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1、主讲：许德武,第二章 多媒体计算机系统,2/105,本章要点,Macintosh、Amiga等典型的多媒体系统多媒体个人计算机系统_MPC多媒体计算机的硬件系统多媒体输入/输出设备,3/105,2.1 典型的多媒体计算机系统,多媒体计算机出现于上世纪80年代，而形成商品和一定规模的市场则是在90年代初，90年代中期以后得到飞速的发展和普及，使得多媒体产品丰富多彩。那么，什么是多媒体计算机系统呢?多媒体计算机系统指能综合处理多媒体信息，使多种信息间联系，并且具有交互性的计算机系统。多媒体计算机系统一般由多媒体计算机硬件系统和多媒体计算机软件系统组成。以下我们将介绍几种典型的多媒体计算机系统。,4

2、/105,2.1.1 Macintosh多媒体计算机系统,Macintosh多媒体计算机系统是由Apple公司推出，由主机、多媒体插板、CD-ROM驱动器和图像输入输出设备组成。早期的Macintosh系列的主机包括Macplus Mac SE，MacII及Mac Quadra，其中核心的CPU采用Motorola公司M6800系列的68020，68030，68040等; Macintosh多媒体计算机一般对内存要求比较高，直接寻址最多可达8MB内存，视频适配器卡可在16M种的不同颜色中同时显示其中256种颜色；声音处理功能是内置的，不需要再接入声音卡，它利用了一个声音芯片ASC、两片SONY

3、模拟处理芯片、一个内置扬声器及立体声插孔、音响媒体接口和HyperCard软件兼容，能提供良好的语言、音响效果，通过语言分析和识别代替键盘、鼠标以及操纵杆的功能。,5/105,2.1.1 Macintosh多媒体计算机系统,为了使程序人员在软件编制过程中便于使用Quicktime的活动和静止图像功能，Apple公司推出了许多人机接口指南(Human Interface Guide Lines)，以保证每个应用程序在键控运动和画图时有一个标准的接口。,6/105,2.1.2 Amiga系统,Amiga系统是Commodore公司的产品，它是世界上最早的多媒体计算机系统之一，于1985年研制成功，

4、并很快形成系列化产品，在1986年开始有少量产品进入市场，主要应用在动画制作等音像领域。,7/105,2.1.2 Amiga系统,目前，Amiga系统已经形成了一个完整的系列，型号分别Amiga500，1000，1500，2000，2500，3000和4000等，它们被分别配置在Motorola公司的68000，68020，68030和68040等不同型号的微处理机上，并配备上不同容量的RAM。,8/105,2.1.2 Amiga系统,Amiga计算机也是一种通用微处理机，它带有适量的Amiga总线扩展槽，Amiga槽与PC机槽可以用一块桥板跨接，使两种总线信号可以互相转换，有效地解决了Ami

5、ga计算机与一般PC机的兼容问题。,9/105,2.1.3 CD-I系统,CD-I光盘交互式多媒体系统(Compact Disc-Interactive)是荷兰Philips公司和日本SONY公司在1986年公布的基本CD-I多媒体系统，是一种最早为家庭所用的多媒体系统。在推出CD-I多媒体系统的同时，该公司还定义了交互式多媒体CD-ROM系统标准，在1987年以绿皮书发表。,10/105,2.1.4 DVI系统,DVI系统(Digital Video Interactive)是IntelIBM公司的产品。DVI系统的特点是：以计算机技术为基础，用标准光盘来存储和检索静止图像、活动图像、声音和

6、其他数据。DVI系统首次推出是在1987年3月。1989年，Intel和IBM合作将DVI系统开发成了Action Media 750开发平台。,11/105,2.1.5 多媒体工作站,多媒体工作站有GUI接口，有很强的图形处理功能，现在又扩充了图像的输入输出功能。典型的产品有SGI公司生产的Indigo多媒体工作站和小型多媒体工作站Indy。,12/105,2.1.6 多媒体个人计算机系统MPC,MPC发展速度最快并且得到了大部分厂商的支持，它是以PC机为基础增加多媒体升级套件而成的，目前已成为多媒体计算机主流。本章将重点介绍多媒体个人计算机系统。,13/105,2.2 多媒体个人计算机系统

7、,多媒体个人计算机系统指的是具有多媒体功能的个人计算机(Multimedia Personal Computer缩写为MPC)，它是多媒体技术与计算机紧密结合的产物，能综合处理多种媒体信息，使多种信息如文字、图形、图像、音频、视频、动画之间建立联系。,14/105,2.2.1 从PC机到MPC机,自从1971年Intel公司的第一个微处理器问世以来，计算机的应用开始步入一个新时代，极大地推动了计算机微型化，1975年出现了第一台个人计算机(PC)。随着微型机的不断发展，微型机的应用几乎渗透到了人类活动的各个领域。与此同时，人类与计算机之间的信息交流也不再局限于文字上，而且包括了语言、文字、声音

8、、图形、图像、动画等各种媒体。,15/105,2.2.2 MPC技术标准,MPC技术标准规定多媒体计算机包括5个基本的部件：个人计算机(PC)、只读光盘驱动 (CD-ROM)、声卡、Windows操作系统和一组音箱或耳机，并对CPU、存储器容量和屏幕显示功能等有最低的规格标准，即MPC三个规范：MPC1.0，MPC2.0，MPC3.0，分别于1990年、1993年、1995年制定,16/105,2.2.3 MPC的配置,我们相信，随着计算机硬件技术和多媒体技术的飞速发展，MPC的标准规范还会继续升级，但我们应把握MPC的基本特征：,17/105,2.2.3 MPC的配置,1CD-ROM驱动器。

9、MPC除了应具有尽可能大的硬盘外，CD-ROM是必不可少的。一张CD-ROM光盘可提供多到近700MB的存贮容量。不仅音乐、动画节目可以预先制作到光盘上，而且工业、农业、卫生、文教、旅游、历史等众多领域的文献资料均可预先录制到光盘上，一张光盘就是一个小型资料库。,18/105,2.2.3 MPC的配置,2具有高质量的声音卡。MPC应能提供优质的数字音响，它具有把声音变成相应的数字信号和把数字信号转换成相应声音的模数和数模转换功能，并可以把数字信号记录到硬盘并从硬盘上读取重放。MPC还有音乐合成器和乐器接口MIDI，合成器用来增加播放复合音乐的能力，而MIDI可以外接电子乐器。,19/105,2

10、.2.3 MPC的配置,3. 图文并茂的显示。MPC的图形显示适配器允许在同一画面上显示清晰的图形、图像和文字，因此能够显示来自光盘的动画、影视图像、文字，并能使画面字幕和声音同步。,20/105,2.2.4 MPC的应用,1教育培训：MPC在教育培训中有着巨大的应用潜力，应用MPC提供的交互式多媒体技术进行教学，在较短的时间内可学习更多的内容，这完全是在听和看的同时完成各种练习的结果，另外用户还可以根据自己的理解能力自行掌握学习的进度。,21/105,2.2.4 MPC的应用,2信息咨询：利用MPC在机场、码头、车站、旅游胜地和娱乐中心等场所建立无人服务站，用户自行操作就可以得到用多媒体表示

11、的各种引导和帮助信息。,22/105,2.2.4 MPC的应用,3.商业服务：在商场、购物中心设置MPC导购服务台，让顾客自己使用触摸屏自行浏览，从中可以了解到商品的性能、价格、使用方法等，极大地方便了顾客选购。,23/105,2.2.4 MPC的应用,从某种意义上讲，MPC已经成为多媒体计算机的代名词。因此，本书主要介绍多媒体个人计算机系统及其应用。,24/105,2.3 多媒体计算机的硬件配置,与普通微机一样，多媒体计算机由主机板、中央处理器CPU、内存储器、辅助存储器和总线等几个部分组成。由于MPC与普通的PC在对象上的区别，因而对硬件的性能和功能上的要求有所不同，在选购多媒体计算机的硬

12、件时必须注意到这一点。,25/105,2.3.1 主板,主板是计算机里各种硬件设备得以正常运转的支持平台。有了这个平台，我们就可以按照不同的应用需求，选择好GPU、内存、显卡等设备，搭建相应的计算机架构了。一台性能良好的计算机，不仅需要有一个性能优异的CPU大脑支持，同时，一块工作正常、运行稳定的主板更是不可或缺的组成部分。主板是整个系统的基础和桥梁，它的稳定与否直接影响到整个系统的性能。,26/105,2.3.1 主板,27/105,2.3.1 主板,（1）软驱接口 （2）内存插槽 （3）IDE接口 （4）BIOS芯片 （5）AGP插槽 （6）接线座 （7）PCI插槽 （8）集成声卡接口 （

13、9）USB接口和网络接口 （10）并行接口 （11）串行接口 （12）鼠标/键盘接口 （13）CPU插座 （14）主板芯片组 （15）ATX电源插座,28/105,2.3.1 主板,1主板的主要性能参数 （1）主板芯片组芯片组是计算机主板的灵魂，它决定了主板所能够提供的功能，包括支持哪些类型的CPU、提供哪些先进的数据传输技术等。目前市面上常见的芯片组有Intel、VIA、SiS、Ali，AMD等几家公司的产品。,29/105,2.3.1 主板,（2）计算机总线技术 任何一个CPU都要与一定数量的部件和外围设备连接，为了简化硬件电路设计，简化系统结构，经常使用一组线路，配置适当的接口电路之后再

14、与各部件和外围设备连接，这组共用的连接线路就被称为总线。采用总线结构，便于计算机实现各种硬件和外部设备的扩充，制定统一的总线标准可以使不同设备实现互连。,30/105,2.3.1 主板,（3）计算机的标准接口类型及其对应设备 串口并口等标准传统接口：对应于鼠标、打印机等标准传统外部设备。IDEEIDE接口、UItre DMA66DMAl00接口：对应于标准IDE设备，如硬盘、光驱等。SCSI高速接口：对应于高速数据设备，如SCSI硬盘、刻录机、扫描仪等。USB接口、IEEEl394接口：对应于新型即插即用外设，如键盘、鼠标、打印机、扫描仪、数码相机等。,31/105,2.3.1 主板,（4）与

15、CPU架构相关的主板CPU接口由于市场上主流的CPU大多是InteI和AMD两家公司的产品，所以主板上常见的CPU接口有：Slot l (支持Intet赛扬和老Pentium处理器，也可以加转接卡支持Socket 370处理器)，Slot A(支持AMD Athlon处理器K7)，Socket A(支持AMD Athlon和Duron处理器) ，Socket 370(支持Intel P、赛扬和“铜矿”处理器)，Socket 423（(支持Intet赛扬和P4的早期处理器)，Socket 478（支持目前流行的P4处理器，其频率在1.8M以上）等几种接口。,32/105,2.3.1 主板,2主板

16、新技术（1）跳线技术（2）先进的BIOS技术（3）安全保护技术（4）更强的散热管理（5）主板整合技术（6）其它的创意和设计,33/105,2.3.2 CPU,CPU(Central Processing Unit )也就是我们通常所说的中央处理器或微处理器。CPU的概念是非常广泛的，包括了各种类型、各种用途的计算机核心处理、控制器件。不过本节所讲的CPU，主要是指个人计算机专用的微处理器。,34/105,2.3.2 CPU,2CPU的主要性能参数 （1）时钟频率 （2）高速缓存 （3）内存总线速度 （4）扩展总线速度 （5）数据总线宽度 （6）前端总线 （7） CPU工作电压,35/105,2

17、.3.3 内存,计算机里的内部存储器称为内存，它是用于存放计算机当前待处理信息和常用信息的半导体芯片。通常把内存记做RAM，就是随机存储器的意思。,36/105,2.3.3 内存,几种典型的内存架构 （）快速页面模式内存FPA RAM （）扩展数据输出内存 EDO RAM （3）同步动态内存 SDRAM （）双倍数据速率同步动态内存 DDR SDRAM （）Rambus 总线式动态内存 （）虚拟通道存储器VCM,37/105,2.3.3 内存,2内存的主要技术 （）时钟周期 （）存取时间 （）CAS的延迟时间 （）数据带宽 （）封装形式,38/105,2.3.4高速缓冲存储器,高速缓冲存储器又

18、称快存。Cache主要用来存储CPU常用的程序代码和数据，以保证CPU发挥最高的效率。Cache通常由高速的静态半导体随机存储芯片(SRAM)组成，在Cache与CPU之间有局部总线进行连接。Cache的容量在目前一般为128KB、256KB或512KB，存取速度通常在15ns-35ns之间，比由DRAM组成的内存存取速度快得多。,39/105,2.3.5 外存,内存虽然具有存取速度快的优点，但它的容量较小，不能存放计算机需要处理的所有数据，另外内存在断电时不能保存数据，因此计算机除了内存之外还需容量更大，且掉电时能保存数据的外存储器，简称外存。在传统的微机上，最常用的外存是磁盘和磁带。目前磁

19、带已经基本上不用了。在多媒体微机上，除了磁盘之外，光盘和闪存（即U盘）也是必不可少的一种外存。磁盘可以分为软盘和硬盘两种。,40/105,2.3.6 总线,总线是连接计算机内各个部件的一组物理信号线，也是计算机与外部设备之间传递信息的通道。总线可以分为内部总线和扩展总线，内部总线是指CPU内部或CPU与存储器之间交换信息用的总线；扩展总线则指的是CPU、存储器与各类IO设备之间互相连接交换信息的总线。在一个计算机系统中，由于总线的连接作用，使各个部件，例如CPU、内存、外存、Cache、IO设备等，协调地执行CPU发出的指令。,41/105,2.3.6 总线,1扩展总线 扩展总线也称底板总线，

20、在微机上常用的是ISA总线和EISA总线。ISA是一种工业标准体系总线，具有工6位宽度(早期为8位)、8MHz时钟，最高传输率为5MBs。EISA是一种扩展工业标准总线，具有32位宽度，同步8MHz时钟，最高传输率为33MBs。,42/105,2.3.6 总线,2局部总线 局部总线是一种内部总线，是90年代发展起来的一种新型总线。VESA总线具有32位宽度，同步时钟33MHz，最高数据传输率1-32MBs，可满足GUI和多媒体的应用。PCI总线具有32位宽度，同步时钟33MHz，最高数据传输率133MBs。PCI总线比VESA总线的兼容性好，并且可以从32位升级到64位，支持多处理器和并发工作

21、，因此PCI总线将成为微机新的总线规范。而AGP总线的数据传输速度高达528MBs。,43/105,2.3.7 基本输入输出系统与系统配置,在系统主机板上必须存在两片专用的高速存储芯片，一片是ROMBIOS芯片，其中存放基本输入输出系统(BIOS)，另一片是CMOS存储集成电路芯片，其中存放有系统的配置参数。,44/105,2.3.8 中断、地址和通道,1中断 中断(Interrupt Request)简称IR，可分为硬件中断和软件中断，使CPU暂时中断执行当前运行的程序，转而去执行相应的中断服务程序。计算机在多数情况下使用中断与外围设备通信。多媒体计算机系统中的外设和板卡较多，因此必须合理地

22、分配中断，避免两个不同硬件设备使用同一个中断而引起冲突。,45/105,2.3.8 中断、地址和通道,2地址这里的地址是指输入输出的端口地址，是外部设备同CPU传递数据的人工地址。如同每个外部设备占用一个中断一样，每个外部设备也分配一个地址。例如，声卡的默认地址为220H，视频卡的默认地址为6D4H等。当两个不同的外部设备分配相同的地址时，将会产生冲突而不能正常工作。,46/105,2.3.8 中断、地址和通道,3DMA通道直接内存存取数据通道(Direct Memory Access Channl)，简称DMA。在DMA方式下，I0设备与存储器之间直接存取信息，而不需要CPU的控制，因此能实

23、现高速数据操作。计算机内通常有8个DMA通道，不同的设备最好具有不同的DMA通道，以免发生冲突。,47/105,2.4 多媒体输入/输出设备,输入输出设备(InputOutput device)，简称为IO设备，是计算机与外界进行信息交换的桥梁。其中输入设备是指向计算机内部输入信息的设备，例如键盘、鼠标器、扫描仪、触摸屏和光学字符阅读器等。输出设备是指由计算机内部输出信息的设备，例如显示器、触摸屏、打印机、绘图仪和音响装置等。,48/105,2.4.1 键盘,键盘是用户向计算机输入字符与文本的最常用输入设备。键盘采用与英文打字机基本相同的按键布局，目前常用的是美国标准键盘为10l键或104键。

24、104键的键盘比101键的键盘多几个功能热键。用户使用键盘时，通过击动按键而顺序地输人字符，向计算机内部输入数据、文本或程序。,49/105,2.4.2鼠标器,鼠标器(Mouse)是一种通过指定光标位置来选择图标、菜单项和功能键的定位式输入设备。它广泛地使用于图形用户界面的使用环境中，例如Windows操作环境，它是必不可少的设备。常见的鼠标器可分为光电式、机械式和光机式三种，其中光机式鼠标器介于光电鼠标器与机械鼠标器之间，是光学与机械混合式鼠标器，它的性能和价格均在两者之间。,50/105,2.4.3 扫描仪,扫描仪(Scanner)是继键盘、鼠标器之后的最常用的计算机输入设备，它能将图稿捕

25、捉下来并将之转换成计算机能够进行识别、编辑、存储和显示等处理的数据形式。这里的图稿可以是图像、绘画、照片、图形和文字等。因此，扫描仪是一种多媒体信息处理的重要支持设备。,51/105,2.4.4 光学字符阅读器,光学字符阅读器，又称OCR(Optical CharacterRecognition)，本意为光学字符识别，是一种文字自动输入的设备。它通过扫描或摄像等光学输入方法从纸介质上获取文字的图像信息，利用各种模式识别算法分析文字形态特征，判断出文字的标准编码，并按通用格式存储在文本文件中。目前OCR对西文的输入基本上已经达到实用水平，对汉字的识别在速度和识别率等方面仍需进一步努力。在多媒体系

26、统中，OCR被广泛地用作文本输入的设备。,52/105,2.4.5 触摸屏,触摸屏(Touchscreen)是一种随着多媒体技术发展而使用的输入设备。当用户用手指指点在屏幕上的菜单、光标、图符等光按钮时，能产生触摸信号，经过变换后成为计算机可以处理的操作命令，从而实现人机交互作用。,53/105,2.4.6 数码相机,1数码相机概述 数码相机是一种计算机配套使用的、新兴的数字影像设备，它的出现使传统的摄影技术发生了革命性变革。数码相机自问世以来就受到了人们的广泛关注，进入20世纪90年代，其技术日渐成熟。目前数码相机己成为一种重要的计算机外设。,54/105,2.4.7显示器,显示器(Moni

27、tor)又称监视器，是计算机最常用的输出设备。主机、键盘和显示器是一个计算机系统必备的设备。它也是多媒体显示输出的主要设备。显示器可分为CRT显示器和平板式液晶显示器两类。在这里主要介绍CRT显示器。,55/105,2.4.8 打印机,打印机是计算机系统使用最广泛的输出设备，是把字符的编码转换成字符的形状并印刷在纸介质上的设备。打印机的品种很多，基本上可分为击打式和非击打式两大类。目前击打式打印机最常用的是点阵针式打印机，流行的非击打式打印机有喷墨打印机和激光打印机。,56/105,2.4.9 音箱,音箱对于多媒体计算机来说是不可缺少的音响设备。多媒体中的音频的好坏决定于声卡和音箱的品质，如果

28、把声卡与一个品质不高的音箱连接，即便是最顶尖的声卡也无法产生高质量的声音。由于声音卡上的放大器驱动能力较弱，音量稍大，就会使声音产生失真，所以声音卡必须与自带有电源和功率放大器的有源音箱相连，才能获得足够大的音量。,57/105,2.4.10 其他多媒体输出设备,绘图仪用于在纸张上输出图形，是常用的一种图形输出设备。绘图仪可分为平板式和滚筒式两大类。平板式绘图仪将纸张固定在平板上，计算机输出信号控制绘图笔沿z轴和y轴方向移动，从而在纸上画出图形。滚筒式绘图仪将纸绕卷在滚筒上，在计算机的控制下转动，而计算机输出信号控制绘图笔沿着水平方向移动，纸和笔的合运动将产生所需要的图形。目前出现了许多非笔式

29、的绘图仪，它们利用静电、热能和喷墨等技术，具有速度快、分辨率高等优点，其缺点是价格高。,58/105,2.5 本章小结,(1)多媒体计算机是多媒体应用系统的核心，多媒体系统是在多媒体计算机的基础上配备各种输入输出外部设备，在各种多媒体系统软件的支持下展开对多媒体进行所需要的处理工作。 (2)CPU是多媒体计算机的核心部件，其性能的优劣决定了多媒体计算机的功能强弱和运行的效率。多媒体计算机的主要性能要求是具有尽可能快的运行速度，这主要取决于CPU的主钟频率、所执行的机器指令组的形式以及是否具有并行处理的功能等。,59/105,2.5 本章小结,(3)多媒体信息处理需要大的数据存储容量和高速的数据

30、传输速度。因而多媒体计算机内应具有一定容量的高速内存储器，以及为提高数据传递速度而设置一定容量的快存储器。对于外存储器，亦要求装备高速硬盘，以及存储容量大并且能方便装卸的光盘存储器。(4)在多媒体系统中只要求信息处理的高速度是不够的，还要求多媒体数据传递的高速度，特别是在计算机与外设的信息交换中。当然这个条件的成立取决于使用高速的外设，这固然正确，但还需要传输数据通道的高速度，即要求计算机主板上辅设有高速总线。,60/105,2.5 本章小结,(5)正确地为每个外设或接口板卡设置中断编号、端口地址和DMA数据通道，是使多媒体系统能正常工作的重要保障。(6)触摸屏是一种随着多媒体技术发展而产生的

31、一种新型信息输入输出设备。它以触摸动作来代替按键盘或按鼠标键来选择计算机的操作指令，从而大大方便了计算机用户使用计算机，具有直观、简单等特点。触摸屏将会发展成为多媒体系统中不可缺少的人机交互设备。(7)扫描仪、摄像机和数码相机是多媒体系统输入图形和图像信号的常用的设备。目前前两种设备是常用的主流设备，但从发展的趋势来看，数码相机有成为取代它们成为主要图像输入设备可能。,61/105,2.5 本章小结,(8)音箱是多媒体系统必不可少的输出设备，与一般的音箱相比它具有两个特点。第一个特点是有源音箱，即具有音频放大器和电源。第二个特点是防磁，以防止影响多媒体系统中的图像显示质量。(9)另一个多媒体系统常用的输出设备是投影电视，又称大屏幕投影仪，是建立家庭影 院和多媒体教学系统必不可少的组成部分。,