系统架构师-多媒体技术及其应用

多媒体技术基本概念

媒体

媒体是指承载信息的载体。
媒体的种类，根据ITU-T的定义，媒体分为以下几种：感觉媒体、表示媒体、显示媒体、存储媒体、传输媒体。
感觉媒体（Perception Medium）是指人们接触信息的感觉形式，如视觉、听觉、触觉等。
表示媒体（Representation Medium）是指信息的表示形式，如文字、图像、声音、视频等。
显示媒体（Presentation Medium）是表现和获取信息的物理设备，如显示器、音箱等。
存储媒体（Storage Medium）是信息的存储载体，如磁盘、光盘等。
传输媒体（Transmission Medium）是传输数据的物理载体，如网线、光纤等。

多媒体

多媒体是指信息表示媒体的多样化，又包括传播、处理和使用多媒体的各种技术和方法。

多媒体技术

多媒体技术包括计算机技术、视听技术及通信技术。多媒体技术的特征有多样性、集成性、交互性、实时性。

多媒体计算机

多媒体计算机（Multimedia Personal Computer）是指具有多媒体处理能力的计算机。
MPC = PC + CD-ROM + 声卡 + 显卡 + 多媒体操作系统

多媒体数据压缩编码技术

目前有 JPEG标准、MPEG标准、H.261标准。

多媒体数据压缩编码的国际标准

JPEG标准（Joint Photographic Experts Group
）联合图像专家小组标准，是一种对静态图像压缩的编码算法。静态压缩标准有JPEG、JPEG2000。
MPEG标准（Moving Picture Experts Group
）运动图像专家组，是一种对动态图像压缩的编码算法。动态压缩标准有MPEG-1、MPEG-2、MPEG-4、MPEG-7、MPEG-21、DVI。
MPEG的优势：兼容性好、压缩比高同时对数据损失小、不存在专利问题。

多媒体数据压缩方法的分类

无损压缩编码法（Lossless Compression Coding）：压缩后的数据可以完全恢复成原始数据。
有损压缩编码法（Loss Compression Coding）：压缩后的数据不能完全恢复成原始数据。

多媒体系统的组成

多媒体系统的层次结构从上到下是：多媒体应用软件、多媒体开发工具、多媒体操作系统、多媒体驱动程序、多媒体硬件系统。

多媒体技术的研究内容

• 数据压缩
• 数据的组织与管理
• 多媒体信息的展现与交互
• 多媒体通信与分布处理
• 虚拟现实技术
• 智能多媒体技术
• 把多媒体信息实时处理和压缩编码算法集成到CPU芯片中

多媒体技术的应用

• 办公自动化
• 电子出版物
• 多媒体通信
• 教育与培训
• 商业与咨询
• 军事与娱乐

系统系能

性能指标

• 计算机：主要性能指标有时钟频率、运算速度、内存容量、存取周期、数据处理速率；吞吐率、各种响应时间、各种利用率、RASIS
  特性，即可靠性、可用性、可维护性、安全性。
• 路由器：主要性能指标有设备吞吐量、端口吞吐量、全双工线速转发能力、丢包率、时延、时延抖动、VPN支持能力等。
• 交换机：主要性能指标有交换机类型、配置、支持的网络类型、最大ATM端口数、最大SONET端口数、最大FDDI
  端口数、背板吞吐量、缓冲区大小、最大MAC地址表大小、最大电源数、支持协议和标准、路由信息协议(RIP)、RIP2
  、开放式最短路径优先第2版、边界网关协议(BGP)、无类别域间路由(CIDR)、互联网成组管理协议(IGMP)
  、距离矢量多播路由协议(DVMRP)、开放式最短路径优先多播路由协议(MOSPF)、协议无关的多播协议(PIM)
  、资源预留协议(RSVP)、802.1p优先级标记，多队列、路由、支持第3层交换、支持多层(4到7层交换)等。
• 网络：主要性能指标有设备级性能指标、网络级性能指标、应用级性能指标、用户级性能指标、吞吐量。
• 操作系统：主要性能指标有系统的可靠性、系统的吞吐量、系统的响应时间、系统资源利用率、可移植性。
• 数据库管理系统：主要性能指标包括数据库本身和管理系统两部分。
• Web服务器：主要性能指标有最大并发连接数、响应延迟、吞吐量。

性能计算

性能指标计算的主要方法有定义法、公式法、程序检测法和仪器检测法。
性能指标计算过程（Millions of Instructions Per Second, MIPS）的计算方法有：峰值计算、等效指令速度（吉普森法）。

性能设计

阿姆达尔（Amdahl）定律主要用于系统性能改进的计算中。
阿姆达尔定律定义了采用特定部件所取得的加速比。加速比=不使用增强部件时的执行时间/使用增强部件时的执行时间。
原来的机器使用了增强功能后，执行时间等于未改进部分的执行时间加上改进部分的执行时间。
新的执行时间=原来的执行时间*((1-增强比例)+(增强比例/增强加速比))
总加速比=原来的执行时间/新的执行时间=1/((1-增强比例)+(增强比例/增强加速比))

性能评估

• 基准测试程序
• Web服务器的性能评估
• 系统监视