загрузка...
загрузка...
На головну

Мультимедійні операційні системи

  1.  B. Процес, при якому для повернення системи в початковий стан потрібні витрати енергії.
  2.  C. Астигматизм, обумовлений асиметрією оптичної системи, сферична аберація, астигматизм косих пучків, дисторсия, хроматична абеpрація.
  3.  IBM Power 7 | Нові серверні системи
  4.  II. Визначення закону руху системи.
  5.  XI. ГРОМАДСЬКІ ОБ'ЄДНАННЯ ЯК ІНСТИТУТ ПОЛІТИЧНОЇ СИСТЕМИ.
  6.  XII. Громадські об'єднання як інститут політичної системи.
  7.  XII. Тоталітарна система: поніятія І ХАРАКТЕРНІ ОЗНАКИ

Останнім часом все більш широке поширення набувають такі комп'ютерні програми, як цифрові фільми, відеокліпи і музика. Аудіо-відеофайли можуть зберігатися на диску і відтворюватися на вимогу. Характеристики цієї цифрової інформації сильно відрізняються від характеристик традиційних текстових файлів, для роботи з якими створювалися сучасні файлові системи. Для управління новими типами даних вимагають, нові файлові системи. Крім того, збереження і відтворення аудіо та відео накладає нові вимоги на планувальник і інші частини операційної системи. Стало очевидним, що для управління мультимедіа потрібно модифікувати різні підсистеми сучасних операційних систем. На даний спостерігається тенденція до виділення особливого типу операційних систем орієнтованих на роботу з мультимедіа - мультимедійних операційних систем. Для того щоб зрозуміти їх відмінність від класичних операційних систем, слід більш детально розглянути поняття мультимедіа.

Як правило, цифрові фільми називають мультимедіа, що буквально означає «більш ніж один носій інформації». Більшість людей зазвичай вживають слово мультимедіа, маючи на увазі документ, що містить засоби інформації, протяжні в часі, тобто програються протягом певного інтервалу часу. Будемо розуміти мультимедіа в цьому ж сенсі.

Інший неоднозначний термін - це «відео». Технічно це графічна складова фільму (на противагу звукової складової). Справді, у відеокамер і телевізорів часто є два роз'єми, один з яких позначений словом «відео», а інший - «аудіо», оскільки ці два сигнали розділені. Однак термін «цифрове відео» зазвичай відноситься до повного продукту, який містить як зображення, так і звук.

Перш ніж перейти до обговорення особливості технологій мультимедіа, слід сказати кілька слів про його сьогоднішній стан та перспективи з точки зору користувача. На одиночному комп'ютері мультимедіа часто означає відтворення раніше записаного фільму з DVD (Digital Versatile Disk - універсальний цифровий диск). DVD є оптичні диски, для виробництва яких використовуються ті ж самі полікарбонатні (пластикові) диски діаметром 120 мм, що і для виробництва CD-ROM, але інформація записується на них "більшою щільністю". Ємність DVD становить від 5 до 17 Гбайт, залежно від формату.

Інший варіант використання мультимедіа полягає у завантаженні відеокліпу з Інтернету. Багато web-сторінки містять посилання для завантаження коротких фільмів. На швидкості 56 Кбіт / с завантаження навіть короткого відеокліпу займає досить довгий час, однак з появою більш досконалих технологій передачі даних, таких як кабельне телебачення і ADSL (Asymmetric Digital Subscriber Line - асиметрична цифрова абонентська лінія), відеокліпів в Інтернеті стає все більше.

Ще одна область, в якій мультимедійні засоби повинні підтримуватися, - це створення самих відеофільмів. Існують різні системи редагування мультимедіа, для більш високої продуктивності яких; потрібні спеціальні операційні системи, що підтримують мультимедіа крім традиційних завдань.

Все більш важливе положення мультимедіа займає в комп'ютерних іграх. В іграх часто програються невеликі відеокліпи, що ілюструють деякі події. Ці кліпи, як правило, короткі, але в грі їх міститься велика. Кількість, і потрібний кліп вибирається динамічно, в залежності від дії користувача. Складність таких кліпів зростає з кожним роком.

Нарешті, найбільш цікавою областю застосування мультимедіа є відео на замовлення, під яким мається на увазі можливість для абонента не виходячи з дому вибрати фільм для перегляду на своєму телевізорі і тут же почати його перегляд. Для реалізації відео на замовлення потрібна спеціальна інфраструктура. Будь-яка інфраструктура складається з одного або декількох відеосерверов, розподільної мережі і телевізійних приставок в кожному будинку для декодування сигналу. Відеосервер є потужний комп'ютер, який зберігає у своїй файлової системи велику кількість фільмів і відтворює їх на вимогу. Іноді в якості відеосерверов використовуються мейнфрейми, так як підключити, скажімо 1000 великих дисків до мейнфреймів не складно, тоді як підключення 1000 дисків до персонального комп'ютера будь-якого типу є серйозною проблемою. По суті, спеціалізовані операційні системи таких відео серверів - це і є мультимедійні операційні системи.

Розподільна мережа між користувачами і відео сервісом повинна бути здатна передавати дані на високій швидкості в режимі реального часу. У цих мережах часто використовуються оптоволоконні кабелі від відеомагазину до того місця, де живуть абоненти. У системах ADSL, що надаються телефонними компаніями останній кілометр дані передаються по існуючим крученим парам телефонних ліній. У системах кабельного телебачення, послуги якого надаються операторами кабельного зв'язку, для локального розподілу використовуються існуючі телевізійні кабелі. Перевага системи ADSL полягає в тому, що кожному користувачеві надається виділений канал з гарантованою пропускною здатністю. Недоліком є ??низька пропускна здатність (кілька мегабіт в секунду), що викликано обмеженнями існуючих телефонних ліній. Кабельне телебачення використовує високошвидкісні коаксіальні кабелі (гігабіта в секунду), проте кільком користувачам доводиться спільно використовувати один кабель, що призводить до змагання за кабель і не гарантує пропускної здатності окремому користувачеві.

Останній вузол системи є телевізійну приставку, до якої і приєднаний ADSL або телевізійний кабель. Цей пристрій є в дійсності нормальним комп'ютером зі спеціальними мікросхемами для декодування і декомпресії відеопотоку. Як мінімум він містить центральний процесор, оперативну пам'ять, ПЗУ і інтерфейс з системою ADSL або телевізійним кабелем.

Замість телевізійної приставки фільм можна переглядати і на моніторі наявного у клієнта персонального комп'ютера. Загострене увагу до телевізійних приставок, а не до персональних комп'ютерів, пов'язане з тим, що оператори відео на замовлення очікують, що їхні клієнти захочуть дивитися фільми в віталень, в яких зазвичай є телевізор, але немає комп'ютера. З технічної точки зору використання персонального комп'ютера замість телевізійної приставки має набагато більше сенсу, так як комп'ютер володіє великими можливостями, у нього є диск великого обсягу і дисплей з набагато більш високою роздільною здатністю. З точки зору конструкції системи майже не має значення, чи працює клієнтський процес на персональному комп'ютері або в телевізійній приставці. У настільній системі редагування відеозображення всі процеси працюють на одній і тій же машині, але ми будемо продовжувати використовувати термінологію сервера і клієнта, щоб було ясно, що робить кожен процес.

Повертаючись до мультимедіа, варто відзначити дві ключові характеристики, розуміння яких необхідно для успішної роботи:

  1. Мультимедіа використовує гранично високі швидкості передачі даних.
  2. Для мультимедіа потрібно відтворення в режимі реального часу.

Високі швидкості передачі даних обумовлені природою візуальної і акустичної інформації. Людське око і вухо здатні обробляти за секунду величезні обсяги даних, тому їм необхідно надавати інформацію з тією швидкістю, яка забезпечить прийнятний рівень якості сприйняття. Слід звернути увагу на високу швидкість передачі даних, що вимагається для мультимедіа, необхідність стиснення даних і на великі обсяги, займані даними. Наприклад, нестислий 2-годинний фільм в форматі HDW (High; Definition TeleVision - телебачення високої чіткості) займає 570 Гбайт. Відеосервери, що зберігає 1000 таких фільмів, потрібно 570 Тбайт дискового простору, що зовсім нетривіально з точки зору сучасних стандартів. Також слід зазначити, що при таких швидкостях сучасна апаратура не спроможна обходитися без стиснення даних. А значить операційна система управляє відео сервісом повинна обробляти аудіо та відео (компресія і декомпресія потоку) максимально продуктивно і оптимально.

Друга вимога, що накладається за допомогою мультимедійного на систему, полягає в необхідності доставки даних в режимі реального часу, Графічна складова відеофільму складається з послідовності кадрів, що передаються з певною частотою. Система NTSC, використовувана в Північній і Південній Америці та Японії, працює з частотою 30 кадрів в секунду (точніше, 29,97), тоді як в системах PAL і SECAM, використовуваних в іншому світі, застосовується частота 25 кадрів в секунду. Кадри повинні доставлятися через точні інтервали часу по 33,3 мс або по 40 мс відповідно, щоб зображення не посмикувалося.

Офіційно скорочення NTSC означає National Television Standards Committee (Національний комітет з телевізійних стандартів США), однак погана якість передачі кольору на ранніх етапах існування телебачення призвело до появи жарти, згідно з якою NTSC слід розшифровувати як «постійно мінливий колір» (Never Twice the Same Color) . Абревіатура PAL розшифровується як Phase Alternation Line (порядкове зміна фази). Технічно це найкраща з систем. Скорочення SECAM означає SEquentiel Couleur Avec Memoire (послідовні кольору із запам'ятовуванням). Ця система була розроблена у Франції для захисту французьких виробників телевізорів від іноземних конкурентів.

Чутливість людського вуха перевершує чутливість ока, по: цього відхилення в часі доставки навіть в кілька мілісекунд буде помітним. Нерівномірність часу доставки називається джиттером[12]. Для забезпечення високої якості відтворення слід утримувати джиттер в строгих рамках. Якщо розподільна мережа на затримує при передачі все біти рівно на 5000 с, фільм почнеться трохи пізніше, але буде виглядати прекрасно. З іншого боку, якщо затримка кадрів буде випадковою величиною в межах від 100 до 200 мс, відео буде відтворюватися неприйнятно.

Параметри реального часу, необхідні для прийнятного відтворення мультимедіа, часто називають параметрами якості обслуговування. До них відносять середню доступну пропускну здатність, максимальну пропускну здатність, мінімальну і максимальну затримку (що разом обмежує джиггер) і ймовірність втрати біта. Наприклад, мережевий оператор може пропонувати службу, яка гарантуватиме середню пропускну здатність, що дорівнює 4 Мбіт / с, 99% затримок при передачі в інтервалі від 105 до 110 мс і частоту втрат бітів, рівну 10-10, Що буде прекрасними параметрами для передачі фільму в форматі MPEG-2. Оператор може також надавати більш дешеву, гіршої якості службу, з середньою пропускною здатністю в 1 Мбіт / с (наприклад, ADSL). В цьому випадку якість фільму доведеться якимось чином знизити, скажімо, знизивши дозвіл або частоту кадрів, або відкинувши інформацію про колір до передаючи фільм в чорно-білому зображенні.

Найбільш простий спосіб забезпечення гарантованої якості служби полягає в попередньому резервуванні потужностей для кожного нового клієнта. Збережені ресурси включають в себе частину часу центрального процесора, буфери пам'яті, пропускну здатність диска і пропускну здатність мережі. Якщо з'являється новий клієнт, який бажає подивитися фільм, але відеосервер (або мережа) обчислює, що йому не вистачить потужності для ще одного клієнта, в цьому випадку відеосервери доведеться відмовити новому клієнтові, щоб не знижувати якість обслуговування вже обслуговуваних клієнтів. Таким чином, мультимедійним серверам потрібно схема резервування ресурсів і алгоритм управління допуском, який приймає рішення про те, чи може сервер виконати додаткову роботу.

На особливу увагу заслуговує робота з мультимедійними файлами. Більшість сучасних файлових систем розроблялися для роботи з текстовими файлами, що складаються з лінійної послідовності байтів, без будь-якої особливої ??структури, про яку повинна знати операційна система. У мультимедіа файлах ситуація набагато складніше. Вони вводяться абсолютно різними пристроями (відео та аудіо), у них різна внутрішня структура (відео та аудіо передаються з різними швидкостями), і відтворюються вони одночасно на різних пристроях (монітор і аудіосистема).

Таким чином, мультимедіа файл по суті являє собою набір самостійних інформаційних фрагментів (відео та аудіо). Більш того, один відеофільм може включати в себе кілька варіантів звукових доріжок (наприклад, на різних мовах), а також додатковий відеоряд (або кілька), який зберігає субтитри.

Мультимедійна операційна система повинна якісно вирішувати завдання читання файлу настільки складної структури, а також завдання узгодження різних видів інформації в часі (наприклад, щоб звук не відставав від відеоряду і не випереджав його).

Резюмуючи вищесказане, робимо висновок, що мультимедійні операційні системи є розвивається галуззю проектування операційних систем. На даний момент є конкретні вимоги, що пред'являються до таких систем ринком мультимедійних послуг.

Існуючі на даний момент операційні і файлові системи з їх загальними механізмами покривають потреби мультимедійних додатків і серверів, але роблять це не оптимальним чином. Мультимедійні технології бурхливо розвиваються і потреба ринку в цих технологіях росте з кожним днем. Зі збільшенням кількості абонентів, що, обслуговуючі системи (мультимедіа сервери) повинні нарощувати продуктивність і пропускну здатність. Технологічно існують досить жорсткі обмеження швидкостей обробки і передачі даних. А значить, алгоритми операційних систем мультимедіа серверів повинні бути спеціально спроектовані для вирішення типових задач мультимедіа.


 




 Поняття операційної системи |  Призначення операційної системи |  Функції операційної системи |  Структура і склад ОС |  Класифікація ОС |  Множинні прикладні середовища і сумісність |  Операційна система як віртуальна машина |  Операційна система як менеджер ресурсів |  Процеси і потоки |  взаімоблокіровка |

загрузка...
© um.co.ua - учбові матеріали та реферати