Συστήματα πολυμέσων Εισαγωγή Υλικό συστημάτων πολυμέσων Λογισμικό συστημάτων πολυμέσων Συστήματα πραγματικού χρόνου Χρονοπρογραμματισμός Τεχνολογία Πολυμέσων και Πολυμεσικές Επικοινωνίες 03-1
Εισαγωγή Διαχείριση τεράστιων όγκων δεδομένων Αποθήκευση, είσοδος-έξοδος και επικοινωνία Φόρτος σε όλους τους διαύλους Ανάγκη συμπίεσης και αποσυμπίεσης Υλικό, λογισμικό ή συνδυασμός των δύο Πιθανόν να γίνεται σε πραγματικό χρόνο Επικοινωνία με τον αναλογικό κόσμο Μετατροπή αναλογικών μέσων σε ψηφιακά αρχεία Επεξεργασία και μετατροπή σε αναλογική μορφή Επικοινωνία σε πραγματικό χρόνο Ψηφιοποίηση και αναπαραγωγή ομιλίας Τεχνολογία Πολυμέσων και Πολυμεσικές Επικοινωνίες 03-2
Εισαγωγή Μέσο Απαιτήσεις Χωρητικότητα DVD 4.7 Σελίδα κειμένου (ASCII) Σελίδα κειμένου (Unicode) Συνθετική εικόνα (500 αντικείμενα) Φυσική εικόνα (ανάλυση XGA) Βίντεο 25 πλαισίων/sec (ανάλυση XGA) Φωνή (ποιότητα τηλεφωνίας) Μουσική (ποιότητα CD Audio) 3.000 χαρ. x 1 byte = 3 Kbyte 3.000 χαρ. x 2 byte = 6 Kbyte 500 αντικείμενα x 24 byte = 12 Kbyte (800 x 600) pixel x 3 byte = 1440 Kbyte 1440 KByte x 25 πλαίσια/sec = 288 Mbps 8000 δείγματα/sec x 1 byte = 64 Kbps 44.100 δείγματα/sec x 4 byte = 1,4 Mbps 1.566.666 σελίδες 783.333 σελίδες 391.666 εικόνες 3263 εικόνες 130 δευτερόλεπτα 163 ώρες 7,5 ώρες Τεχνολογία Πολυμέσων και Πολυμεσικές Επικοινωνίες 03-3
Υλικό συστημάτων πολυμέσων ΚΜΕ Ελεγκτής οθόνης Ελεγκτής μνήμης (Northbridge) Κύρια μνήμη Ελεγκτής δικτύου Ελεγκτής Ι/Ο (Southbridge) Ελεγκτής δίσκων Κάρτες επέκτασης Ελεγκτής σειριακών θυρών Ελεγκτής ήχου Κατανομή συσκευών σε ελεγκτές Μνήμη και οθόνη: northbridge Δίσκοι, δίκτυο, θύρες και ήχος: southbridge Τεχνολογία Πολυμέσων και Πολυμεσικές Επικοινωνίες 03-4
Υλικό συστημάτων πολυμέσων Κεντρική μονάδα επεξεργασίας Εξειδικευμένες εντολές επεξεργασίας μέσων Συνεπεξεργαστές για επιτάχυνση λειτουργιών Εκτέλεση μαθηματικών πράξεων Επεξεργασία ψηφιακών σημάτων Σχεδίαση γραφικών Συσκευές αποθήκευσης δεδομένων Ειδικοί ελεγκτές υψηλής ταχύτητας Χρήση ελεγκτών άμεσης πρόσβασης στη μνήμη Συσκευές εισόδου/εξόδου Σύνδεση σε δίαυλο συστήματος ή χωριστό ελεγκτή Προαιρετικά ενσωματωμένη συμπίεση και αποσυμπίεση Τεχνολογία Πολυμέσων και Πολυμεσικές Επικοινωνίες 03-5
Λογισμικό συστημάτων πολυμέσων Εφαρμογές Δίκτυο Λειτουργικό Υλικό Λογισμικό συστήματος και λογισμικό εφαρμογών Λογισμικό δικτύου: ανήκει και στις δύο κατηγορίες Εναλλαξιμότητα υλικού και λογισμικού Τεχνολογία Πολυμέσων και Πολυμεσικές Επικοινωνίες 03-6
Συστήματα πραγματικού χρόνου Συστήματα πραγματικού χρόνου Εκτέλεση διεργασιών σε καθορισμένο χρονικό διάστημα Ανεξαρτήτως άλλων εφαρμογών Το χρονικό περιθώριο εκτέλεσης ονομάζεται προθεσμία Περιοδικές ή μη περιοδικές διεργασίες Περίπλοκος συντονισμός διεργασιών Δεσμευτικά (hard) ή ελαστικά (soft) συστήματα Δεσμευτικές προθεσμίες Τηρούνται πάντα Συστήματα ελέγχου εργοστασίων Ελαστικές προθεσμίες Τηρούνται σχεδόν πάντα Συστήματα πολυμέσων Τεχνολογία Πολυμέσων και Πολυμεσικές Επικοινωνίες 03-7
Συστήματα πραγματικού χρόνου Πολυμεσικά συστήματα: ελαστικά Αξιοπιστία: όχι καταστροφικές επιπτώσεις Ανοχή: απόκρυψη σφαλμάτων Προσαρμογή: μείωση ποιότητας Περιοδικότητα: ισόχρονη λειτουργία Διαχείριση πόρων Έλεγχος διαθεσιμότητας πριν τη δέσμευση Δέσμευση πόρων για την εφαρμογή Κατανομή πόρων σε κάθε στιγμή Πολιτικές δέσμευσης πόρων Απαισιόδοξη: με βάση τις μέγιστες απαιτήσεις Αισιόδοξη: με βάση τις μέσες απαιτήσεις Τεχνολογία Πολυμέσων και Πολυμεσικές Επικοινωνίες 03-8
Χρονοπρογραμματισμός Συστήματα γενικής χρήσης Μηχανισμός προτεραιοτήτων Δεν παρέχονται εγγυήσεις Συστήματα πραγματικού χρόνου Παρέχονται εγγυήσεις Απαισιόδοξη δέσμευση πόρων Συνθήκη χρονοπρογραμματισμού m διεργασιών C i : διάρκεια εκτέλεσης, P i : περίοδος εκτέλεσης Συνολικός βαθμός χρήσης του επεξεργαστή <= 1 Δεν επιτυγχάνεται από όλους τους αλγορίθμους m i= 1 Ci P i 1 Τεχνολογία Πολυμέσων και Πολυμεσικές Επικοινωνίες 03-9
Χρονοπρογραμματισμός Στατική μέθοδος: αλγόριθμος RMS Κατάλληλη μόνο για περιοδικές διεργασίες Προτεραιότητα ευθέως ανάλογη με τη συχνότητα Οι προτεραιότητες είναι στατικές Εκτέλεση έτοιμης διεργασίας με την υψηλότερη προτεραιότητα Δεν επιτυγχάνεται πλήρης αξιοποίηση του επεξεργαστή Δυναμική μέθοδος: αλγόριθμος EDF Κατάλληλη και για μη περιοδικές διεργασίες Προτεραιότητα αντιστρόφως ανάλογη της προθεσμίας Μπορεί να είναι η χρονική στιγμή της επόμενης εκτέλεσης Οι προτεραιότητες είναι δυναμικές Εκτέλεση έτοιμης διεργασίας με υψηλότερη προτεραιότητα Δεν δίνονται εγγυήσεις για τις δυναμικές διεργασίες Τεχνολογία Πολυμέσων και Πολυμεσικές Επικοινωνίες 03-10
Χρονοπρογραμματισμός διεργασίες A B C RMS 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 χρόνος A B C A B C A C B A B C... EDF A B C A B C A C B A C Παράδειγμα επιτυχημένου χρονοπρογραμματισμού Α: κάθε 30 ms, διάρκεια 5 ms B: κάθε 40 ms, διάρκεια 15 ms C: κάθε 50 ms, διάρκεια 10 ms Βαθμός χρήσης ΚΜΕ = 0,74 Τεχνολογία Πολυμέσων και Πολυμεσικές Επικοινωνίες 03-11...
Χρονοπρογραμματισμός διεργασίες A B C RMS 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 χρόνος A B C A B αποτυχία EDF A B C A B A C B A C Παράδειγμα αποτυχημένου χρονοπρογραμματισμού Α: κάθε 30 ms, διάρκεια 10 ms B: κάθε 40 ms, διάρκεια 15 ms C: κάθε 50 ms, διάρκεια 10 ms Βαθμός χρήσης ΚΜΕ = 0,91 Τεχνολογία Πολυμέσων και Πολυμεσικές Επικοινωνίες 03-12...
RMS ή EDF; Χρονοπρογραμματισμός Ο RMS είναι απλούστερος στην υλοποίηση Στατική λίστα προτεραιοτήτων Ο EDF αλλάζει συνεχώς τις προτεραιότητες Ο EDF είναι πιο αποδοτικός Πετυχαίνει πάντα όταν η αξιοποίηση είναι κάτω από 100% Ο RMS μπορεί να αποτυγχάνει ακόμη και στο 90% Διεργασίες ή πακέτα; Προεκτοπιστικός χρονοπρογραμματισμός: διεργασίες Οι διεργασία διακόπτονται από άλλες Συνεχίζουν τη δουλειά τους αργότερα Μη προεκτοπιστικός χρονοπρογραμματισμός: πακέτα Τα πακέτα μεταδίδονται μέχρι τέλος Αλλιώς η δουλειά που έχει γίνει πάει χαμένη Τεχνολογία Πολυμέσων και Πολυμεσικές Επικοινωνίες 03-13