《计算机操作系统》课件第11章.ppt
- 【下载声明】
1. 本站全部试题类文档,若标题没写含答案,则无答案;标题注明含答案的文档,主观题也可能无答案。请谨慎下单,一旦售出,不予退换。
2. 本站全部PPT文档均不含视频和音频,PPT中出现的音频或视频标识(或文字)仅表示流程,实际无音频或视频文件。请谨慎下单,一旦售出,不予退换。
3. 本页资料《《计算机操作系统》课件第11章.ppt》由用户(momomo)主动上传,其收益全归该用户。163文库仅提供信息存储空间,仅对该用户上传内容的表现方式做保护处理,对上传内容本身不做任何修改或编辑。 若此文所含内容侵犯了您的版权或隐私,请立即通知163文库(点击联系客服),我们立即给予删除!
4. 请根据预览情况,自愿下载本文。本站不保证下载资源的准确性、安全性和完整性, 同时也不承担用户因使用这些下载资源对自己和他人造成任何形式的伤害或损失。
5. 本站所有资源如无特殊说明,都需要本地电脑安装OFFICE2007及以上版本和PDF阅读器,压缩文件请下载最新的WinRAR软件解压。
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 计算机操作系统 计算机 操作系统 课件 11
- 资源描述:
-
1、1 1第十一章 多媒体操作系统第十一章第十一章 多媒体操作系统多媒体操作系统11.1 多媒体系统简介11.2 多媒体文件中的各种媒体11.3 多媒体进程管理中的问题和接纳控制11.4 多媒体实时调度11.5 媒体服务器的特征和接纳控制11.6 多媒体存储器的分配方法11.7 高速缓存与磁盘调度习题2 2第十一章 多媒体操作系统11.1 多媒体系统简介随着多媒体技术的发展,在传统OS中也相应增加了许多能处理音频和视频信息的多媒体功能。现在流行的操作系统,如Linux、Windows 系列等,就已具有多媒体功能。本章前两节先介绍有关多媒体系统的基本知识。3 3第十一章 多媒体操作系统11.1.1
2、多媒体的概念1.数据、信息与媒体所谓数据,是反映客观事物及其运动状态的信号,如人体感觉器官或观测仪器的感知所形成的以文本、数字、事件或图像等形式保存的原始记录。数据与数据之间没有建立任何联系或关系,呈分散和孤立的特性。数据必须经过加工处理才能形成信息。4 4第十一章 多媒体操作系统2.媒体的分类一般地,媒体可分为以下六类:(1)感觉媒体(2)表示媒体(3)呈现媒体(4)存储媒体(5)传输媒体(6)交换媒体5 5第十一章 多媒体操作系统3.多媒体所谓多媒体(multimedia),目前没有统一的定义,一般是指多种方法、多种形态传输(传播)的信息介质、多种载体的表现形式以及多种存储、显示和传递方式
3、。在计算机领域,多媒体往往是指多媒体技术,即是同时对多个感觉媒体信息进行获取、处理、编辑、存储和展示的理论、技术、设备、标准等规范的总称。6 6第十一章 多媒体操作系统11.1.2 超文本和超媒体1.超文本(hypertext)超文本是一种文本信息的组织方式,相比传统的线性文本组织方式而言,超文本的组织方式是非线性的,与人的思维方式和工作方式更加接近。7 7第十一章 多媒体操作系统2.超链接(hyperlink)超链接也称为超文本链接(hypertextlink),是指文本中的词、短语、符号、图像、声音剪辑或影视剪辑之间的链接,或者是指它们与其它的文件、超文本文件之间的链接。8 8第十一章 多
4、媒体操作系统3.超媒体(Hypermedia)所谓超媒体,就是多媒体与超文本的结合,在多媒体技术的支持下,文本信息不仅可以包含文字,还可以包含诸如图形、图像、视频、音频等多媒体信息,这些信息按照超文本结构和超链接方式进行组织,是节点和链源类型更加多样化、链结构更加复杂的超文本。9 9第十一章 多媒体操作系统11.1.3 多媒体文件的特点 1.多样性所谓多样性,是指在一份多媒体文件中集成了多种媒体文件。例如在一部数字电影中,就可能包含有一个视频、多个音频、多个横向滚动的字幕等,相应地在一个多媒体文件中就有一个视频文件、多个音频文件以及多个包含多种语言的文本文件,因此一部数字电影往往是由多个不同类
5、型的文件组成的。10 10第十一章 多媒体操作系统2.极高的数据率为了保证有好的视觉和听觉感受,视频和音频都必须具有很高的数据率,相应的所需要的存储量就非常大。11 11第十一章 多媒体操作系统3.实时性在对多媒体文件进行播放时,为保证播放质量,要求有很高的实时性。12 12第十一章 多媒体操作系统4.集成性在多媒体中包含了文本、静止图像、音频、视频等各种类型的媒体,而实际需要的,则往往是将多种媒体集成在一起使用。因此集成性是多媒体的一个重要特征。多媒体的集成性包含了如下两方面的含义:(1)将多媒体的硬件和软件进行集成。(2)将多媒体信息进行集成。13 13第十一章 多媒体操作系统5.交互性在
6、多媒体系统中,多媒体文件还有一个非常重要的特点使用时的交互性,即在多媒体系统中,信息以超媒体结构进行组织,可以方便地实现人机交互。换而言之,人可以按照自己的思维习惯,按照自己的意愿主动地选择和接受信息,拟定信息的使用路径。对于仅集成了多种媒体而不具有交互性的系统,通常不把它称为多媒体系统。14 14第十一章 多媒体操作系统11.1.4 多媒体硬件与软件系统1.多媒体硬件系统的组成多媒体硬件系统是在传统计算机系统的基础上,再增加某些能对多媒体信息进行处理的硬件。因此,它除了需要较高配置的常规计算机主机硬件,如处理机、内存、硬盘驱动器等外,还应增加用于对音频信号和视频信号进行处理的硬件,诸如音频、
7、视频、视频处理设备,光盘驱动器,各种媒体输入/输出设备等。15 15第十一章 多媒体操作系统2.声卡(sound card)声卡又称音频卡,用于处理音频信号。声卡可用来接受话筒、录音机、乐器等输入的音频(模拟)信号,通过模/数变换,将其转换为计算机能够识别和处理的数字信号。反之,声卡也能把计算机中存储的数据经数/模变换转换为声音信号,再通过连接在声卡上的音箱或耳机播放出来,也可用录音设备记录下来。声卡可根据其量化精度将其分为8位、16位和32位几档。位数越高,其量化精度也就越高,相应的,声音的音质就越好。16 16第十一章 多媒体操作系统3.视频卡(video card)视频卡又称显示卡,用于
8、处理视频信号。它除了用于对视频信号进行采集外,还可对所采集的信息进行编辑、特技处理,进而形成十分精美的画面。对于多媒体的应用,一般要求视频卡能提供800600、1024768、12801024或更高像素的分辨率,这样才有可能很好地观看高清晰电视和数字电影。17 17第十一章 多媒体操作系统4.数码相机数码相机与传统相机相比,两者用于成像的光敏介质不同,传统相机采用的是分布在胶片上的感光化学介质,而数码相机是使用CCD作为光敏介质。CCD的作用是将所拍摄到的光信号转换为模拟电信号,再经过模/数转换变为二进制数字信号。这样便可将图像以数字形式存储在相机的内存中。为了节省内存,通常都采用JEPG方式
9、存储。18 18第十一章 多媒体操作系统5.数码摄像机1998年,第一部家用数码摄像机横空出世,由于它有着很高的清晰度、体积小巧、使用方便,并能利用计算机对影像进行处理,因而深受用户欢迎,因此它很快就取代了传统的模拟式摄像机。它也使用CCD作为光敏介质。19 19第十一章 多媒体操作系统6.智能传感器智能传感器是一种具有采集、处理、交换信息功能,集成了传感器、微处理机、通信装置的嵌入式设备。智能传感器可与外界物理环境交互,将收集到的信息通过传感器网络传送给其它的计算设备,如传统的计算机等。智能传感器一般集成了低功耗的微控制器、若干存储器单元、无线电或光通信装置、传感器等组件,通过传感器、动臂机
10、构以及通信装置,实现与外界物理环境交互。2020第十一章 多媒体操作系统7.多媒体软件系统多媒体软件系统也称为多媒体软件平台,是指多媒体系统运行、开发的各类软件和开发工具及多媒体应用软件的总和。硬件是多媒体系统的基础,软件是多媒体系统的灵魂。21 21第十一章 多媒体操作系统11.2 多媒体文件中的各种媒体在多媒体文件中包含了多种类型的媒体,它们具有完全不同的特性,并需要用不同的硬件和软件进行处理。2222第十一章 多媒体操作系统11.2.1 音频信号 1.模拟音频和数字音频(1)模拟音频。(2)数字音频。采样。量化。编码。2323第十一章 多媒体操作系统2.数字音频文件类型数字音频文件格式有
11、多种:WAV文件 MIDI文件 MPEG音频文件(MP3)APE文件2424第十一章 多媒体操作系统11.2.2 图像1.图像的数字表示在计算机中,图像是通过矩阵表示的,矩阵中的每个元素值对应于图像的一个基本元素,称为像素。2525第十一章 多媒体操作系统2.图像的属性1)分辨率分辨率可分为两种:图像分辨率 显示器分辨率2626第十一章 多媒体操作系统2)色彩深度为了表现一幅彩色照片的色彩,每个像素需要用许多二进制位,所用二进制位的多少就是色彩深度。2727第十一章 多媒体操作系统3)真/伪彩色由于任何一种颜色都可由三种基本颜色按不同比例合成,目前常用红、绿、蓝三色,因此,当色彩深度为24时,
12、红色(R)占8位,绿色(G)占8位,蓝色(B)占8位,可以简单表示为RGB 8 8 8。把用RGB 8 8 8表示的色彩称为真彩色图像,或全彩色图像。2828第十一章 多媒体操作系统3.图像文件格式数字图像可采用多种文件格式存储在计算机中,四种最常用的图像文件格式为:(1)BMP格式。(2)GIP格式。(3)TIFF格式。(4)JPEG格式。2929第十一章 多媒体操作系统11.2.3 视频信号1.模拟视频当前流行的电视是模拟视频,电视信号通过光栅扫描的方法显示在屏幕上,从屏幕顶部开始逐行地向下扫描,直到最底部,由此形成一幅图像,称为一帧。水平扫描线所能分辨出的点数称为水平分辨率,一帧中垂直扫
13、描的行数称为垂直分辨率。3030第十一章 多媒体操作系统1)彩色电视的制式电视信号的标准也称为制式。目前世界上主要有三种制式:(1)NTSC制式(2)PAL制式(3)SECAM制式31 31第十一章 多媒体操作系统2)隔行扫描和逐行扫描虽然每秒25帧已完全能够使人眼感觉图像是连续的,但有一部分人会感觉到图像闪烁,这是因为在新图像到来(亮)之前,原图像在视网膜上已逐渐减弱(暗)。如果增加帧频到每秒50帧,则由于视网膜上更多的是新图像,故而可以消除闪烁现象,但会导致对带宽提出更高的要求。一种巧妙的方法是,先利用半帧的时间从上到下地扫描奇数行,把半帧称为一个场,然后再利用半帧的时间从上到下地扫描偶数
14、行。实际表明,每秒50场已完全感觉不到闪烁现象。这一技术被称为隔行扫描。而把依次扫描每一行的技术称为逐行扫描。3232第十一章 多媒体操作系统2.数字视频如同前面所介绍的数字图像一样,数字视频中的每一帧也是由大量的像素组成的,每个像素用若干二进制位来表示。对于彩色电视,一般用24位,红、绿、蓝各占用8位。为了消除电视中的闪烁现象,采用了隔行扫描技术。3333第十一章 多媒体操作系统3.视频文件格式1)MPEG文件格式MPEG(Motion Picture Experts Group)是运动图像压缩算法,它于1993年成为国际标准。该算法是针对运动图像设计的,是基于相互连续的几帧相差甚微这样的事
15、实来进行压缩的。因此在单位时间内先采集第一帧中的数据,并将它保存起来,对于以后几帧只存储其中与第一帧不同的部分。MPEG的平均压缩比为50 1,最高压缩比可达200 1。3434第十一章 多媒体操作系统2)GIF文件格式GIF(Graphics Interchange Format)是采用无损压缩方法所产生的一种高压缩比的彩色图像文件。为了减少对网络频带的要求,采用了隔行扫描方式。该格式被广泛应用于Internet上的大量彩色动画。3535第十一章 多媒体操作系统3)AVI文件格式这种文件格式又称为音频视频交错(audio video interleaved)格式,该格式允许音频和视频交错在一
16、起同步播放,支持256色和压缩,但并未限定压缩标准,因此,也造成AVI的格式不具有兼容性,即用某种压缩标准产生AVI的文件,必须使用相应的解压缩算法,才能将它进行解压。该算法具有调用方便、图像质量好等优点,但文件体积过于庞大,主要用于在光盘上保存数字电影、电视等影像。3636第十一章 多媒体操作系统11.2.4 多媒体数据压缩及其标准 1.数据压缩和解压缩所有数据压缩系统都要求有两个算法:一个是用于对数据进行压缩,另一个是用于对压缩数据进行解压缩。压缩与解压缩间允许存在不对称性。3737第十一章 多媒体操作系统2.静止图像的压缩标准联合图像专家小组JPEG(Joint Photographic
17、 Exports Group)研制出的数字压缩编码方法,被称为JPEG算法,它被确定为静止图像压缩的国际标准。JPEG专家组开发了两种基本的压缩算法:一种是无损压缩算法;另一种是有损压缩算法。3838第十一章 多媒体操作系统3.运动图像的压缩算法运动图像专家小组MPEG(Motion Picture Exports Group)研制出的运动图像压缩编码技术的标准化方法,被称为MPEG算法。该算法是基于对电影中存在的空间和时间冗余进行压缩的。3939第十一章 多媒体操作系统4.运动图像的压缩标准MPEG算法被确定为运动图像压缩的国际标准,已在全世界范围得到广泛的应用,下面是几种常用的MPEG标准
18、:(1)MPEG-标准(2)MPEG-标准(3)MPEG-标准4040第十一章 多媒体操作系统5.音频压缩标准在多媒体应用中,最常用的音频压缩标准是MPEG的音频压缩算法。它是第一个高保真音频数据压缩国际标准,该算法提供了3个独立的压缩层次。41 41第十一章 多媒体操作系统11.3 多媒体进程管理中的问题和接纳控制 11.3.1 实时任务的处理需求和描述多媒体进程(线程)与通常的进程(线程)之间有许多相似之处,比如它们需要一定数量的资源,具有三个基本运行状态等。但它们也各有自己的特点,因此,在对多媒体进程进行管理时,必须考虑多媒体数据应遵循的时序需求。4242第十一章 多媒体操作系统1.实时
19、任务的处理需求在通常的多媒体系统中,必须按照严格的时间间隔对实时任务进行处理。或者说,必须周期性地对数据进行处理,并在一规定的截止时间前完成。4343第十一章 多媒体操作系统2.软实时任务的时间特性描述 在多媒体系统中,是对连续媒体数据流进行处理。在播放数字电影时,媒体服务器将周期性地(对于PAL制式为40 ms)逐帧送出数据。相应地,媒体服务器中的处理机必须在规定的时间内对它进行处理后送给用户。可见播放数字电影将联系着一个截止时间或称为最后时限。这说明数字电影是一个要求比较严格的周期性软实时任务。4444第十一章 多媒体操作系统图11-1 周期任务的时间特性4545第十一章 多媒体操作系统1
20、1.3.2 多媒体进程管理中必须解决的问题 1.同时运行不同类型的软实时任务 通常媒体服务器可向众多的用户提供各种多媒体服务,如数字电影和电视服务。在系统中,每一部数字电影都是作为一个软实时任务运行的,彼此间相互独立。不同的软实时任务所需处理的数据量相差甚远,可能相差数十倍。每个任务的时间特性也各不相同,它们有不同的开始时间、截止时间、周期时间和CPU处理时间。简而言之,多媒体进程管理必须具有能支持多种不同类型的软实时任务同时运行的能力。4646第十一章 多媒体操作系统2.支持软实时任务和非实时任务同时运行一个具有多媒体功能的通用操作系统,它既应面向软实时任务的用户,又需面向非实时任务的用户,
21、如交互型作业的用户。因此,在系统中,应当允许多种类型的SRT任务和不同类型的非实时任务并存。相应的进程管理应具备以下两方面的功能:一方面需要满足SRT任务对截止时间的需求;另一方面又应使非实时任务的用户满意,并能很好地协调多种任务的并发运行。4747第十一章 多媒体操作系统3.提供适当的进程接纳机制在多道程序环境下,如果在系统中同时运行的SRT任务太多,将难以保证实时任务的截止时间需求。反之,若在系统中的SRT任务太少,CPU又会得不到充分利用。为解决此矛盾而引入了对进程的接纳控制机制,目前常用的是基于预留的进程接纳机制。当新进入的SRT任务提出接纳请求时,接纳机制将计算是否有足够的CPU时间
22、片(带宽)来接纳该进程,如果有足够的CPU带宽,便接纳它,并为每一个被接纳的SRT任务预留它在运行时所需要的CPU带宽,如果已无足够的带宽,便拒绝接纳。4848第十一章 多媒体操作系统4.采用实时调度算法实时调度在保证SRT任务的实时性方面起着至关重要的作用。在具有多媒体功能的操作系统中,一个好的实时调度算法应能向每个SRT任务提供可以接受的截止时间保证,即能满足每一个SRT任务绝大多数的截止时间需求。4949第十一章 多媒体操作系统11.3.3 软实时任务的接纳控制 1.SRT任务带宽和尽力而为任务带宽为了能确保SRT任务的实时性,并适当考虑非实时任务的运行,将CPU的带宽分为两部分:(1)
23、SRT任务带宽。把CPU的一部分带宽分配给SRT任务运行。如果SRT任务被接纳了,它将获得(分配到)一部分SRT任务带宽,进程管理便会尽可能地保证它们的实时性。(2)尽力而为任务带宽。5050第十一章 多媒体操作系统2.接纳控制 SRT任务在进入系统后,必需向CPU代理给定其定时服务质量参数,其中包含SRT任务的运行周期(p)、每一周期中的运行时间(t)和CPU占有率u。当CPU代理收到请求后,首先执行接纳控制。它根据一定的调度策略计算,确定是否可以接纳该任务。如果在接纳后,不仅能够保证它所要求的截止时间需求,而且还不会影响到原有SRT任务的运行,则CPU代理便可以接纳该进程,将它插入到进程就
24、绪队列中等待调度。如果不能保证,将拒绝接纳。51 51第十一章 多媒体操作系统3.CPU代理进程CPU代理的主要任务是,接收应用程序的接纳请求,根据接纳策略,做出是否接纳的决定,并将被接纳的进程放入就绪队列。至于应调度哪一个进程运行,则应由进程调度程序确定。5252第十一章 多媒体操作系统4.预留策略1)预留模式有两种预留模式:(1)立即预留(2)高级预留5353第十一章 多媒体操作系统2)基于服务质量参数范围的预留通常服务质量是有一定范围的,由此形成三种预留策略:(1)最小预留策略,基于最小的服务质量参数所产生的接纳控制,该策略比较适合于数据率比较稳定的进程,如动画。(2)平均预留策略,基于
25、平均的服务质量参数所产生的接纳控制,该策略比较适合于数据偶尔出现差错的多媒体任务。(3)最大预留策略,基于最高的服务质量参数所产生的接纳控制,该策略可以保证所有实时任务的截止时间,即它可以获得最好的实时性保证。5454第十一章 多媒体操作系统3)预留排序应如何确定对预留的排序。有两种预留排序策略:(1)按先来先服务策略排序,先到达的请求进程优先获得服务。(2)按优先级排序,根据进程的优先级大小依次为所有请求进程进行服务。5555第十一章 多媒体操作系统11.4 多媒体实时调度11.4.1 最简单的实时调度方法 在多媒体服务器中,将为所播放的每一部数字电影建立一个进程。其主要任务是,不断接收从硬
展开阅读全文