第五章 多媒體計算機硬件及軟件系統(tǒng)結(jié)構(gòu).doc

第五章 多媒體計算機硬件及軟件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)單項選擇題1-8：1、組成多媒體系統(tǒng)的途徑有哪些：（1）直接設(shè)計和實現(xiàn) （2）增加多媒體升級套件進(jìn)行擴展（3）cpu升級 （4）增加cd-da（a）僅（1） （b）（1）（2） （c）（1）（2）（3） （d）全部答：（b）2、下面硬件設(shè)備中哪些是多媒體硬件系統(tǒng)應(yīng)包括的：（1）計算機最基本的硬件設(shè)備 （2）cd-rom（3）音頻輸入、輸出和處理設(shè)備 （4）多媒體通信傳輸設(shè)備（a）僅（1） （b）（1）（2） （c）（1）（2）（3） （d）全部答：（c）3、mpc-2、mpc-3標(biāo)準(zhǔn)制定的時間分別是：（1）1992 （2）1993 （3）1994 （4）1995（a）（1）（3） （b）（2）（4） （c）（1）（4） （d）都不是答：（b）4、下面哪些是mpc對音頻處理能力的基本要求：（1）錄入聲波信號 （2）處理聲波信號（3）重放聲波信號 （4）用midi技術(shù)合成音樂（a）（1）（3）（4） （b）（2）（3）（4） （c）（1）（2）（3） （d）全部答：（d）5、下面哪些是mpc對視頻處理能力的基本要求：（1）播放已壓縮好的較低質(zhì)量的視頻圖象（2）實時采集視頻圖象（3）實時壓縮視頻圖象（4）播放已壓縮好的高質(zhì)量分辨率的視頻圖象（a）僅（1） （b）（1）（2） （c）（1）（2）（3） （d）全部答：（a）6、下面哪些是mmx技術(shù)的特點：（1）打包的數(shù)據(jù)類型 （2）與ia結(jié)構(gòu)安全兼容（3）64位的mmx寄存儲器組 （4）增強的指令系統(tǒng)（a）（1）（3）（4） （b）（2）（3）（4） （c）（1）（2）（3） （d）全部答：（d）7、下面哪些是稱得上的多媒體操作系統(tǒng)：（1）windows 98 （2）quick time（3）avss （4）authorware（a）（1）（3） （b）（2）（4） （c）（1）（2）（3） （d）全部答：（c）8、下面哪些是mpc的圖形、圖象處理能力的基本要求：（1）可產(chǎn)生豐富形象逼真的圖形（2）實現(xiàn)三維動畫（3）可以逼真、生動地顯示彩色靜止圖象（4）實現(xiàn)一定程度的二維動畫（a）（1）（3）（4） （b）（2）（3）（4） （c）（1）（2）（3） （d）全部答：（a）9、詳述intel/ibm公司研制的dvi多媒體計算機系統(tǒng)成功和失敗的經(jīng)驗教訓(xùn)，理想的系統(tǒng)如何設(shè)計實現(xiàn)。答：dvi系統(tǒng)能夠用計算機綜合處理聲、文、圖信息。從硬件方面看：（1）選用了plv（product leave vedio）視頻壓縮編碼算法，產(chǎn)生avi文件。（2）為了實現(xiàn)plv算法，dvi系統(tǒng)設(shè)計制造了兩個專用芯片82750pa（pb）（象素處理器）和82750da（db）（顯示處理器）。（3）同時設(shè)計了三個專用的門陣電路，即82750lh（主機接口門陣）、82750lv（vram/scsi/capture接口門陣）和82750la（視頻子系統(tǒng)接口門陣）。（4）設(shè)計實現(xiàn)了ave（視頻音頻引擎）。從軟件方面看：dvi系統(tǒng)設(shè)計實現(xiàn)了dos環(huán)境下的avss（audio vedio subsystem）和windows環(huán)境下的avk（audio vedio kernel），dvi系統(tǒng)中最成功的部分是ave（視頻音頻引擎）。ave包括三個部分，即視頻子系統(tǒng)、音頻子系統(tǒng)和avbus（視頻音頻總線）。1視頻子系統(tǒng)視頻子系統(tǒng)的作用是視頻信號處理和顯示引擎，它們由82750pb（象素處理器）、vram以及82750db（顯示處理器）組成。其中存儲器陣列vram存放所有dvi系統(tǒng)數(shù)據(jù)，即：位映射的數(shù)據(jù)、壓縮編解碼數(shù)據(jù)、算法微碼、控制執(zhí)行算法的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)以及控制顯示功能的寄存器集數(shù)據(jù)。象素處理器82750pb用微碼執(zhí)行及視頻圖象快速處理算法、視頻特技以及數(shù)字式運動圖象和靜止圖象的壓縮編碼算法以及解碼算法。顯示處理器82750db有非常靈活的可編程功能，它能夠?qū)⒉煌奈挥成鋽?shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成在監(jiān)視器上顯示需要的模擬信號。82750pb象素處理器具有較寬的指令字長（48位），直接連到vram的隨機或并行通道，由于不同指令字的不同字段分別控制硬件機構(gòu)，所以這些指令可以同時執(zhí)行多種操作，它包括兩個分開并對稱的內(nèi)插16位數(shù)據(jù)總線、為8位象素計算專門分開的alu操作；在解壓縮時為運動補償設(shè)計了象素插值器，解壓縮編碼數(shù)據(jù)流設(shè)計了統(tǒng)計解碼器；以及為了同dvi的vram傳輸數(shù)據(jù)所設(shè)計的四個先進(jìn)先出（fifo）數(shù)據(jù)緩沖區(qū)。82750pb象素處理器運行較小的微碼譯碼器，它定時詢問在vram中的命令表。由計算機建立主命令表，微碼命令由主機直接引導(dǎo)加載到82750pb微碼存儲器中，當(dāng)命令表指出某些操作需要運行時，如解碼操作，微碼譯碼器從vram中將一個微碼塊加載到82750pb內(nèi)部的微碼存儲器中，并且執(zhí)行它。這些解碼是由主計算機設(shè)計并加載到vram中的。82750db顯示處理器連到vram的串行或順序通道，顯示處理器有幾種不同的vram的位映射格式，可直接解釋成在監(jiān)視器顯示屏幕上所需要的模擬信號數(shù)據(jù)流，yuv數(shù)據(jù)在vram中分別在三個門映射區(qū)存儲，82750db顯示處理器把這三個位映射區(qū)取來并混合在一起，完成解壓縮的最后一步。同時，通過計算水平面和垂直方向每個u和v的四個采集樣點的平均值，完成色差信號的插值，然后82750db要進(jìn)行從yuv到rgb彩色空間的轉(zhuǎn)換，把三個8位數(shù)字信號送到d/a變換器，最后輸出模擬信號到彩色監(jiān)視器。2音頻子系統(tǒng)音頻子系統(tǒng)由音頻信號處理器、數(shù)字到模擬的轉(zhuǎn)換硬件以及模擬濾波器組成。它與視頻子系統(tǒng)并行操作、解決音頻信號的壓縮、編碼和解碼，還解決音頻信號的a/d、d/a轉(zhuǎn)換以及音響聲效的特技處理。音頻子系統(tǒng)的核心器件是ad（analog device）公司的ad-2105數(shù)字信號處理器（dsp），通過它完成所有音頻信號的壓縮和解壓縮任務(wù)。dvi系統(tǒng)采用自適應(yīng)預(yù)測編碼（adpcm）算法將16位的采樣數(shù)據(jù)壓縮編碼成4位碼，最后將壓縮的音頻數(shù)據(jù)輸出到d/a轉(zhuǎn)換器，dsp的垂直消隱中斷出現(xiàn)在每個顯示幀的場逆程，以此來解決視頻數(shù)據(jù)流和音頻數(shù)據(jù)流的同步問題。數(shù)字到模擬量的轉(zhuǎn)換器是由burr-brown公司生產(chǎn)的pcm66p單片立體聲16位串行接口組成。跟著d/a變換器是雙通道的模擬濾波器，其截止頻率近似固定在17khz，并且有5個極點。3avbus視頻音頻總線為了支持視頻音頻子系統(tǒng)，大量的基本數(shù)據(jù)必須在dvi的vram和dvi 的其余設(shè)備（包括外部設(shè)備、主機、獲取子系統(tǒng)）之間傳送。dvi中數(shù)據(jù)的通信通道采用了vram的具有多路開關(guān)功能的32位數(shù)據(jù)和地址總線，即avbus。avbus解決了視頻音頻流的問題。avbus由vram并行通道的數(shù)據(jù)信號組成，所有三個門陣、82750pb象素處理器以及vram都直接連到總線上，很多時間avbus作為vram和82750pb之間單一的數(shù)據(jù)總線，因而它們是默認(rèn)的avbus的主設(shè)備。為了在avbus上傳輸數(shù)據(jù)，首先必須把總線控制權(quán)從82750pb手中轉(zhuǎn)讓給申請控制權(quán)的dvi設(shè)備，主機接口門陣是各種請求的仲裁器，通常采用主從型。一旦一個請求信號被仲裁器承認(rèn)了，總線控制權(quán)從82750pb轉(zhuǎn)讓給該設(shè)備，允許在avbus執(zhí)行該設(shè)備的通信協(xié)議。avss是在dos環(huán)境下運行的dvi系統(tǒng)的支撐軟件，avk是在windows環(huán)境下運行的dvi系統(tǒng)的支撐軟件。（1）最下層的dvi系統(tǒng)的硬件包括：視頻版、音頻板、多功能板以及pc/at的硬件。初始化時直接和硬件打交道的軟件在引導(dǎo)程序作用下安裝到系統(tǒng)ram中常駐內(nèi)存。一種多媒體硬件設(shè)備需要一個驅(qū)動程序模塊，有為視頻板設(shè)計的視頻驅(qū)動程序、為音頻板設(shè)計的音頻驅(qū)動程序以及多功能板設(shè)計的多功能驅(qū)動程序。（2）再上一層是驅(qū)動接口模塊，驅(qū)動接口模塊建立了為高層應(yīng)用軟件使用的虛擬設(shè)備。在dvi系統(tǒng)中共有四個驅(qū)動接口模塊，即a）微碼接口模塊mc：它是82750pa的接口模塊，負(fù)責(zé)微碼的加載和執(zhí)行，同時也負(fù)責(zé)主機系統(tǒng)對vram的存取。b）視頻接口模塊vid：它是82750da的接口模塊，負(fù)責(zé)82750da的初始化。同時，它還包含了視頻信號數(shù)字化器的接口軟件。c）多功能接口模塊utl：它提供cd-rom和操縱桿的接口軟件。d）音響接口模塊：它是音響板和音響數(shù)字化器的接口軟件。在同一層次上還有兩個ibmpc/dos的擴展模塊：a）實時執(zhí)行模塊rtx：它為dvi應(yīng)用軟件提供實時多任務(wù)操作系統(tǒng)環(huán)境。b）microsoft cd-rom模塊mscdex：它是dos擴展模塊，能夠使?jié)M足iso 9660的cd-rom用一般的方法在硬盤和軟盤上自由存取。（3）在第三層有兩個高層次的軟件包，即圖形軟件包gr和音頻視頻支撐軟件avssav。a）圖形軟件包gr：它提供圖象處理，圖形繪圖基元以及視頻管理功能。b）音頻視頻支撐軟件avssav：avss軟件可管理avss格式寫的視頻、音頻文件。（4）最上面是應(yīng)用層，它可以提供大量的應(yīng)用程序。在應(yīng)用層下面還有兩個高層的dvi系統(tǒng)的接口，即dvi系統(tǒng)生產(chǎn)工具軟件和多媒體編程工具語言。dvi系統(tǒng)實現(xiàn)了ave和avss或avk，因而比較成功地解決了聲、文、圖信息的綜合處理問題。它是一個比較成熟的多媒體計算機系統(tǒng)，它獲得了“comdex 91”最佳媒體產(chǎn)品獎和最佳展示獎。dvi系統(tǒng)失敗的地方是：由于現(xiàn)行的視頻壓縮國際標(biāo)準(zhǔn)是h.261、h.263、mpeg-1 、mpeg-2，而dvi的視頻壓縮算法采用非國際標(biāo)準(zhǔn)（avi文件），這便是它的失敗之處。理想系統(tǒng)設(shè)計和實現(xiàn)：（1）采用國際標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)計原則標(biāo)準(zhǔn)化是產(chǎn)業(yè)活動成功的前提，為了使新型的計算機增加多媒體數(shù)據(jù)的獲取、壓縮和解壓縮、實時處理和特技、輸出和通信等功能，設(shè)計時必須采用國際標(biāo)準(zhǔn)。如視頻的h.261、h.262、h.263、mpeg-1 、mpeg-2，音頻的國際標(biāo)準(zhǔn)有g(shù).711、g.721、g.722、g.723、g.728、g.729。（2）多媒體和通信功能的單獨解決變成集中解決計算機綜合處理聲、文、圖信息和通信功能，過去的解決辦法是設(shè)計專用接口卡分散單獨解決，例如使用類似聲霸卡解決聲音的輸入輸出和實時編碼、解碼及處理問題，使用視頻壓縮編碼和解碼卡解決視頻信號壓縮和解壓縮問題等?，F(xiàn)在希望采用微碼引擎，設(shè)計制造適合的dsp或陣列處理器通過微碼變成綜合解決這些問題。（3）體系結(jié)構(gòu)設(shè)計和算法相結(jié)合要想使計算機具有綜合處理聲、文、圖信息和通信功能的最佳解決辦法是把計算機體系結(jié)構(gòu)設(shè)計和算法相結(jié)合。綜合處理聲、文、圖信息和通信功能算法的核心是數(shù)字信號處理，數(shù)組向量運算，即以乘加運算為核心的矩陣運算。（4）把多媒體和通信技術(shù)做到cpu芯片中多媒體計算要必須使其與網(wǎng)絡(luò)相結(jié)合，為了使計算機具有多媒體和通信功能，最早的解決辦法