Datenspeicherung auf einer Compact Disk
Die Informationen auf einer CD werden mit Hilfe von Laserlicht ausgelesen, wie das genau von statten geht, wird im Kapitel "Funktionsweise eines CD-ROM-Laufwerks" beschrieben. Hier sei nur soviel gesagt, daß das Licht bei einem Übergang von einem Pit zu einem Land, oder von einem Land zu einem Pit anders reflektiert wird als von einem Pit oder Land selbst. Die kleinste Speichereinheit die ein Computer interpretieren kann, ist ein Bit (binary digit). Ein Bit kann nur zwei Werte annehmen, meistens die Werte "binär Null" oder "binär Eins" . Auf einem Magnetspeicher wie einer Festplatte oder einer Diskette wird ein Bit durch die magnetische Ausrichtung (Nord/Süd) eines Elementarmagneten dargestellt. Insgesamt werden 8 Bits zu einem Byte zusammengefaßt, dadurch ergeben sich 256 Kombinationsmöglichkeiten. Wie bereits erwähnt sind die Daten auf einer CD in einer Spur - dem Channel - untergebracht, da auch auf einer CD die kleinste Speichereinheit ein Bit ist, nennt man diese hier Channelbits. Der Wert "binär Eins" wird bei einer CD nicht durch ein Pit und eine binäre Null nicht durch ein Land dargestellt - wie man vermuten würde - sondern der Übergang von einem Pit zu einem Land, oder von einem Land zu einem Pit wird als eine binäre Eins interpretiert. Ein Pit oder ein Land stellt immer eine Null dar. Ein Pit entspricht also nicht einem Bit.
Ein Pit oder ein Land hat - aus Gründen der Lesesicherheit - mindestens eine Länge von 2 und höchstens 11 Channelbits. Also
frühestens nach zwei und spätestens nach elf Nullen muß eine Eins, also ein Wechsel zwischen einem Pit und einem Land folgen. Man nennt das die minimale und die maximale Lauflänge von Nullen. Es sind also nicht alle 01 Kombinationen möglich. Um die 256 Kombinationsmöglichkeiten eines Bytes darzustellen, werden vierzehn Channelbits benötigt. Eine Umsetzungstabelle ordnet jeder möglichen 14-Bit Kombination eine 8-Bit Kombination zu. Die Umwandlung jeder möglichen 14-Bit Kombination in eine 8-Bit Kombination - also von 14 Channelbits zu 8 Datenbits - wird als EFM (Eight-to-Fourteen-Modulation) oder Scrambling bezeichnet.
Durch diese 8 zu 14 Modulation wird verhindert, daß in einer 14-Bit Folge die minimale und maximale Lauflänge von Nullen eingehalten wird. Allerdings können am Ende und am Anfang der folgenden 14-Bit Folge jeweils eine 1 stehen, und zwischen zwei Folgen von je 14 Channelbits befinden sich noch drei Merge- oder Koppel-Bits, die bei der Auswertung der Daten allerdings nicht berücksichtigt werden. . Also ergeben sich aus 17-Channelbits letztenendes 8-Datenbits und damit ein Byte.
24 Bytes zuzüglich 180 Bits zur Synchronisation Fehlererkennnung und Korrektur bilden auf einer CD ein sogenanntes Frame. Diese 180 Bits setzen sich wie folgt zusammen:
Synchronisationsbits 24 + 3 Bits = 27 Bits Kontroll- u. Darstellungsbits 1 * (14 + 3) Bits = 17 Bits Fehlerkorrekturbits 8 * (14 + 3) Bits = 136 Bits insgesamt 180 Bits
Also ein Byte (17 Channelbits) für Fehlererkennung, 8 Byte - also 8 x 17 Channelbits (136 Bits) für zusätzliche Fehlerkorrektur. Außerdem 27 Channelbits zur Synchronisation.
Zusammen ergibt ein Frame mit 24 Bytes - 24 x 17 Bits = 408 Bits - zuzüglich der 180 Channelbits insgesamt 588 Channelbits. Im Vergleich zu einer Festplatte, auf der für 24 Bytes nur 24 x 8 Bits, also 192 benötigt werden, ist das ein großzügier Umgang mit Speicherplatz.
Datenbits 24 * (14 + 3) Bits = 408 408 Datenbis + 180 Channelbits = 588 Bits pro Frame
Die größe eines Sektors läßt sich daraus wie folgt berechnen: Ein Sektor besteht aus 98 Frames, also 98 x 24 Nutzbytes = 2352 Bytes. Dazu kommen 784 Bytes für die Fehlerkorrektur (ECC, Error Correction Code). Dies resultiert aus den 8 ECC-Bytes pro Frame (8 x 98 = 784). Ein Fehlererkennungsbyte (EDC, Error Detection Code) je Frame ergeben 98 Bytes EDC pro Sektor (1 EDC-Byte x 98 = 98 Bytes). Ein Sektor hat also eine Gesamtgröße von:
2352 + 784 + 98 = 3234 Bytes
Daraus ergibt sich die Sektoraufteilung auf der Compact Disk
