่านข้อมูลในขณะนั้นๆ อ่านบริเวณใดของแผ่นซีดีรอม การที่ต้องเปลี่ยนความเร็วในการอ่านเนื่องจากต้องการรักษาความคงที่ของการถ่ายเทข้อมูล
ส่วน CAV นั้นแผ่นซีดีรอมถูกหมุนด้วยความเร็วเชิงเส้นคงที่ ข้อดีคือไม่ต้องเปลี่ยนความเร็วในการหมุนของมอเตอร์ เพราะการเปลี่ยนความเร็วมีผลให้การอ่านข้อมูลหยุดชะงัก แต่ CAV จะทำงานได้มีประสิทธิภาพนั้นแผ่นซีดีรอมที่นำมาใช้งานควรมีข้อมูลที่แทร็คนอกด้วยถ้าซีดีรอมนั้นมีข้อมูลเฉพาะแทร็คในๆ ของแผ่นจะไม่สามารถเห็นประโยชน์จาก CAV ได้มากนัก และยังทำให้การถ่ายเทข้อมูลช้าลงด้วย อย่างไรก็ตามขณะนี้มีการนำทั้งสองเทคนิคมารวมกันและเรียกไดรฟ์ซีดีรอมที่เกิดจากการเอาสองเทคนิคมารวมกันว่าไดรฟ์ซีดีรอมแบบ Partial Angular (p-angular)
เปรียบเทียบประสิทธิภาพการทำงานของ CAV กับ partial - CAV
1. จากการทดสอบเปรียบเทียบระหว่างไดรฟ์แบบ P-CAV (Philips PCA242CD/M2) พบว่าจะให้ประสิทธิภาพการอ่านข้อมูลแบบ Sequential ดีกว่า แต่ถ้าหากเป็นการอ่านข้อมูลแบบสุ่ม (Random) ไดรฟ์แบบ CAV จะให้ประสิทธิภาพดีกว่า
2. ความคงที่ของอัตราการถ่ายเทข้อมูล หากเป็นการอ่านแบบลำดับ (Sequential) พบว่า P-CAV มีอัตราการโอนย้ายข้อมูลเมื่ออ่านข้อมูลบริเวณแทรคนอกๆ ของซีดีรอมมากกว่าแทรคในๆ ในขณะที่ CAV ให้อัตราการโอนย้ายเกือบเท่ากันตลอดทั้งแผ่น
3. การอ่านข้อมูลแบบสุ่ม (Random) ทั้ง p-CAV และ CAV ให้ประสิทธิภาพแตกต่างกัน CAV ให้ประสิทธิภาพดีกว่า เพราะไม่ต้องเสียเวลาปรับความเร็วของมอเตอร์ ขณะที่ p-CAV ต้องเสียเวลาในการปรับ นอกจากนี้พบว่าความเร็วในโอนย้าย ยังแตกต่างไปตามแต่ขนาดของ Block ของข้อมูลที่จะอ่านด้วย