Мультимедийные системы Мультимедиа выдвигают новые требования к файловой

Мультимедийные системы Мультимедиа выдвигают новые требования к файловой системе, планировщику заданий и дисковому планированию.

Типы файлов УВВ: ПЗС матрица, микрофон 44100 отсчета в сек. DVD -32 звуковых дорожки 25 - кадров в сек (PAL, SECAM, 40 mc) 30 кадров в сек (NTSC, 33. 3 mc) монитор, громкоговоритель. (PAL –Phase Alternation Line SECAM –Sequentiel Couleur Avec Memoire NTSC-National Television Standards Committee) Чувствительность уха> глаза Джиттер- неравномерность времени доставки

ММI - характеризуется высокими скоростями передачи данных и необходимостью воспроизведения в реальном времени, т. е. отличия ее от других типов : 1) разнородность данных; 2) необходимо сжатие данных (JPEG, MPEG); 3) высокая скорость передачи больших объемов данных; 4) воспроизведение в реальном времени, к определенному моменту времени.

Кодирование звука Слух человека 20 – 20 000 Гц д. Б=20 log 10 (A/B) Разговор – 50 д. Б Болевой предел -120 д. Б АЦП – аналого-цифровой преобразователь Частота звука – f, для воспроизведения – 2 f дискретных измерения (правило Найквиста) Кодо-импульсная модуляция 7 бит (США, Я), 8 бит (Европа)

Кодирование изображения Частота – 50 Гц, NTSC – 525 гор. линий (видим 483) , 30 кадров в сек PAL/SECAM – 625 (видим 576), 25 кадров в сек Размеры экрана – 4: 3 Чересстрочная развертка состоит из 2 полей, иначе – поступательная развертка RGB- 1 сигнал яркости (Y) и два цветности (I, Q)

Этапы получения jpeg: 1) подготовка блока, 2) ДКП, 3) квантование, 4) замена блока отклонением относительного значения в предыдущем блоке

Стандарт MPEG 1 – международный стандарт 11172 MPEG 2 - международный стандарт 13818 DV Избыточность: пространственная, временная I (Intracoded – автономные), независимые неподвижные изображения jpeg P (Predictive) разность относительно предыдущего кадра B (Bidirectional) изменения относительно предыдущего и последующего кадров

Планирование процессов в ММС Планирование однородных процессов Планирование реального времени Алгоритмы реального времени м. б. статическими и динамическими. Статические алгоритмы заранее назначают каждому процессу фиксированный приоритет, после чего выполняют приоритетное планирование с переключениями. У динамических алгоритмов нет фиксированных приоритетов Условие планирования в реальном времени ∑ Ci/Pi ≤ 1 для i [1, m]

Алгоритм планирования RMS (статический)- планирование с приоритетом, пропорциональном частоте). Может использоваться для прерываемых, периодических процессов, удовлетворяющих следующим условиям: 1. Каждый периодический процесс должен быть завершен за время его периода. 2. Ни один процесс не должен зависеть от любого другого процесса. 3. Каждому процессу требуется одинаковое процессорное время на каждом интервале 4. У непериодических процессов нет жестких сроков. 5. Прерывание процесса происходит мгновенно. Во время работы планировщик всегда запускает готовый к работе процесс с наивысшим приоритетом, прерывая при необходимости работающий процесс. Гарантированный RMS ∑ Ci/Pi ≤m(21/m -1) для i [1, m]

Алгоритм EDF (процесс с ближайшим сроком завершения в первую очередь). Это динамический алгоритм. Он не требует постоянства временных интервалов использования центрального процессора. Каждый раз, когда процессу требуется процессорное время, он объявляет о своем присутствии и своем сроке выполнения заданий. Он запускает первый процесс в списке, т. е. тот, у которого самый близкий по времени срок выполнения. Когда новый процесс переходит в состояние готовности, система сравнивает срок его выполнения со сроком выполнения текущего процесса. Если у нового процесса график более жесткий, он прерывает работу текущего процесса. При загруженности центрального процессора ниже предела RMS используется он, а EDF работает с любым набором процессов, для которого возможно планирование

Пример алгоритмов планирования

Управление видео Для чтения мм файла пользовательский процесс обращается к системному вызову START, который надо прочитать, и другие параметры, например, какую звуковую дорожку и субтитры использовать. Затем видеосервер посылает кадры с требуемой частотой. Это - пуш-серверы. Традиционные серверы, у которых пользователь запрашивает данные поблочном, называются пул-серверами.

Видео «по заказу»

Размещение файла на одном диске Хранение файлов – в виде непрерывных и сегментированных файлов

2 Альтернативные стратегии организации файлов

Возможны две стратегии. • размер блоков диска среднего размера кадра. Идея в том, чтобы получить структуру данных (индекс кадров для каждого фильма) с указателями на начало каждого кадра. Чтобы прочитать кадр к нужно найти в индексе к элемент, а затем считать весь кадр за одну дисковую операцию. • Другой способ - используются дисковые блоки большого размера, в каждый вмещается несколько кадров. Здесь используется стратегия i-узла с добавлением информации о номере кадра, с которого начинается блок. При этом часть блока не используется. Эту часть можно заполнить частью кадра. 1. Кадровый индекс: большие расходы ОЗУ при воспроизведении фильма, меньшие потери дискового пространства. • Блочный индекс (без расщепления кадров по блокам): меньшие потребности в ОЗУ, большие потери дискового пространства. • Блочный индекс (с расщеплением кадров по блокам): меньшие потребности в ОЗУ, нет потерь дискового пространства, лишние перемещения головок.

Размещение нескольких файлов на одном диске Закон Ципфа (1902 -1950): С/k, где С – нормирующая константа, k – элемент списка

Размещение файлов на нескольких дисках

Блочное кэширование Большинство видеосерверов поддерживает дисковый кэш фильмов, пользующихся наибольшим спросом. Другой способ хранение на жестком диске первых нескольких минут каждого фильма.

Статическое дисковое планирование В ммс присутствует предсказуемость нагрузки. Время делится на раунды, интервалы, равные длительности воспроизведения одного кадра. В начале каждого раунда формируется запрос

Динамическое дисковое планирование Каждый дисковый запрос указывает номер блока, который должен быть прочитан, а также крайний срок выполнения этой операции. Эти факторы учитываются алгоритмом scan-EDF. При этом объединяются запросы, конечные сроки которых расположены близко по временной шкале, в пакеты, и обработка этих пакетов а порядке цилиндров.