I CD-ROM (compact disk-read only memory) sono supporti ottici. Nel nome compare il termine compact disk perché il tipo di tecnologia utilizzato è lo stesso, per supporto e metodi di memorizzazione, di quello normalmente impiegato per la produzione dei cd musicali; read only memory, perché i CD-ROM sono di sola lettura, non è infatti (normalmente) possibile cancellare i dati presenti, né riscriverne di nuovi. L’impiego principale dei CD-ROM riguarda l’immagazzinamento e la distribuzione di grandi quantitativi di informazioni (enciclopedie, elenchi telefonici), vengono inoltre utilizzati per back-up e per memorizzare grafica, animazioni e suono per applicazioni multimediali.
Nel 1980 Philips e Sony, dopo una lunga ricerca nel campo dei supporti per l’audio digitale, propongono il CD per sostituire i dischi in vinile per la musica. Nel 1984 pubblicano il libro giallo in cui viene definito lo standard dei CD-ROM: viene definita la struttura e il formato da utilizzare per memorizzare dati digitali invece che “semplice” musica. Rispetto ai CD audio, i CD-ROM hanno stesse dimensioni, compatibilità dell’ottica e della meccanica, stesso processo produttivo, miglior capacità di correggere errori. Il libro verde (1986) aggiunge grafica e possibilità di mischiare audio, video e dati nello stesso settore.
Il CD porta ad una piccola rivoluzione nell'audio domestico, introducendo uno standard di qualità elevata, poco corruttibile nel tempo e di utilizzo estremamente semplice. La superiorità del CD rispetto al supporto in vinile si vede in poche cifre:
la risposta in frequenza del CD è di circa 20Hz-20kHz, contro il range 30Hz-15kHz di un disco in vinile;
il range dinamico (a 1 KHz) è di 90 dB per il CD, di circa 70 dB per il vinile;
il rapporto segnale/rumore (SNR) è superiore a 90 dB per il CD, inferiore a 60 dB per il vinile;
la durata del disco in vinile non è paragonabile a quella del CD;
il CD è dotato di vari sistemi di correzione degli errori che lo rendono quasi immune dalle conseguenze di polvere, graffi, ecc..

Il sistema di immagazzinamento dei dati sul CD è piuttosto semplice nelle sue caratteristiche essenziali. Il CD è un disco in policarbonato, ricoperto di un sottile strato di alluminio (riflettente) e da una pellicola protettiva, sulla quale viene poi applicata l'etichetta.
Il primo passo per la produzione di un CD consiste nella creazione dello strato di policarbonato, che è il disco vero e proprio, su cui poi successivamente verranno posati gli altri strati.
Il policarbonato, come materia prima, si trova sotto forma di piccoli grani: per poter creare il CD, questi grani vengono portati ad alta temperatura fino a diventare liquidi, quindi una speciale pressa crea il disco. In questa fase viene incisa sul disco una traccia a spirale che consentirà poi al laser del masterizzatore di scrivere correttamente i dati; questa traccia ha lo scopo di guidare la testina del masterizzatore (e anche del lettore) lungo il percorso dei dati, similmente a quanto avviene con i dischi in vinile (LP). E' fondamentale che questa traccia venga creata con la massima precisione, in caso contrario il CD sarebbe praticamente inutilizzabile.
Nel disco in vinile i dati sono memorizzati su una traccia a spirale in modo che l'intera superficie possa essere percorsa di seguito, a partire dal bordo esterno, sul CD invece i dati sono memorizzati su una traccia a spirale che parte dal centro del disco e si allarga verso l'esterno, lungo la quale la densità di scrittura è costante (1,66/micron pari a 42 kbit/pollice), in questo modo la superficie è sfruttata al massimo. La distanza tra 2 giri successivi della spirale (track pitch) e’ di 1,6 micron.
La velocità di rotazione varia in base alla posizione corrente della testina di lettura (viene modificata per ottenere una velocità lineare costante: sarà quindi maggiore per accedere ai dati in prossimità del centro del disco); a seconda della posizione dei dati da leggere, la velocità di rotazione varia da 200 a 500 giri al minuto (1 x velocità di base 1,2 m/s). Tale velocità e’ determinata dal bit rate necessario per la riproduzione dei brani musicali (153,6 KByte/sec). Per le applicazioni digitali tale velocità risulta troppo bassa: sono presenti ormai da molti anni dispositivi con velocità multipla indicati con 2x, 4x, 32x (corrisponde a 2400 settori/sec, cioè quasi 5 MB/sec), 50x, ecc…

Il foro centrale del CD misura 15 mm, la traccia di partenza si trova a 15,5 mm dal foro centrale (sul cerchio di diametro di 46 mm), l'ultima traccia si conclude al massimo sul cerchio di diametro di 116 mm, mentre il diametro complessivo è di 120 mm. Lo spessore del disco è di 1,2 mm (standard internazionale IS-10149, libro rosso. Un singolo CD, normalmente, può contenere fino a 700 MB di dati o 80 minuti di musica, con un segnale quantizzato a 16 bit stereo, alla frequenza di campionamento di 44100 Hz.
E’ noto che le informazioni digitali sono rappresentabili nella forma binaria come successioni di due sole cifre, lo zero e l’uno, ma sappiamo che per l'immagazzinamento o la trasmissione di dati, inclusi quelli relativi all'audio, si utilizzano vari tipi di informazioni variabili tra due valori, un circuito chiuso o aperto, una tensione bassa o una alta, ecc. Nel CD la superficie è costellata di microfori chiamati pits (pozzi) e di zone non modificate chiamate lands (pianure) che insieme rappresentano le informazioni. Non bisogna ovviamente identificare il pit con 0 e il land con 1: il valore digitale 1 viene associato ad una variazione tra pit e land oppure tra land e pit, mentre il valore 0 significa nessuna variazione.

Le informazioni sono pertanto contenute in piccole depressioni dette pits impresse sulla superficie metallica di uno strato riflettente. Gli spazi pianeggianti tra un pit e l'altro vengono detti lands. Ogni bordo di un pit rappresenta un 1 binario; le aree pianeggianti tra un pit e l'altro o all'interno di un pit rappresentano uno 0 binario. I pits - come abbiamo visto - sono allineati in una spirale (lunga circa 5 km) che parte dall'interno del disco e va all'esterno, coprendo 22.188 rivoluzioni sulla superficie del CD. I pit sono larghi circa 0,5 µm, lunghi da 0,83 fino a 3,55 µm, profondi tra 0,1 e 0,2 µm. Lo spazio tra due volute contigue della traccia è di circa 1,6 µm.

Per leggere i dati presenti sul disco si utilizza un raggio laser focalizzato, attraverso il policarbonato, sulla traccia; il raggio laser viene riflesso in un fotorilevatore, e il segnale rilevato varia a seconda che il raggio di luce sia stato riflesso da un foro o da una zona piatta. Il diodo laser e il fotorivelatore, assieme al sistema per la messa a fuoco, si trovano su una testina di lettura montata su un braccio mobile. La combinazione del moto rotatorio del disco attorno al proprio asse, effettuate grazie ad un motore e del moto del braccio permettono alla testina di scorrere l'intera traccia e di accedere quindi a tutti i dati memorizzati sul disco.

La lettura di un CD audio avviene con modalità concettualmente simili a quelle utilizzate per l'ascolto di un disco in vinile: anche in questo caso, infatti, l'informazione audio è contenuta in una traccia a spirale lungo la quale scorre una testina di lettura. Tuttavia, nel caso del CD, mantenere il laser a fuoco sul punto desiderato della traccia è un compito molto delicato, e questo per diversi motivi:
sia lo spessore della traccia che la distanza tra due volute contigue della traccia sono dell'ordine del millesimo di millimetro;
la traccia non è perfettamente a spirale a causa di inevitabili imprecisioni nel processo di masterizzazione del disco;
il mantenimento della focalizzazione e del posizionamento sulla traccia deve essere effettuato a dispetto di tutti i disturbi che possono agire sul sistema (si pensi ad esempio alle sollecitazioni cui è sottoposto un lettore di CD portatile).

Il laser della testina di lettura (t) proietta un fascio di luce infrarossa che viene messo a fuoco da una lente di focalizzazione (l), il raggio laser penetra lo strato di plastica protettiva che ricopre il disco (d) e colpisce la superficie di alluminio riflettente. La luce che cade su una parte non modificata della superficie del disco viene riflessa verso il rivelatore nella testina di lettura, attraversando un prisma che la deflette convogliandola su un diodo fotosensibile.

I pits e i lands rappresentano gruppi di segnali di on e off (gruppi di bit) che verranno convertiti in byte leggibili dal computer. Il metodo usato si basa sull'alternarsi di lands e pits. Quando il CD rileva una transizione da land a pit o viceversa, fa partire un timer: alla successiva transizione il valore del timer è proporzionale al numero di bit rappresentato dal pit o land in questione. Ogni transizione da land a pit corrisponde ad un 1 (uno), altrimenti si ha uno 0 (zero).