第 2章 多媒体计算机系统
2.1 多媒体计算机系统的组成计算机系统由硬件系统和软件系统两部分组成。
硬件系统：机器的物理系统，是看得到、摸得着的物理器件。它包括计算机主机及其外围设备。硬件系统主要由中央处理器、内存储器、输入 /输出设备等组成。
软件系统：管理计算机软件系统和硬件系统资源、控制计算机运行的程序、命令、指令、数据等，广义地说，软件系统还包括电子的和非电子的有关说明资料,
说明书、用户指南、操作手册等文档。
硬件是物质基础，是软件的载体，两者相辅相成，缺一不可。我们平时在谈到,计算机,一词时，都是指含有硬件和软件的计算机系统。
多媒体计算机系统是对基本计算机系统的软硬件功能的扩展，作为一个完整的多媒体计算机系统，它应该包括五个层次的结构。
多媒体应用程序接口
C P U
C P U
多媒体存储多媒体存储图像图像
3 D 图形
3 D 图形音频音频视频视频多媒体文件系统多媒体文件系统多媒体操作系统多媒体操作系统多媒体通信系统多媒体通信系统硬件系统
AP I
软件系统多媒体应用系统创作工具图形处理图形处理图像处理图像处理音频处理音频处理视频处理视频处理
第一层,多媒体计算机硬件系统其主要任务是能够实时地综合处理文、图、声、像信息，
实现全动态视像和立体声的处理。还需对多媒体信息进行实时的压缩与解压缩。
第二层：多媒体的软件系统它主要包括多媒体操作系统、多媒体通信软件等部分。操作系统具有实时任务调度、多媒体数据转换和同步控制、
对多媒体设备的驱动和控制以及图形用户界面管理等功能。
为支持计算机对文字、音频、视频等多媒体信息的处理，
解决多媒体信息的时间同步问题，提供了多任务的环境。
第三层：多媒体 API（ 应用程序接口）
该层 是为上一层提供软件接口，以便在高层软件调用系统功能，并能在应用程序中控制多媒体硬件设备。为了能够让程序员方便开发多媒体应用系统 。
第四层：多媒体创作工具及软件它是在多媒体操作系统的支持下，利用图形和图像编辑软件、视频处理软件、音频处理软件等，来编辑与制作多媒体节目素材，并在多媒体著作工具软件中集成。多媒体著作工具的设计目标是缩短多媒体应用软件的制作开发周期，
降低对制作人员技术方面的要求。
第五层：多媒体应用系统该 层直接面向用户，是为满足用户的各种需求服务的。应用系统要求有较强的多媒体交互功能，良好的人机界面。
一个功能基本的多媒体计算机硬件系统如图。
2.2多媒体计算机标准及其发展
2.2.1 多媒体计算机标准为促进多媒体个人计算机的标准化 Microsoft联合主要个人电脑厂商组成了 MPC市场委员会,并分别在 1990年、
1993年和 1995年制定了 MPC的三级标准,MPC1,MPC2和
MPC3。 按此标准多媒体计算机包含 5个基本单元,CD-ROM
驱动器个人电脑,CD-ROM驱动器、声卡,Windows操作系统及一组音箱或耳机，同时对个人电脑的 CPU,内存、硬盘、显示功能等作了基本的要求。 个人电脑只要符合这些规定就可获得 MPC联盟的 MPC认证，并可使用 MPC标志。
不过,MPC是一种参照标准，不具有约束力和强制力。
要求 MPC1标准 MPC2标准 MPC3标准
CPU 80386SX或更高
80486SX/25或更高
Pentium75或更高
RAM 2M或更多 4MB-8MB或更多 8MB-12M或更多硬盘 30MB 160MB 540MB
CDROM 150KB/s 300KB/s 600KB/s
音频 8位声卡 16位声音卡 16位声音卡,波表合成技术
MIDI播放图形性能 640× 480，
16色
640× 480,64k颜色
600× 800,16M色
MPEG-1 没有要求 没有要求 具有 MPEG 1播放 (硬件或软件 )；可进行直接帧存存取，
以 16位 /像素,352× 240分辨率,30帧 /秒 (或 352× 288，
25帧 /秒 )播放视频，播放视频时支持同步的声频 /视频流，不丢帧。
操作系统 Windows 3.X Windows 3.X Windows 3.X/95
2.2.2多媒体计算机系统的发展随着计算机性能的不断提高，对多媒体计算机性能的要求及标准了发生了很大的变化，这种变化可以套用一句体现奥林匹克精神的口号来形容，那就是,更快、更高、更强,。特别是媒体处理器的出现和网络技术的迅速发展普及，使多媒体电脑不仅是娱乐中心，也有成为信息处理和通信中心的趋势。计算机芯片技术、网络通信技术、存储压缩技术的发展，大大推动了多媒体技术的发展，同时也加速了自身的发展。
当前飞速发展的高性能视频,三维图形,动画,音频,通信以及虚拟现实技术等对计算机提出了更高的要求 。 而由专用处理器构成的各种适配卡 (如音频卡,视频卡,3D图形加速卡等 )产品层出不穷,大大降低了 CPU的负担 。 目前多媒体计算机在系统结构上发生了一些变化 。 在有些新的多媒体系统中,将包括声音,视频,SCSI等常用的外围接口都将集成到母板上,成为集多媒体功能于一体的,一体机,,而只留少量的插槽供扩展用 。
从整个硬件技术的发展过程来看,第一步总是先有板级产品,通过系统总线与主机交换数据；第二步是设计专用芯片,移植到主板上；第三步是将 CPU芯片外的功能集成到
CPU芯片内,这个发展过程被描述为系统级 （ On System）,
主板级 （ On Board） 和芯片级 （ On Chip）,三种级别的系统集成度越来越高,速度也越来 。 因此,将多媒体功能
,集成到芯片中,设计到主板上,是新一代多计算机系统的发展趋势 。
从系统功能上看,声音从 FM合成,波表合成,发展到波导合成,杜比 AC-3（ 杜比 AC-3是配合 DVD播放,多声道的立体声规范 ） 。 三维图形将成为系统的标准配置 。 在动态影像方面,除 MPEG-1解码之外,MPEG-2解码已在 DVD系统中得到应用 。 在图像处理方面,视频捕捉,压缩,存贮,
回放将成为普通功能 。
在 MPC标准中,并没有将网络与通信方面的要求列入,但是现在的 MPC的网络与通信能力已成为重要的性能,网卡,
Fax/Modem卡及网络通信软件是 MPC不可缺少的基本配置,
这与网络技术发展的大趋势是一致的 。
构造多媒体系统的另一种方法是为特定的任务处理而设计的专用多媒体芯片 。 在最新的一代专用芯片中,使用了超大规模集成电路,把通用的和专门处理多媒体的功能均嵌入到专用芯片中 。 该类型多媒体芯片类似于用来加速数学运算的专门数据协处理器,或用来提高显示分辨率和颜色数目的图形协处理器 。
将来的计算机及其多媒体技术将向着 3C方向发展。其具体的产品是计算机、通信和消费产品三者的结合，因这三者英文的开头字母都是,Ｃ,,所以又称 3C产品。 3C产品就是将这些产品合为一体，形成,信息家电,走进寻常百姓家庭生活。
2.3 多媒体计算机主机系统
2.3.1 CPU
CPU是中央处理单元的缩写，或称做微处理器 。 微型电子计算机的 CPU是由一块大规模集成电路芯片组成。
CPU作为计算机系统的核心，其内部结构可以分为控制器、运算器和寄存储器三个部分。其中运算器主要完成各种算术运算 (如加、减、乘、除 )和逻辑运算 ( 如逻辑加、逻辑乘和非运算 )； 而控制器只是读取各种指令,并对指令进行分析,作出相应的控制。通常，在
CPU中还有若干个寄存器,它们可直接参与运算并存放运算的中间结果。实际上，处理器的作用和人的大脑相似，因为它负责处理、运算计算机内部的所有数据，
而主板上的芯片组则更像是心脏，它控制着数据的交换。
CPU是计算机的核心部件，随着其设计、制造技术的不断提高和更新换代，推动了微机系统的迅猛发展。目前，微机的性能在某些方面已经达到甚至超过了小型机。主频是 PC
机振荡晶体的频率，以 MHz为单位。振荡晶体产生出适当的振荡频率，使主板工作于某个速度上。因此,CPU与其相应的主频一起决定 PC机的运算速度。
2.3.2主板计算机在运行时，对系统内存、存储设备和其它 I/O设备的操作与控制都必须通过主板来完成，因此计算机的整体运行速度和稳定性在相当程度上取决于主板的性能。
主板是微机系统中最大的一块电路板，它的英文名字叫做
,Mainboard” 或,Motherboard”。 主板上布满了各种电子元件、芯片及芯片组、插槽、接口等。它为 CPU,内存和各种功能（声、图、通信、网络,TV,SCSI等）卡提供安装插座（槽）；为各种磁、光存储设备、打印和扫描等
I/O设备以及数码相机、摄像头,Modem等多媒体和通讯设备提供接口，实际上微机通过主板将 CPU等各种器件和外部设备有机地结合起来形成一套完整的系统。
芯片组（ Chipset） 是主板的核心组成部分，按照在主板上的排列位置的不同，通常分为北桥芯片和南桥芯片。
北桥芯片提供对 CPU的类型和主频、内存的类型和最大容量,ISA/PCI/AGP插槽,ECC纠错等支持，通常在主板上靠近 CPU插槽的位置，由于此类芯片的发热量一般较高，所以在此芯片上装有散热片。南桥芯片则提供对 KBC（ 键盘控制器）,RTC（ 实时时钟控制器）,USB（ 通用串行总线）,Ultra DMA/33(66)EIDE数据传输方式和 ACPI（ 高级能源管理）等的支持。其中北桥芯片起着主导性的作用，
也称为主桥（ Host Bridge）。
从总体来看，主板所能支持的内存最大容量由 CPU寻址能力、芯片组支持能力、主板物理架构等方面决定。由于在 Pentium机中，与 CPU连接的地址总线只有 32位，也就是说 CPU所能寻址的空间有 =4GB,而到了 Pentium II,其地址位就达到 36位，这样空间就变为 64GB了，从此可以看出，现行的 CPU所支持的内存容量足以满足目前的内存需要。因此，芯片组的支持能力成为内存容量扩充的关键。
2.3.3 总线结构计算机系统中各部件的协同工作直接关系到系统的整体性能，而部件间的联系是通过总线（ BUS） 来实现的。总线是计算机内部传输指令、数据和各种控制信息的高速通道，
是计算机硬件的一个重要组成部分。总线结构的发展是与
CPU的发展相联的，其目的是为了让数据传输率与 CPU的速度相匹配。总线的性能以总线的时钟、带宽及相应的总线数据传输率来衡量。
内部总线根据总线功能，总线可以分为用于传输地址的地址总线，
用于传送指令的指令总线，用于传输数据的数据总线，用于传送数据的数据总线，用于传输控制信号的控制总线。
这些总线都在 CPU内部，统称为 CPU内部总线或微处理总线。
外部总线用于连接 CPU,主存和 I/O控制器的总线称为外部设备总线或外部总线，简称为总线。常见的总线有 ISA（ 工业标准体系接口）总线,PCI（ 外部设备互连）总线,SCSI（ 小型计算机系统接口）总线等。现在,ISA总线已逐步被淘汰。 SCSI总线原来用于小型计算机中，后来被微机采用，
现主要用于服务器中。
PCI（ Peripheral Component Interconnect,外围设备互连）是现代计算机最重要的接口之一。它不仅用于 PC机，
在许多数字设备上也使用了 PCI技术。 PCI在 CPU和外设之间提供了一条独立的数据通道，让每种设备都能直接与
CPU取得联系，让图形、视频、音频、通信设备都能同时工作。
2.3.4 计算机与外部设备的接口及标准接口，顾名思义就是设备与计算机或其它设备连接的端口。它其实是一组电气联接和信号交换标准。
接口主要是用来传送电气信号的，信号中间，有一部分我们称为数据，是最重要的信号，其它信号都是为传输数据服务的。数据的传输方式基本分为两种，一种是只有一条线（有时为一对线）用来传送数据，这种叫串行传输接口。言外之意是被传数据排成一串，走了前面才能走后面。 RS-232就是这种接口；串行接口的特点是传输稳定、
可靠、传输距离长，但数据传输速率较低。如果用几条线来同时传输数据，这就叫做并行接口（ Parallel Port）。
并行通讯的特点是数据传输速率较大，协议简单，易于操作；但是，由于并行接口在传输时容易受到干扰、传输距离短、有时会发生数据丢失等问题，所以并口设备的连接电缆一般比较短，否则不能保证正常使用。
在计算机行业中最早出现的接口标准是 RS-232标准，这个标准直到现在还在我们的个人计算机上使用，这就是我们用来外接鼠标或调制解调器 (Modem)的 COM1,COM2接口。除了传统接口形式外，随着计算机技术的发展，现在又出现了许多新的接口标准。如 USB和 FireWire（ 又称火线）等。
USB( Universal Serial Bus)是一种通用串行总线接口，
它最大的好处在于能支持多达 127个外设，并且可以独立供电（可从主板上获得 500mA的电流），并且支持热拔插
（开机状态下插拔），真正做到即插即用。 USB接口可同时支持高速和低速 USB外设的访问。目前可以通过 USB接口连接的设备有扫描仪、打印机、鼠标、键盘、外置硬盘、
数码相机、音箱，甚至还有显示器，具有很好的通用性。
USB2,0标准传输速率更高达 480Mb/s。
25芯的计算机并行传输接口，
常用来连接打印机或扫描仪
2.3.5 内存储器
ROM与 RAM
计算机有两种基本的内存储器类型。第一种类型是 ROM(即 Read Only Memory,只读式内存 )，为了存储数据的持久性,ROM常用于存储电脑重要的信息。理论上认为，此种类型的内存是只能读取，而不允许擦写。
第二种类型就是 RAM(即 Random Access Memory,随机存取内存 ),RAM允许随机地读写内存中的数据，临时存储运行程序需要的数据，如果电脑断电后，这些存储在 RAM中的数据将全部丢失。
并非所有的 ROM内存都是只读的 (Read Only),例如常用于主板 BIOS的 EEPROM,它不是只读的，而是可擦写的。可擦写的 ROM带给了我们许多好外，例如，主板生产商可以通过发布最新主板 BIOS的升级程序，用户只需下载并运行这些程序就可能升级主板的 BIOS，
而不必拿着主板到产商那去升级 BIOS。
RAM主要可分为 DRAM和 SRAM等类型。静态随机存储器 SRAM
不需要充电来保持数据的完整性，其存取速度高于动态随机存储器 DRAM,但成本高，因此常用作容量较小的 CPU与
DRAM之间的高速缓冲存储器（ cache）。 DRAM需要定时充电，即通常所说的刷新，来保持数据的完整性，通常用来组成大容量的内存储器。
DRAM为什么要刷新内存最基本的单位是内存,细胞 -CELL”,我们把它称之为
DRAM基本单元，图 2-3是 DRAM一个基本单位的结构示意图。
每个 DRAM基本单元代表一个,位,,也就是一个比特
（ Bit）。 所有的 DRAM基本单元都是由一个晶体管和一个电容器组成。一个电容器可以存储一定量的电子或者是电荷。电容器的状态决定了这个 DRAM单位的逻辑状态是 1还是 0，一个充电的电容器在数字电子中被认为是逻辑上的 1，
而未充电的电容器则表示逻辑 0。
但是电容有一个特性，那就是不能持久的保持储存的电荷，
所以内存需要不断定时刷新，才能保持暂存的数据。电容器可以由电流来充电，当然这个电流是有一定限制的，否则会把电容击穿。同时电容的充放电需要一定的时间，虽然对于内存基本单位中的电容充电时间很短，只有大约
0.2～ 0.18μ s，但是这个期间内存是不能执行存取操作的。
RAM的寻址
RAM基本单元不能被单独寻址，因为字节才是内存中最小的可寻址单元，否则现在的内存将会更加复杂。每个 DRAM
基本单元连接到一个列线（ Row line） 和一个行线
（ Column line）,由列地址和行地址定义的唯一地址。
每 8个基本单元组成一个字节 (8Bit),它可代表的二进制状态有 256种。这样，二进制数据就存储在由许多行及列组成的像栅格一样的矩阵里。
DRAM控制器负责向 DRAM芯片输出行地址还是列地址，行与列地址的信息由 RAS（ Row Address Select） 或
CAS(Column Address Select)信号确定，如图 2-4所示。
当 CPU处理信息时，需要将信息存储到 RAM中。如果需要将数据,写,到 RAM中，则处理器会发出一个 "写 "信号到 CPU
中，通过系统总线，到达 RAM单元。这些 RAM单元然后就按行或列地址将这些信息数据存储到指点定的 "栅格 "中。当
CPU需要读取 RAM中的数据，则会向 RAM发出请求信号，这些信号中包含地址信息，以确定数据在那些栅格中的位置。
图 2-3 DRAM基本单元 (CELL)
图 2-4 DRAM基本单元由列和行来寻址
2.3.6 高速缓存主板上外部静态存储器 SRAM（ Static RAM） 的速度比
DRAM快两、三倍，因此常称为外部高速缓存 Cache。
Cache的出现主要是为了解决 CPU运算速度与内存读写速度不匹配的矛盾，因为 CPU运算速度要比内存读写速度快很多 (虽然两者速度都在不断提升 )，这样会使 CPU花费很长时间等待数据到来或把数据写入内存。好比有一个仓库 (内存 )，如果运输能力 (CPU运算能力 )很强，有很多货车，但是装卸能力 (内存读写速度 )很差，那可能很多车会空等很长时间，这样就极大地浪费了资源和时间。
由于 Cache的读写速度要比系统内存快很多,于是人们将 Cache用于 CPU和 RAM之间。系统工作时，将运行时要经常存取的一些数据从系统内存读取到 Cache中，而 CPU会首先到 Cache中去读取数据（或写入数据），如果 Cache中没有所需数据（或 Cache已满，无法再写入），则再对系统内存进行读写，另外 Cache在空闲时也会与内存交换数据。
这就好比在仓库与货车之间增加了一条高速的运输带，大大提高了整体的效能。 Cache的容量越大，运算性能提高越明显，这在图形、图像处理时特别有用。
2.4 磁存储系统及其工作原理
2.4.1 磁盘存储原理磁盘 (存储器 )是一个精密的机电结合体，它的主要功能是将主机送来的电脉冲信号转换成磁记录信号，
保留在涂有磁介质的盘片上，或者从盘片上将被保留的磁记录信号再转换成电脉冲信号送往主机。
完成这一功能的关键部件就是磁头。磁头的基本结构是在一个环形导磁体上绕上线圈，导磁体面向磁盘方向开一个漏磁缝隙，当磁头线圈中通以交变信号电流时，导磁体内的磁通量也跟着产生变化，这个交变的磁场从磁头缝隙中泄漏出去，使做匀速运动的磁盘表面上的磁介质感应磁化。磁化后在磁盘上的 "磁化点 "(磁元 )就代表了所要记录的数据，这是做记录的基本工作原理。当读出时，磁盘匀速转动使 "磁化点 "顺序地经过磁头，在磁头线圈中感应出相应的电动势，
将这一电动势经一定的处理，使它恢复原来写入的状态，这时就完成了读功能。
磁记录介质稳定性好，记录的信息可以脱机长期保存，故便于交换。同时，由于存储每一位信息所占面积很小，即记录密度高，故存储容量大。此外，除了能记录信息外，
还易于将信息抹除，再写入新数据，具有重复使用性能。
同其他存储方式相比，其价格也较低。
2.4.2 软盘存储系统软盘（ Floppy Disk） 由软塑料作为片基，表面涂有磁性材料，封装在方型的保护套中，故而称为软盘。目前常见的软盘规格是 3.5英寸，容量为 1.44MB高密盘。软盘需要与软盘驱动器（ Floppy Disk Drive） 配合使用。
软盘具有携带方便的特点，缺点是存取速度慢，存储容量小，且容易损坏，所以它不适合存储数据量较大或数据可靠性要求较高的信息。为了增大软盘的容量，一种被称为
HiFD(High Floppy Disk)软盘问世,HiFD磁盘仅存储容量大（容量可达 200MB）,体积与 3.5英寸软盘同样大小，十分便于携带。而且 HiFD驱动器还可以读取 1.44 MB的软盘。
2.4.3 硬盘存储系统硬盘仍是 MPC系统最重要的数据存储设备。硬盘的用途主要是存储数据或程序以及用于数据的交换与暂存。由于多媒体应用的特点，对硬盘的要求首先是容量要足够大，以便存储大的应用程序和多媒体数据。其次是数据传输率要足够高，以便快速地实现数据的存取与交换
2.4.4 磁盘阵列若要实现大容量及高可靠性的磁盘存储，则可采用磁盘阵列，即 RAID(Redundent Array of Inexpensive Disks)技术，它是用多台小型的磁盘存储器按一定的组合条件，组成的一个大容量的、快速响应的、高可靠的存储子系统。
它采取的手段类似于并行处理机，由多个计算机按特定网络组成并行处理系统，以提高计算速度。磁盘阵列是将若干个硬磁盘机按一定的要求组成一个快速、超大容量的存储系统，数据是分配存储在各个硬磁盘机上。这样一台磁盘阵列看起来是一个硬磁盘机，用并行存取来减少存取时间，提高响应速度。再加上采用冗余纠错技术来提高可靠性，这样形成了基于硬磁盘而速度和可靠性高于硬磁盘的存储设备。
磁盘阵列中针对不同的应用使用的不同技术,目前常用的标准是 RAID 0? RAID 5。 至于要选择那一种 RAID技术,应视用户的操作环境及应用而定。
RAID 0是用 Data Striping(数据分割 )技术实现的，它将所有硬盘构成一个磁盘阵列，可以同时对多个硬盘做读写动作。以一个由两个硬盘组成的 RAID 0磁盘阵列为例，它把数据的第 1和 2位写入第一个硬盘，第三和第四位写入第二个硬盘 …… 以此类推，所以叫,数据分割,,因为各盘数据的写入动作是同时做的，所以它的存储速度可以比单个硬盘快几倍。 RAID 0不具备备份及容错能力，它价格便宜，硬盘使用效率最佳，但是可靠度较差。
RAID1 通常称为镜像结构。每一台硬磁盘机都有一台镜像硬磁盘机，数据同时写在两台硬磁盘的相应位置上。读出时只有一台工作 (可以两台并行工作分别读出不同扇区的内容 )，当发现有错误时，再读另一台记录的数据。这种结构可靠性高，但有效容量只有总容量的一半。因此多用于对数据可靠性要求较高的领域。
RAID2 带有冗余纠错。采用汉明（ Hamming） 校验码来判断出错之所在,汉明码是 1949年由美国贝尔实验室提出来的，是纠正单个随机错误的线性码。
RAID3 与 RAID2不同的是不用汉明码而用奇偶校验。数据以位或字节为单位分配到阵列中的各个硬磁盘机上，形成的校验位写到冗余盘上。整个阵列可以并行写入，也可以并行读出。但每次读出都要影响到阵列的每一个盘，在一个时间内只能完成一次读写操作。
RAID 4是以扇区作数据分段,各磁盘相同位置的分段形成一个校验磁盘分段 (Parity Block),放在校验磁盘。这种方式可在不同的磁盘平行执行不同的读取命今,大幅提高磁盘阵列的读取性能。
RAID5不用校验磁盘而将校验数据以循环的方式放在每一个磁盘中。 RAID5 也采用奇偶校验，只有一个冗余盘。但冗余盘并不是固定于某一个盘。数据以扇区的形式写入磁盘，奇偶校验码形成后写入阵列中某一个盘。下一次写时奇偶校验码写入另一个盘。这样每一个磁盘都有数据，也都有校验码。当存取的数据量不大，如只有一个扇区时，
读出时只影响到存储数据的盘和有关的校验盘，仅影响两个盘。这时同时可以读出阵列中另一组有关的两个盘，互不影响。 RAID 5适合用于事务处理和联机交易处理
(OLTP,On-Line Transaction Processing),为银行系统、
金融、股市等或大型数据库的处理提供了最佳的解决方案,
因为这些应用的每一笔数据量小,磁盘输出入频繁而且必须容错，是目前应用最多的一种类型。
一般来讲,RAID 0及 RAID 1适用于 PC及 PC相关的系统如小型的网络服务器及需要大磁盘容量与快速磁盘存取的工作站等； RAID 3及 RAID 4适用于图像,CAD/CAM等处理；
RAID 5多用于 OLTP。
2.4.5 磁带存储磁带由于经济、可靠，是备份存储的首选介质。从 1952年第一台 13mm(0.5英寸 )磁带机在 IBM公司使用算起，在几十年里积累了大量的使用经验和可靠性数据。实际证明，磁带可保存 30年。现在磁带技术已经大大发展了，一盒磁带存储容量可达 70GB(压缩后 )，磁带库可扩展至几十 TB的水平。可以在无人操作下自动进行备份。甚至可以在工作状态下自动为数据库建立备份。
2.5 显示系统及其工作原理显示系统是微机操作中实现人机交互的一个重要设备，其性能的优劣直接影响工作效率及质量。显示系统包含显示器和图形显示适配器（显示卡）两部分，只有将两者有机地结合起来，才能获得良好的显示效果。
当前显示器所采用的显示技术大体上可分为 CRT,液晶
（ LCD） 等形式，它们有不同的技术特点。
2.5.1 CRT显示器
CRT显示器如何显示彩色彩色 CRT显示器技术基于如下事实：任何颜色都可以用红、绿、蓝即 RGB这 3种基本色的适当组合来表示。显示器屏幕包含 3种磷，分别对应 3种基本色。显示器内的电子器件使用 3种电子束，分别对应 3种磷。通过变化电子束的强度，就能调整每种磷发出的基本色浓度，
从而显示出视觉光谱的任何一种颜色。
荫罩是显像管的造色机构，是安装在荧光屏内侧的上面刻蚀有 40多万个孔的薄钢板。大多数彩色显示器是使用一组三个电子枪来显示彩色，荫罩孔的作用在于保证三个电子束共同穿过同一个荫罩孔，准确地激发彩色荧光粉，使红、绿、蓝色光束分别激发红、绿、
蓝色荧光粉。
点距当一束电子穿过一个荫罩孔，必定准确地投射在一组 R,G、
B磷光点所组成的像素点上，荧光屏上的像素点排列的紧密程度与荫罩孔排列的紧密程度是相关的，所以也有厂商用荫罩孔距来标称点距。点距越小的显示器屏幕越清晰，
显示出来的图像越细腻，不过对于显像管的聚焦性能要求就越高。
条栅状荫罩类型的彩色显示器不存在点距的概念。这种显示器的彩色元素是由红、绿、蓝三色的竖向条纹构成，没有色素点，因此我们引入了,栅距,这个概念，所谓的栅距也就是栅条之间的距离。对于采用荫栅式显像管也就是我们常说的,珑管,。
由于荫罩和荫栅的结构形式不同，所以二者之间不能简单对比。一般说来，由于荫栅式显像管的栅距仅仅为 0.24mm，
所以还是画面精细程度还是比点距为 0.28甚至 0.26mm的显示器要高一些。
荫罩孔的距离称为点距荫栅式彩色显示器结构
CRT显示器的行频、场频和带宽有了较好的点距，还需要良好的视频电路与之匹配才能发挥优势。在视频电路特性上主要有视频带宽、场频和行频这些指标。这三个参数就是一台显示器的硬指标，并且很大程度上决定了一台显示器的质量。
视频带宽是指视频放大电路可处理的频率范围。它是显示器非常重要的一个参数，能够决定显示器性能的好坏。带宽越宽，惯性越小，响应速度越快，允许通过的信号频率越高，信号失真越小，它反映了显示器的解像能力。
场频就是垂直扫描频率也即屏幕刷新率，指每秒钟屏幕刷新的次数，通常以 Hz表示垂直刷新率越高，屏幕的闪烁现象越不明显，眼睛就越不容易疲劳 。
行频就是水平扫描频率，指电子枪每秒在屏幕上扫过的水平线数。单位一般是 kHz。 场频和行频的关系式一般如下：
行频 = 场频 × 垂直分辨率× 1.04
可见行频是一个综合了了分辨率和场频的参数，能够比较全面的反映显示器的性能。当在较高分辨率下要提高显示器的刷新率时，可以通过估算行频是否超出频率响应范围来得知显示器是否可以达到想要的刷新率。
2.5.2 液晶显示器目前，液晶显示 (LCD,Liquid Crystal Display） 技术正呈现出了强劲的发展势头,大有取代 CRT显示器的趋势。
LCD具有 CRT显示器所无法相比的优点。首先，液晶显示器有超大平坦的有效显示区，比同尺寸的 CRT显示器的有效面积大得多。其次，它采用了阵列显示技术，因此节能效果好得多。另外，它采用的矩阵技术在亮度和对比度方面有很大提高，同时有效地减小了眩光和反光，使之具有清晰的图像和平滑均匀的显示效果。
什么是液晶液晶于 1888年由奥地利植物学者 Reinitzer发现，是一种介于固体与液体之间，具有规则性分子排列的有机化合物，
一般最常用的液晶型式为向列（ nematic） 液晶，分子形状为细长棒形，长宽约 1nm? 10nm,在不同电流电场作用下，液晶分子会做规则旋转 90度排列，产生透光度的差别，
如此在电源开 /关下产生明暗的区别，依此原理控制每个像素，便可构成所需图像。
LCD液晶显示器工作原理
TFT (Thin Film Transistor,薄膜晶体管 )液晶显示器由多层叠加而成，就像三文治一样。两面的最外层是透明度极高的玻璃层，在玻璃层中间是薄膜电容，生成红、蓝、
绿三原色所必要的色彩滤镜和液晶层。
液晶是具有规则性分子排列的有机化合物一般情况下，在没有电荷的时候，液晶处于一种无序状态。在这种状态下，液晶是透光的，对液晶层施于各种不同电荷，液晶中的晶体就朝不同的方向偏转，令液晶层形成不同的透光性。液晶显示器的显像原理是将液晶置于两片导电玻璃之间，靠两个电极间电场的驱动，引起液晶分子扭曲向列的电场效应，以控制光源透射或遮蔽功能。
TFT液晶为每个像素都设有一个半导体开关，其加工工艺类似于大规模集成电路。由于每个像素都可以通过点脉冲直接控制，因而，每个点都相对独立，并可以进行连续控制，这样的设计不仅提高了显示屏的反应速度，同时可以精确控制显示颜色。
2.5.3 显示卡显示卡的结构归纳起来主要由显示芯片、显示内存、
RAMDAC,VGA BIOS等几个重要的部件组成，此外还包括一些连接插座或插针等。显示卡在计算机中是怎样工作的呢？
简单地说，显示卡就是将 CPU送来的图象信息经处理再输送到显示器上，其中包括 4个步骤,
CPU将数据通过总线传送到显示芯片。
显示芯片对数据进行处理，并将处理结果存放到显示内存中。
显示内存将数据传送到 RAM DAC（ 数模转换器）并进行数据到模拟信号的转换。
RAM DAC将模拟信号通过 VGA接口输送到显示器以上各步骤如果要严格区分的话，则显示卡的效能应该由中间两步决定。因为第 1步取决于总线的种类和传输速度，
第 4步则主要是显示器的事。为了提高显示卡的效能，必须提高显示芯片和显存之间的传输速度以及从显存到
RAMDA的传输速度。
实际上现在的显示卡都已经是图形加速卡，它们都可以执行一些图形函数。通常所说的加速卡的性能，是指加速卡上的芯片集能够提供的图形函数计算能力，这个芯片集通常也称为加速器或图形处理器。一般来说在芯片集的内部会有有一个时钟发生器,VGA核心和硬件加速函数，很多新的芯片集在内部还集成了 RAMDAC。 芯片集可以通过它们的数据传输带宽来划分，一般为 64位或 128位，更多的带宽可以使芯片在一个时钟周期中处理更多的信息。更大的带宽为我们带来的是更高的解析度和色深（在当前分辨率下能同屏显示的色彩数量），加速卡的速度很大程度上受所使用的显存类型以及驱动程序的影响。
为提高 PC机的图形处理性能，增强图形显示质量，在数据传输中,Intel提出了新型视频接口标准 AGP(Accelerated
Graphics Port)。 AGP的总线结构不是系统总线的一种，
而是一种新的图形专用总线，它只支持图形设备。除此之外，他还是一种独占的专用总线，并不受其它设备的影响。
这些都保证了其性能的优越性。 AGP接口可把主存和显存直接连接起来，其总线宽度为 32位，时钟频率是 66MHz，
能以 133MHz的频率工作，最高传输速率达 533Mb/s。
2.6 多媒体信息处理器及芯片为了使计算机能够实时地处理多媒体信息，对多媒体数据进行压缩编码和解码，早期的解决办法是设计制造专用的接口卡。目前的发展趋势是将上述功能集成到处理器芯片中，这种芯片可分为三类。一类是采用 VLSI（ 超大规模集成电路）实现的通用和专用的数字信号芯片，可用于数字信息的处理。第二类是在现有的 CPU芯片中增加多媒体与通信的功能，如 Intel的 MMX微处理器。第三类称为媒体处理器 (Media Processors),它以多媒体和通信功能为主，
同时融合 CPU芯片的原有计算机功能。下面介绍这三类芯片的特点。
2.6.1 数字信号处理器自从 1965年,Cooley Tukey发明了快速傅立叶变换（ FFT）
算法，数字信号处理技术得到了广泛的应用和发展。人们总结了数字信号处理快速算法的特点，研制出了数字信号处理器（ DSP） 专用芯片。
DSP是一种用 VLSI（ 超大规模集成电路）实现的通用和专用的数字信号芯片，以数字计算的方法对信号进行处理，
具有处理速度快、灵活、精确、抗干扰能力强、体积小等优点。 DSP有硬件、算法和理论等三个基础支撑着它的发展和应用。目前许多芯片的运算速度已超过每秒几千万次，
最高达到每秒 16亿次，价格也大幅度降低。其结果是使基于 DSP的数字信号处理技术日益广泛地应用于通信、语音、
图像、仪器等各个领域。因此 DSP在推动当代信息处理数字化方面正在起着越来越大的作用。
微电子技术产品：数字信号处理器
DSP
美国德克萨斯仪器（ TI） 公司推出了第一代多媒体可编程
DSP(数字信号处理器 )TMS320C80。 这种单片 32位 DSP在一块芯片上集成了一个 RISC（ 简单指令集计算机）处理器和
4个 DSP,通常称之为 MVP(多媒体视频处理器 )。 TMS320C80
的可编程功能表现为可支持 MPEG,JPEG,H.261等各种图像压缩规格，并可支持多种算法。这种多媒体视频处理器在视频领域内每秒可运算 20亿次以上，代表当今这一领域中的最高水平。
DSP具有如下优点：
体积小、功耗低。 DSP芯片的设计具有很强的针对性，
力图以尽量少的芯片，就能覆盖所需的领域。
具有各种不同类型。用户根据要求，选择的余地很大，
容易找到最适合自己要求的 DSP芯片。
运算速度快。 DSP芯片除了具有通用 CPU的所有指令外，还针对数字信号处理和本领域的特点，增加了一些特殊的指令。指令系统也进行了优化，很多 DSP芯片采用流水线方式执行，某些指令还可以并行执行。
具有内部存储器。各种 DSP芯片都具有大小不等的内部存储器，有的 DSP芯片内部存储器高达 512KB。 在用户对存储器容量要求不大的情况下，不必外加存储器。
近 20年来，随着大规模集成电路技术的迅速发展,DSP芯片档次越来越高、功能越来越强、价格也越来越便宜。其应用领域小到电子玩具，大到航空航天器，特别是通信领域，计算机语音、图像、多媒体领域更显示了其独具的魅力。
DSP技术的飞速发展十分惊人，以 TI公司推出的 TMS320C6X
芯片为例,片内有两个高速乘法器,6个加法器，能以
200MHz频率完成８段 32位指令操作，每秒可以完成 16亿次操作，并且利用成熟的微电子工艺批量生产，使单个芯片成本得以降低。并推出了 C2X,C3X,C5X,C6X不同应用范围的系列，使新一代的 DSP芯片在移动通信、数字电视、
可视电话和消费电子领域得到广泛应用。
2.6.2具有多媒体功能的微处理器 —— MMX
计算机微处理器芯片是多媒体计算机的核心，它的性能好坏直接影响到多媒体计算机的整体功能。为加速对多媒体信息的处理速度,Intel公司推出了基于 MMX技术的微处理芯片。 MMX技术将面向多媒体数据处理的指令集成到 CPU芯片内，这对多媒体系统的体系结构带来了革命性的影响。
MMX(多媒体扩展 )技术包括新的用于多媒体处理的指令及数据类型，支持并行处理。由于对多媒体信息的处理中包含有大量的并行算法，所以 MMX技术提高了计算机在多媒体及通信领域中的应用能力，使计算机的性能达到一个新的水准。同时这种技术保持了与现有操作系统、应用程序的完全兼容性。这些操作系统包括 MS DOS,Windows、
OS/2与 Unix。 所有 Intel基本结构软件都能在使用 MMX技术的微处理器系统上运行。由于 MMX采用了并行处理技术，
加快了多媒体操作的速度，使得过去只能由硬件完成的操作可以由纯软件替代，大大降低了系统成本。
MMX技术是自 Intel 386微处理器将结构扩展到 32位以来对 Intel结构的最大的改进和增强。 MMX技术具有一套基本的、通用目的的整数指令，可以比较容易地满足种种多媒体应用程序及多媒体通信程序的需要。重点的技术包括单指令多数据技术（ SIMI）,57条新的指令,8个 64位宽的 MMX寄存器和 4种新的数据类型。这些新指令非常高效，
一条指令即能取代老式处理器所需的若干条指令，带有
MMX技术的处理器具有足够的能力完成高速通信（如视频通信）或带有多媒体任务的应用程序，使多媒体系统得到更丰富的色彩、更平滑的影像、更快捷的图像和更逼真的音效。
尽管 MMX提供的多媒体性能引人入胜，然而要真正发挥
MMX芯片的潜能，必须要在应用程序中包含对 MMX新指令的应用。只有这样，软件开发者才能为 PC机设计更多更丰富、
更令人惊奇的应用程序。
2001年 4月,Intel 公司推出了目前性能最高的 Pentium 4
微处理器。 Pentium 4内具有 4200万个晶体管（几乎比
PentiumⅢ 多 50%），这意味着 CPU技术的巨大进步。它设计上采用了众多革新，时钟主频可达 1.7GHz，,Pentium
4引进了为加速执行各种应用程序而设计的、包含 144多媒体及图形指令的 SIMD Extensions 2 (SSE2)。 SSE2指令提高了语音、视频、图像编辑和加密的处理速度。
2.6.3 媒体处理器
Bill Gates（ 比尔,盖茨）曾预测，未来的个人计算机将只有三个主要元件，即存储模块,CPU及一枚执行复杂 I/O
处理的芯片。在多媒体技术革命席卷全球之时，世界各大计算机公司都在加紧研制开发多媒体处理器芯片 。
什么是媒体处理器媒体处理器可定义为一种专门用于同时加速处理多个多媒体数据的可编程处理器,在媒体处理器中执行特定多媒体功能的软件称为媒体件 (Mediaware)。 由媒体处理器和媒体件共同处理包括图形、视频、音频及通信在内的各种多媒体数据类型。
媒体处理器不是我们通常所说的微处理器,虽然它的内核基于 DSP(数字信号处理器）,但它在分类上并不属于 DSP,
也不是 ASIC（ 专用集成电路），因为 DSP不能同时实现若干种功能，而 ASIC是不可编程的。
媒体处理器是专门用来处理多媒体数据的新型处理器，但它并不能取代现有的通用处理器。它只是现有通用处理器的强有力的支持芯片,二者的功能是相互补充的。媒体处理器可通过软件同时实现多种功能，而其可编程性使得增加新的功能只需进行软件升级而不必废弃原有的硬件。当它与最新的 CPU配合，则可构成高档产品。
媒体处理器的特点与其他多媒体配件的最大不同之处在于，媒体处理器具有灵活的软件驱动程序，能适应多种应用。正是媒体处理器的这种可编程性使它具备了很多的特点,
由于媒体处理器可用单个可编程器件替代多个分立器件,因而减少了元器件的数量及电路板面积，提高了系统的可靠性，降低了成本。
可用软件来对媒体处理器升级或实现新功能,使产品的寿命大大延长。只需简单地更换软件 (媒体件 ),就可用单一的硬件来满足不同市场的需要,大大提高了生产的灵活性。
在完成性能要求很高的操作 (如图形处理、三维加速 )
时，也可选择使用一些专用的逻辑芯片,用于加强媒体处理器内核的功能。
多媒体处理技术向处理器芯片级渗入，标志着多媒体技术与计算机和计算机通信网络技术的进一步融合，这体现了多媒体应用已经成为计算机和计算机通信网络应用不可分割的组成部分。
Mpact媒体处理器
1996年 2月，美国 Chromatic Research公司开发的 Mpact
媒体处理器 (Media Processors)芯片一问世，立即引起轰动，受到各界人士的普遍关注 。
PC母板中的 Mpact能完成 Windows图形加速器、三维图形协处理器,MPEG视频编码 /译码器、声卡、传真 /调制解调器以及可视电话卡所完成的所有功能。 Mpact的处理能力可以将超级计算机的多媒体功能带到台式 PC中，每秒能进行
20亿次操作 (2GOPS)的 Mpact芯片在处理多媒体信息时比
Pentium更具威力。
Chromatic Research的 Mpact媒体处理器由两部分组成，
即媒体处理器芯片和媒体软件模块及驱动程序。 Mpact媒体处理器可实现目前已形成标准的 7种多媒体功能，将来欲增加新的功能可采用软件升级的方式，而不必更换硬件，
从而有效地保护用户投资。这 7种功能是：
视频：包括 MPEG-1实时编码,30帧 /秒 ;家庭视频编辑，
数字 VCR;MPEG-1解码 (全屏幕,30帧 /秒,18位彩色 )、
VCD播放、动态影象处理 ;MPEG-2解码 (全屏幕,30帧 /
秒 ),DVD播放 。
二维图形：包括 Windows,GUI加速,SVGA,VGA兼容 ;
符合娱乐 PC 97规范，具有多制式电视功能。
三维图形：包括 Windows95应用程序接口；能动态显示折光、反射映照和阴影、线框图、实体模型，透视纠正，纹理衬射 ;支持点、线、三角形等图案元素，处理速率 400万象素 /秒。
音频：包括 MPEG音频,Dolby（ 杜比） AC-3音频、波表合成、波导合成、三维声音和效果、通用 MIDI,FM合成，和声霸卡兼容。
传真 /调制解调器：包括数据传输、传真、在异步接口上同步数据传输、异步同步转换，支持 RS-232接口。
电话：包括免提式电话、呼叫识别、自动应答、语音信箱等。
视频会议：支持 H.320(ISDN)综合业务数字网,H.232(LAN)
局域网,H.324(POTS)普通电话系统。
MicroUnity公司的 Mediaprocessor媒体处理器
Mediaprocessor 芯片是一个采用高带宽结构并混合了
CISC,RISC和 DSP技术的可编程微处理器。
Mediaprocessor的主要特点是具有优化的多媒体和宽带通信功能，时钟速度最高为 1000MHz。 它是一个多线程微处理器，可以同时处理 5个任务，每个任务占有 200MHz的处理带宽。 Mediaprocessor带有信号处理和增强数学运算能力的 32位指令集，在 1个时钟周期内，能完成多次算术运算或逻辑运算。 Mediaprocessor是完全可以编程的，可以运行自己的实时操作系统，也可以运行在一个高级系统
（比如 UNIX） 上。因此，对于一些特殊解决方案，它不需要常规 CPU辅助。
Philips公司的 Trimedia媒体处理器
Trimedia是一个通用性的媒体微处理器，该芯片的核心是一个连接多个功能模块的 400MB/s总线，这些功能模块包括视频输入、视频输出、音频输入、音频输出、支持
MPEG1与 MPEG2的解码器、图像协处理器等，可以完全取代目前 PC上的视频卡和声卡。
以上所介绍的只是几种典型的多媒体处理器，以后会有更多的产品面世。
2.1 多媒体计算机系统的组成计算机系统由硬件系统和软件系统两部分组成。
硬件系统：机器的物理系统，是看得到、摸得着的物理器件。它包括计算机主机及其外围设备。硬件系统主要由中央处理器、内存储器、输入 /输出设备等组成。
软件系统：管理计算机软件系统和硬件系统资源、控制计算机运行的程序、命令、指令、数据等，广义地说，软件系统还包括电子的和非电子的有关说明资料,
说明书、用户指南、操作手册等文档。
硬件是物质基础，是软件的载体，两者相辅相成，缺一不可。我们平时在谈到,计算机,一词时，都是指含有硬件和软件的计算机系统。
多媒体计算机系统是对基本计算机系统的软硬件功能的扩展，作为一个完整的多媒体计算机系统，它应该包括五个层次的结构。
多媒体应用程序接口
C P U
C P U
多媒体存储多媒体存储图像图像
3 D 图形
3 D 图形音频音频视频视频多媒体文件系统多媒体文件系统多媒体操作系统多媒体操作系统多媒体通信系统多媒体通信系统硬件系统
AP I
软件系统多媒体应用系统创作工具图形处理图形处理图像处理图像处理音频处理音频处理视频处理视频处理
第一层,多媒体计算机硬件系统其主要任务是能够实时地综合处理文、图、声、像信息，
实现全动态视像和立体声的处理。还需对多媒体信息进行实时的压缩与解压缩。
第二层：多媒体的软件系统它主要包括多媒体操作系统、多媒体通信软件等部分。操作系统具有实时任务调度、多媒体数据转换和同步控制、
对多媒体设备的驱动和控制以及图形用户界面管理等功能。
为支持计算机对文字、音频、视频等多媒体信息的处理，
解决多媒体信息的时间同步问题，提供了多任务的环境。
第三层：多媒体 API（ 应用程序接口）
该层 是为上一层提供软件接口，以便在高层软件调用系统功能，并能在应用程序中控制多媒体硬件设备。为了能够让程序员方便开发多媒体应用系统 。
第四层：多媒体创作工具及软件它是在多媒体操作系统的支持下，利用图形和图像编辑软件、视频处理软件、音频处理软件等，来编辑与制作多媒体节目素材，并在多媒体著作工具软件中集成。多媒体著作工具的设计目标是缩短多媒体应用软件的制作开发周期，
降低对制作人员技术方面的要求。
第五层：多媒体应用系统该 层直接面向用户，是为满足用户的各种需求服务的。应用系统要求有较强的多媒体交互功能，良好的人机界面。
一个功能基本的多媒体计算机硬件系统如图。
2.2多媒体计算机标准及其发展
2.2.1 多媒体计算机标准为促进多媒体个人计算机的标准化 Microsoft联合主要个人电脑厂商组成了 MPC市场委员会,并分别在 1990年、
1993年和 1995年制定了 MPC的三级标准,MPC1,MPC2和
MPC3。 按此标准多媒体计算机包含 5个基本单元,CD-ROM
驱动器个人电脑,CD-ROM驱动器、声卡,Windows操作系统及一组音箱或耳机，同时对个人电脑的 CPU,内存、硬盘、显示功能等作了基本的要求。 个人电脑只要符合这些规定就可获得 MPC联盟的 MPC认证，并可使用 MPC标志。
不过,MPC是一种参照标准，不具有约束力和强制力。
要求 MPC1标准 MPC2标准 MPC3标准
CPU 80386SX或更高
80486SX/25或更高
Pentium75或更高
RAM 2M或更多 4MB-8MB或更多 8MB-12M或更多硬盘 30MB 160MB 540MB
CDROM 150KB/s 300KB/s 600KB/s
音频 8位声卡 16位声音卡 16位声音卡,波表合成技术
MIDI播放图形性能 640× 480，
16色
640× 480,64k颜色
600× 800,16M色
MPEG-1 没有要求 没有要求 具有 MPEG 1播放 (硬件或软件 )；可进行直接帧存存取，
以 16位 /像素,352× 240分辨率,30帧 /秒 (或 352× 288，
25帧 /秒 )播放视频，播放视频时支持同步的声频 /视频流，不丢帧。
操作系统 Windows 3.X Windows 3.X Windows 3.X/95
2.2.2多媒体计算机系统的发展随着计算机性能的不断提高，对多媒体计算机性能的要求及标准了发生了很大的变化，这种变化可以套用一句体现奥林匹克精神的口号来形容，那就是,更快、更高、更强,。特别是媒体处理器的出现和网络技术的迅速发展普及，使多媒体电脑不仅是娱乐中心，也有成为信息处理和通信中心的趋势。计算机芯片技术、网络通信技术、存储压缩技术的发展，大大推动了多媒体技术的发展，同时也加速了自身的发展。
当前飞速发展的高性能视频,三维图形,动画,音频,通信以及虚拟现实技术等对计算机提出了更高的要求 。 而由专用处理器构成的各种适配卡 (如音频卡,视频卡,3D图形加速卡等 )产品层出不穷,大大降低了 CPU的负担 。 目前多媒体计算机在系统结构上发生了一些变化 。 在有些新的多媒体系统中,将包括声音,视频,SCSI等常用的外围接口都将集成到母板上,成为集多媒体功能于一体的,一体机,,而只留少量的插槽供扩展用 。
从整个硬件技术的发展过程来看,第一步总是先有板级产品,通过系统总线与主机交换数据；第二步是设计专用芯片,移植到主板上；第三步是将 CPU芯片外的功能集成到
CPU芯片内,这个发展过程被描述为系统级 （ On System）,
主板级 （ On Board） 和芯片级 （ On Chip）,三种级别的系统集成度越来越高,速度也越来 。 因此,将多媒体功能
,集成到芯片中,设计到主板上,是新一代多计算机系统的发展趋势 。
从系统功能上看,声音从 FM合成,波表合成,发展到波导合成,杜比 AC-3（ 杜比 AC-3是配合 DVD播放,多声道的立体声规范 ） 。 三维图形将成为系统的标准配置 。 在动态影像方面,除 MPEG-1解码之外,MPEG-2解码已在 DVD系统中得到应用 。 在图像处理方面,视频捕捉,压缩,存贮,
回放将成为普通功能 。
在 MPC标准中,并没有将网络与通信方面的要求列入,但是现在的 MPC的网络与通信能力已成为重要的性能,网卡,
Fax/Modem卡及网络通信软件是 MPC不可缺少的基本配置,
这与网络技术发展的大趋势是一致的 。
构造多媒体系统的另一种方法是为特定的任务处理而设计的专用多媒体芯片 。 在最新的一代专用芯片中,使用了超大规模集成电路,把通用的和专门处理多媒体的功能均嵌入到专用芯片中 。 该类型多媒体芯片类似于用来加速数学运算的专门数据协处理器,或用来提高显示分辨率和颜色数目的图形协处理器 。
将来的计算机及其多媒体技术将向着 3C方向发展。其具体的产品是计算机、通信和消费产品三者的结合，因这三者英文的开头字母都是,Ｃ,,所以又称 3C产品。 3C产品就是将这些产品合为一体，形成,信息家电,走进寻常百姓家庭生活。
2.3 多媒体计算机主机系统
2.3.1 CPU
CPU是中央处理单元的缩写，或称做微处理器 。 微型电子计算机的 CPU是由一块大规模集成电路芯片组成。
CPU作为计算机系统的核心，其内部结构可以分为控制器、运算器和寄存储器三个部分。其中运算器主要完成各种算术运算 (如加、减、乘、除 )和逻辑运算 ( 如逻辑加、逻辑乘和非运算 )； 而控制器只是读取各种指令,并对指令进行分析,作出相应的控制。通常，在
CPU中还有若干个寄存器,它们可直接参与运算并存放运算的中间结果。实际上，处理器的作用和人的大脑相似，因为它负责处理、运算计算机内部的所有数据，
而主板上的芯片组则更像是心脏，它控制着数据的交换。
CPU是计算机的核心部件，随着其设计、制造技术的不断提高和更新换代，推动了微机系统的迅猛发展。目前，微机的性能在某些方面已经达到甚至超过了小型机。主频是 PC
机振荡晶体的频率，以 MHz为单位。振荡晶体产生出适当的振荡频率，使主板工作于某个速度上。因此,CPU与其相应的主频一起决定 PC机的运算速度。
2.3.2主板计算机在运行时，对系统内存、存储设备和其它 I/O设备的操作与控制都必须通过主板来完成，因此计算机的整体运行速度和稳定性在相当程度上取决于主板的性能。
主板是微机系统中最大的一块电路板，它的英文名字叫做
,Mainboard” 或,Motherboard”。 主板上布满了各种电子元件、芯片及芯片组、插槽、接口等。它为 CPU,内存和各种功能（声、图、通信、网络,TV,SCSI等）卡提供安装插座（槽）；为各种磁、光存储设备、打印和扫描等
I/O设备以及数码相机、摄像头,Modem等多媒体和通讯设备提供接口，实际上微机通过主板将 CPU等各种器件和外部设备有机地结合起来形成一套完整的系统。
芯片组（ Chipset） 是主板的核心组成部分，按照在主板上的排列位置的不同，通常分为北桥芯片和南桥芯片。
北桥芯片提供对 CPU的类型和主频、内存的类型和最大容量,ISA/PCI/AGP插槽,ECC纠错等支持，通常在主板上靠近 CPU插槽的位置，由于此类芯片的发热量一般较高，所以在此芯片上装有散热片。南桥芯片则提供对 KBC（ 键盘控制器）,RTC（ 实时时钟控制器）,USB（ 通用串行总线）,Ultra DMA/33(66)EIDE数据传输方式和 ACPI（ 高级能源管理）等的支持。其中北桥芯片起着主导性的作用，
也称为主桥（ Host Bridge）。
从总体来看，主板所能支持的内存最大容量由 CPU寻址能力、芯片组支持能力、主板物理架构等方面决定。由于在 Pentium机中，与 CPU连接的地址总线只有 32位，也就是说 CPU所能寻址的空间有 =4GB,而到了 Pentium II,其地址位就达到 36位，这样空间就变为 64GB了，从此可以看出，现行的 CPU所支持的内存容量足以满足目前的内存需要。因此，芯片组的支持能力成为内存容量扩充的关键。
2.3.3 总线结构计算机系统中各部件的协同工作直接关系到系统的整体性能，而部件间的联系是通过总线（ BUS） 来实现的。总线是计算机内部传输指令、数据和各种控制信息的高速通道，
是计算机硬件的一个重要组成部分。总线结构的发展是与
CPU的发展相联的，其目的是为了让数据传输率与 CPU的速度相匹配。总线的性能以总线的时钟、带宽及相应的总线数据传输率来衡量。
内部总线根据总线功能，总线可以分为用于传输地址的地址总线，
用于传送指令的指令总线，用于传输数据的数据总线，用于传送数据的数据总线，用于传输控制信号的控制总线。
这些总线都在 CPU内部，统称为 CPU内部总线或微处理总线。
外部总线用于连接 CPU,主存和 I/O控制器的总线称为外部设备总线或外部总线，简称为总线。常见的总线有 ISA（ 工业标准体系接口）总线,PCI（ 外部设备互连）总线,SCSI（ 小型计算机系统接口）总线等。现在,ISA总线已逐步被淘汰。 SCSI总线原来用于小型计算机中，后来被微机采用，
现主要用于服务器中。
PCI（ Peripheral Component Interconnect,外围设备互连）是现代计算机最重要的接口之一。它不仅用于 PC机，
在许多数字设备上也使用了 PCI技术。 PCI在 CPU和外设之间提供了一条独立的数据通道，让每种设备都能直接与
CPU取得联系，让图形、视频、音频、通信设备都能同时工作。
2.3.4 计算机与外部设备的接口及标准接口，顾名思义就是设备与计算机或其它设备连接的端口。它其实是一组电气联接和信号交换标准。
接口主要是用来传送电气信号的，信号中间，有一部分我们称为数据，是最重要的信号，其它信号都是为传输数据服务的。数据的传输方式基本分为两种，一种是只有一条线（有时为一对线）用来传送数据，这种叫串行传输接口。言外之意是被传数据排成一串，走了前面才能走后面。 RS-232就是这种接口；串行接口的特点是传输稳定、
可靠、传输距离长，但数据传输速率较低。如果用几条线来同时传输数据，这就叫做并行接口（ Parallel Port）。
并行通讯的特点是数据传输速率较大，协议简单，易于操作；但是，由于并行接口在传输时容易受到干扰、传输距离短、有时会发生数据丢失等问题，所以并口设备的连接电缆一般比较短，否则不能保证正常使用。
在计算机行业中最早出现的接口标准是 RS-232标准，这个标准直到现在还在我们的个人计算机上使用，这就是我们用来外接鼠标或调制解调器 (Modem)的 COM1,COM2接口。除了传统接口形式外，随着计算机技术的发展，现在又出现了许多新的接口标准。如 USB和 FireWire（ 又称火线）等。
USB( Universal Serial Bus)是一种通用串行总线接口，
它最大的好处在于能支持多达 127个外设，并且可以独立供电（可从主板上获得 500mA的电流），并且支持热拔插
（开机状态下插拔），真正做到即插即用。 USB接口可同时支持高速和低速 USB外设的访问。目前可以通过 USB接口连接的设备有扫描仪、打印机、鼠标、键盘、外置硬盘、
数码相机、音箱，甚至还有显示器，具有很好的通用性。
USB2,0标准传输速率更高达 480Mb/s。
25芯的计算机并行传输接口，
常用来连接打印机或扫描仪
2.3.5 内存储器
ROM与 RAM
计算机有两种基本的内存储器类型。第一种类型是 ROM(即 Read Only Memory,只读式内存 )，为了存储数据的持久性,ROM常用于存储电脑重要的信息。理论上认为，此种类型的内存是只能读取，而不允许擦写。
第二种类型就是 RAM(即 Random Access Memory,随机存取内存 ),RAM允许随机地读写内存中的数据，临时存储运行程序需要的数据，如果电脑断电后，这些存储在 RAM中的数据将全部丢失。
并非所有的 ROM内存都是只读的 (Read Only),例如常用于主板 BIOS的 EEPROM,它不是只读的，而是可擦写的。可擦写的 ROM带给了我们许多好外，例如，主板生产商可以通过发布最新主板 BIOS的升级程序，用户只需下载并运行这些程序就可能升级主板的 BIOS，
而不必拿着主板到产商那去升级 BIOS。
RAM主要可分为 DRAM和 SRAM等类型。静态随机存储器 SRAM
不需要充电来保持数据的完整性，其存取速度高于动态随机存储器 DRAM,但成本高，因此常用作容量较小的 CPU与
DRAM之间的高速缓冲存储器（ cache）。 DRAM需要定时充电，即通常所说的刷新，来保持数据的完整性，通常用来组成大容量的内存储器。
DRAM为什么要刷新内存最基本的单位是内存,细胞 -CELL”,我们把它称之为
DRAM基本单元，图 2-3是 DRAM一个基本单位的结构示意图。
每个 DRAM基本单元代表一个,位,,也就是一个比特
（ Bit）。 所有的 DRAM基本单元都是由一个晶体管和一个电容器组成。一个电容器可以存储一定量的电子或者是电荷。电容器的状态决定了这个 DRAM单位的逻辑状态是 1还是 0，一个充电的电容器在数字电子中被认为是逻辑上的 1，
而未充电的电容器则表示逻辑 0。
但是电容有一个特性，那就是不能持久的保持储存的电荷，
所以内存需要不断定时刷新，才能保持暂存的数据。电容器可以由电流来充电，当然这个电流是有一定限制的，否则会把电容击穿。同时电容的充放电需要一定的时间，虽然对于内存基本单位中的电容充电时间很短，只有大约
0.2～ 0.18μ s，但是这个期间内存是不能执行存取操作的。
RAM的寻址
RAM基本单元不能被单独寻址，因为字节才是内存中最小的可寻址单元，否则现在的内存将会更加复杂。每个 DRAM
基本单元连接到一个列线（ Row line） 和一个行线
（ Column line）,由列地址和行地址定义的唯一地址。
每 8个基本单元组成一个字节 (8Bit),它可代表的二进制状态有 256种。这样，二进制数据就存储在由许多行及列组成的像栅格一样的矩阵里。
DRAM控制器负责向 DRAM芯片输出行地址还是列地址，行与列地址的信息由 RAS（ Row Address Select） 或
CAS(Column Address Select)信号确定，如图 2-4所示。
当 CPU处理信息时，需要将信息存储到 RAM中。如果需要将数据,写,到 RAM中，则处理器会发出一个 "写 "信号到 CPU
中，通过系统总线，到达 RAM单元。这些 RAM单元然后就按行或列地址将这些信息数据存储到指点定的 "栅格 "中。当
CPU需要读取 RAM中的数据，则会向 RAM发出请求信号，这些信号中包含地址信息，以确定数据在那些栅格中的位置。
图 2-3 DRAM基本单元 (CELL)
图 2-4 DRAM基本单元由列和行来寻址
2.3.6 高速缓存主板上外部静态存储器 SRAM（ Static RAM） 的速度比
DRAM快两、三倍，因此常称为外部高速缓存 Cache。
Cache的出现主要是为了解决 CPU运算速度与内存读写速度不匹配的矛盾，因为 CPU运算速度要比内存读写速度快很多 (虽然两者速度都在不断提升 )，这样会使 CPU花费很长时间等待数据到来或把数据写入内存。好比有一个仓库 (内存 )，如果运输能力 (CPU运算能力 )很强，有很多货车，但是装卸能力 (内存读写速度 )很差，那可能很多车会空等很长时间，这样就极大地浪费了资源和时间。
由于 Cache的读写速度要比系统内存快很多,于是人们将 Cache用于 CPU和 RAM之间。系统工作时，将运行时要经常存取的一些数据从系统内存读取到 Cache中，而 CPU会首先到 Cache中去读取数据（或写入数据），如果 Cache中没有所需数据（或 Cache已满，无法再写入），则再对系统内存进行读写，另外 Cache在空闲时也会与内存交换数据。
这就好比在仓库与货车之间增加了一条高速的运输带，大大提高了整体的效能。 Cache的容量越大，运算性能提高越明显，这在图形、图像处理时特别有用。
2.4 磁存储系统及其工作原理
2.4.1 磁盘存储原理磁盘 (存储器 )是一个精密的机电结合体，它的主要功能是将主机送来的电脉冲信号转换成磁记录信号，
保留在涂有磁介质的盘片上，或者从盘片上将被保留的磁记录信号再转换成电脉冲信号送往主机。
完成这一功能的关键部件就是磁头。磁头的基本结构是在一个环形导磁体上绕上线圈，导磁体面向磁盘方向开一个漏磁缝隙，当磁头线圈中通以交变信号电流时，导磁体内的磁通量也跟着产生变化，这个交变的磁场从磁头缝隙中泄漏出去，使做匀速运动的磁盘表面上的磁介质感应磁化。磁化后在磁盘上的 "磁化点 "(磁元 )就代表了所要记录的数据，这是做记录的基本工作原理。当读出时，磁盘匀速转动使 "磁化点 "顺序地经过磁头，在磁头线圈中感应出相应的电动势，
将这一电动势经一定的处理，使它恢复原来写入的状态，这时就完成了读功能。
磁记录介质稳定性好，记录的信息可以脱机长期保存，故便于交换。同时，由于存储每一位信息所占面积很小，即记录密度高，故存储容量大。此外，除了能记录信息外，
还易于将信息抹除，再写入新数据，具有重复使用性能。
同其他存储方式相比，其价格也较低。
2.4.2 软盘存储系统软盘（ Floppy Disk） 由软塑料作为片基，表面涂有磁性材料，封装在方型的保护套中，故而称为软盘。目前常见的软盘规格是 3.5英寸，容量为 1.44MB高密盘。软盘需要与软盘驱动器（ Floppy Disk Drive） 配合使用。
软盘具有携带方便的特点，缺点是存取速度慢，存储容量小，且容易损坏，所以它不适合存储数据量较大或数据可靠性要求较高的信息。为了增大软盘的容量，一种被称为
HiFD(High Floppy Disk)软盘问世,HiFD磁盘仅存储容量大（容量可达 200MB）,体积与 3.5英寸软盘同样大小，十分便于携带。而且 HiFD驱动器还可以读取 1.44 MB的软盘。
2.4.3 硬盘存储系统硬盘仍是 MPC系统最重要的数据存储设备。硬盘的用途主要是存储数据或程序以及用于数据的交换与暂存。由于多媒体应用的特点，对硬盘的要求首先是容量要足够大，以便存储大的应用程序和多媒体数据。其次是数据传输率要足够高，以便快速地实现数据的存取与交换
2.4.4 磁盘阵列若要实现大容量及高可靠性的磁盘存储，则可采用磁盘阵列，即 RAID(Redundent Array of Inexpensive Disks)技术，它是用多台小型的磁盘存储器按一定的组合条件，组成的一个大容量的、快速响应的、高可靠的存储子系统。
它采取的手段类似于并行处理机，由多个计算机按特定网络组成并行处理系统，以提高计算速度。磁盘阵列是将若干个硬磁盘机按一定的要求组成一个快速、超大容量的存储系统，数据是分配存储在各个硬磁盘机上。这样一台磁盘阵列看起来是一个硬磁盘机，用并行存取来减少存取时间，提高响应速度。再加上采用冗余纠错技术来提高可靠性，这样形成了基于硬磁盘而速度和可靠性高于硬磁盘的存储设备。
磁盘阵列中针对不同的应用使用的不同技术,目前常用的标准是 RAID 0? RAID 5。 至于要选择那一种 RAID技术,应视用户的操作环境及应用而定。
RAID 0是用 Data Striping(数据分割 )技术实现的，它将所有硬盘构成一个磁盘阵列，可以同时对多个硬盘做读写动作。以一个由两个硬盘组成的 RAID 0磁盘阵列为例，它把数据的第 1和 2位写入第一个硬盘，第三和第四位写入第二个硬盘 …… 以此类推，所以叫,数据分割,,因为各盘数据的写入动作是同时做的，所以它的存储速度可以比单个硬盘快几倍。 RAID 0不具备备份及容错能力，它价格便宜，硬盘使用效率最佳，但是可靠度较差。
RAID1 通常称为镜像结构。每一台硬磁盘机都有一台镜像硬磁盘机，数据同时写在两台硬磁盘的相应位置上。读出时只有一台工作 (可以两台并行工作分别读出不同扇区的内容 )，当发现有错误时，再读另一台记录的数据。这种结构可靠性高，但有效容量只有总容量的一半。因此多用于对数据可靠性要求较高的领域。
RAID2 带有冗余纠错。采用汉明（ Hamming） 校验码来判断出错之所在,汉明码是 1949年由美国贝尔实验室提出来的，是纠正单个随机错误的线性码。
RAID3 与 RAID2不同的是不用汉明码而用奇偶校验。数据以位或字节为单位分配到阵列中的各个硬磁盘机上，形成的校验位写到冗余盘上。整个阵列可以并行写入，也可以并行读出。但每次读出都要影响到阵列的每一个盘，在一个时间内只能完成一次读写操作。
RAID 4是以扇区作数据分段,各磁盘相同位置的分段形成一个校验磁盘分段 (Parity Block),放在校验磁盘。这种方式可在不同的磁盘平行执行不同的读取命今,大幅提高磁盘阵列的读取性能。
RAID5不用校验磁盘而将校验数据以循环的方式放在每一个磁盘中。 RAID5 也采用奇偶校验，只有一个冗余盘。但冗余盘并不是固定于某一个盘。数据以扇区的形式写入磁盘，奇偶校验码形成后写入阵列中某一个盘。下一次写时奇偶校验码写入另一个盘。这样每一个磁盘都有数据，也都有校验码。当存取的数据量不大，如只有一个扇区时，
读出时只影响到存储数据的盘和有关的校验盘，仅影响两个盘。这时同时可以读出阵列中另一组有关的两个盘，互不影响。 RAID 5适合用于事务处理和联机交易处理
(OLTP,On-Line Transaction Processing),为银行系统、
金融、股市等或大型数据库的处理提供了最佳的解决方案,
因为这些应用的每一笔数据量小,磁盘输出入频繁而且必须容错，是目前应用最多的一种类型。
一般来讲,RAID 0及 RAID 1适用于 PC及 PC相关的系统如小型的网络服务器及需要大磁盘容量与快速磁盘存取的工作站等； RAID 3及 RAID 4适用于图像,CAD/CAM等处理；
RAID 5多用于 OLTP。
2.4.5 磁带存储磁带由于经济、可靠，是备份存储的首选介质。从 1952年第一台 13mm(0.5英寸 )磁带机在 IBM公司使用算起，在几十年里积累了大量的使用经验和可靠性数据。实际证明，磁带可保存 30年。现在磁带技术已经大大发展了，一盒磁带存储容量可达 70GB(压缩后 )，磁带库可扩展至几十 TB的水平。可以在无人操作下自动进行备份。甚至可以在工作状态下自动为数据库建立备份。
2.5 显示系统及其工作原理显示系统是微机操作中实现人机交互的一个重要设备，其性能的优劣直接影响工作效率及质量。显示系统包含显示器和图形显示适配器（显示卡）两部分，只有将两者有机地结合起来，才能获得良好的显示效果。
当前显示器所采用的显示技术大体上可分为 CRT,液晶
（ LCD） 等形式，它们有不同的技术特点。
2.5.1 CRT显示器
CRT显示器如何显示彩色彩色 CRT显示器技术基于如下事实：任何颜色都可以用红、绿、蓝即 RGB这 3种基本色的适当组合来表示。显示器屏幕包含 3种磷，分别对应 3种基本色。显示器内的电子器件使用 3种电子束，分别对应 3种磷。通过变化电子束的强度，就能调整每种磷发出的基本色浓度，
从而显示出视觉光谱的任何一种颜色。
荫罩是显像管的造色机构，是安装在荧光屏内侧的上面刻蚀有 40多万个孔的薄钢板。大多数彩色显示器是使用一组三个电子枪来显示彩色，荫罩孔的作用在于保证三个电子束共同穿过同一个荫罩孔，准确地激发彩色荧光粉，使红、绿、蓝色光束分别激发红、绿、
蓝色荧光粉。
点距当一束电子穿过一个荫罩孔，必定准确地投射在一组 R,G、
B磷光点所组成的像素点上，荧光屏上的像素点排列的紧密程度与荫罩孔排列的紧密程度是相关的，所以也有厂商用荫罩孔距来标称点距。点距越小的显示器屏幕越清晰，
显示出来的图像越细腻，不过对于显像管的聚焦性能要求就越高。
条栅状荫罩类型的彩色显示器不存在点距的概念。这种显示器的彩色元素是由红、绿、蓝三色的竖向条纹构成，没有色素点，因此我们引入了,栅距,这个概念，所谓的栅距也就是栅条之间的距离。对于采用荫栅式显像管也就是我们常说的,珑管,。
由于荫罩和荫栅的结构形式不同，所以二者之间不能简单对比。一般说来，由于荫栅式显像管的栅距仅仅为 0.24mm，
所以还是画面精细程度还是比点距为 0.28甚至 0.26mm的显示器要高一些。
荫罩孔的距离称为点距荫栅式彩色显示器结构
CRT显示器的行频、场频和带宽有了较好的点距，还需要良好的视频电路与之匹配才能发挥优势。在视频电路特性上主要有视频带宽、场频和行频这些指标。这三个参数就是一台显示器的硬指标，并且很大程度上决定了一台显示器的质量。
视频带宽是指视频放大电路可处理的频率范围。它是显示器非常重要的一个参数，能够决定显示器性能的好坏。带宽越宽，惯性越小，响应速度越快，允许通过的信号频率越高，信号失真越小，它反映了显示器的解像能力。
场频就是垂直扫描频率也即屏幕刷新率，指每秒钟屏幕刷新的次数，通常以 Hz表示垂直刷新率越高，屏幕的闪烁现象越不明显，眼睛就越不容易疲劳 。
行频就是水平扫描频率，指电子枪每秒在屏幕上扫过的水平线数。单位一般是 kHz。 场频和行频的关系式一般如下：
行频 = 场频 × 垂直分辨率× 1.04
可见行频是一个综合了了分辨率和场频的参数，能够比较全面的反映显示器的性能。当在较高分辨率下要提高显示器的刷新率时，可以通过估算行频是否超出频率响应范围来得知显示器是否可以达到想要的刷新率。
2.5.2 液晶显示器目前，液晶显示 (LCD,Liquid Crystal Display） 技术正呈现出了强劲的发展势头,大有取代 CRT显示器的趋势。
LCD具有 CRT显示器所无法相比的优点。首先，液晶显示器有超大平坦的有效显示区，比同尺寸的 CRT显示器的有效面积大得多。其次，它采用了阵列显示技术，因此节能效果好得多。另外，它采用的矩阵技术在亮度和对比度方面有很大提高，同时有效地减小了眩光和反光，使之具有清晰的图像和平滑均匀的显示效果。
什么是液晶液晶于 1888年由奥地利植物学者 Reinitzer发现，是一种介于固体与液体之间，具有规则性分子排列的有机化合物，
一般最常用的液晶型式为向列（ nematic） 液晶，分子形状为细长棒形，长宽约 1nm? 10nm,在不同电流电场作用下，液晶分子会做规则旋转 90度排列，产生透光度的差别，
如此在电源开 /关下产生明暗的区别，依此原理控制每个像素，便可构成所需图像。
LCD液晶显示器工作原理
TFT (Thin Film Transistor,薄膜晶体管 )液晶显示器由多层叠加而成，就像三文治一样。两面的最外层是透明度极高的玻璃层，在玻璃层中间是薄膜电容，生成红、蓝、
绿三原色所必要的色彩滤镜和液晶层。
液晶是具有规则性分子排列的有机化合物一般情况下，在没有电荷的时候，液晶处于一种无序状态。在这种状态下，液晶是透光的，对液晶层施于各种不同电荷，液晶中的晶体就朝不同的方向偏转，令液晶层形成不同的透光性。液晶显示器的显像原理是将液晶置于两片导电玻璃之间，靠两个电极间电场的驱动，引起液晶分子扭曲向列的电场效应，以控制光源透射或遮蔽功能。
TFT液晶为每个像素都设有一个半导体开关，其加工工艺类似于大规模集成电路。由于每个像素都可以通过点脉冲直接控制，因而，每个点都相对独立，并可以进行连续控制，这样的设计不仅提高了显示屏的反应速度，同时可以精确控制显示颜色。
2.5.3 显示卡显示卡的结构归纳起来主要由显示芯片、显示内存、
RAMDAC,VGA BIOS等几个重要的部件组成，此外还包括一些连接插座或插针等。显示卡在计算机中是怎样工作的呢？
简单地说，显示卡就是将 CPU送来的图象信息经处理再输送到显示器上，其中包括 4个步骤,
CPU将数据通过总线传送到显示芯片。
显示芯片对数据进行处理，并将处理结果存放到显示内存中。
显示内存将数据传送到 RAM DAC（ 数模转换器）并进行数据到模拟信号的转换。
RAM DAC将模拟信号通过 VGA接口输送到显示器以上各步骤如果要严格区分的话，则显示卡的效能应该由中间两步决定。因为第 1步取决于总线的种类和传输速度，
第 4步则主要是显示器的事。为了提高显示卡的效能，必须提高显示芯片和显存之间的传输速度以及从显存到
RAMDA的传输速度。
实际上现在的显示卡都已经是图形加速卡，它们都可以执行一些图形函数。通常所说的加速卡的性能，是指加速卡上的芯片集能够提供的图形函数计算能力，这个芯片集通常也称为加速器或图形处理器。一般来说在芯片集的内部会有有一个时钟发生器,VGA核心和硬件加速函数，很多新的芯片集在内部还集成了 RAMDAC。 芯片集可以通过它们的数据传输带宽来划分，一般为 64位或 128位，更多的带宽可以使芯片在一个时钟周期中处理更多的信息。更大的带宽为我们带来的是更高的解析度和色深（在当前分辨率下能同屏显示的色彩数量），加速卡的速度很大程度上受所使用的显存类型以及驱动程序的影响。
为提高 PC机的图形处理性能，增强图形显示质量，在数据传输中,Intel提出了新型视频接口标准 AGP(Accelerated
Graphics Port)。 AGP的总线结构不是系统总线的一种，
而是一种新的图形专用总线，它只支持图形设备。除此之外，他还是一种独占的专用总线，并不受其它设备的影响。
这些都保证了其性能的优越性。 AGP接口可把主存和显存直接连接起来，其总线宽度为 32位，时钟频率是 66MHz，
能以 133MHz的频率工作，最高传输速率达 533Mb/s。
2.6 多媒体信息处理器及芯片为了使计算机能够实时地处理多媒体信息，对多媒体数据进行压缩编码和解码，早期的解决办法是设计制造专用的接口卡。目前的发展趋势是将上述功能集成到处理器芯片中，这种芯片可分为三类。一类是采用 VLSI（ 超大规模集成电路）实现的通用和专用的数字信号芯片，可用于数字信息的处理。第二类是在现有的 CPU芯片中增加多媒体与通信的功能，如 Intel的 MMX微处理器。第三类称为媒体处理器 (Media Processors),它以多媒体和通信功能为主，
同时融合 CPU芯片的原有计算机功能。下面介绍这三类芯片的特点。
2.6.1 数字信号处理器自从 1965年,Cooley Tukey发明了快速傅立叶变换（ FFT）
算法，数字信号处理技术得到了广泛的应用和发展。人们总结了数字信号处理快速算法的特点，研制出了数字信号处理器（ DSP） 专用芯片。
DSP是一种用 VLSI（ 超大规模集成电路）实现的通用和专用的数字信号芯片，以数字计算的方法对信号进行处理，
具有处理速度快、灵活、精确、抗干扰能力强、体积小等优点。 DSP有硬件、算法和理论等三个基础支撑着它的发展和应用。目前许多芯片的运算速度已超过每秒几千万次，
最高达到每秒 16亿次，价格也大幅度降低。其结果是使基于 DSP的数字信号处理技术日益广泛地应用于通信、语音、
图像、仪器等各个领域。因此 DSP在推动当代信息处理数字化方面正在起着越来越大的作用。
微电子技术产品：数字信号处理器
DSP
美国德克萨斯仪器（ TI） 公司推出了第一代多媒体可编程
DSP(数字信号处理器 )TMS320C80。 这种单片 32位 DSP在一块芯片上集成了一个 RISC（ 简单指令集计算机）处理器和
4个 DSP,通常称之为 MVP(多媒体视频处理器 )。 TMS320C80
的可编程功能表现为可支持 MPEG,JPEG,H.261等各种图像压缩规格，并可支持多种算法。这种多媒体视频处理器在视频领域内每秒可运算 20亿次以上，代表当今这一领域中的最高水平。
DSP具有如下优点：
体积小、功耗低。 DSP芯片的设计具有很强的针对性，
力图以尽量少的芯片，就能覆盖所需的领域。
具有各种不同类型。用户根据要求，选择的余地很大，
容易找到最适合自己要求的 DSP芯片。
运算速度快。 DSP芯片除了具有通用 CPU的所有指令外，还针对数字信号处理和本领域的特点，增加了一些特殊的指令。指令系统也进行了优化，很多 DSP芯片采用流水线方式执行，某些指令还可以并行执行。
具有内部存储器。各种 DSP芯片都具有大小不等的内部存储器，有的 DSP芯片内部存储器高达 512KB。 在用户对存储器容量要求不大的情况下，不必外加存储器。
近 20年来，随着大规模集成电路技术的迅速发展,DSP芯片档次越来越高、功能越来越强、价格也越来越便宜。其应用领域小到电子玩具，大到航空航天器，特别是通信领域，计算机语音、图像、多媒体领域更显示了其独具的魅力。
DSP技术的飞速发展十分惊人，以 TI公司推出的 TMS320C6X
芯片为例,片内有两个高速乘法器,6个加法器，能以
200MHz频率完成８段 32位指令操作，每秒可以完成 16亿次操作，并且利用成熟的微电子工艺批量生产，使单个芯片成本得以降低。并推出了 C2X,C3X,C5X,C6X不同应用范围的系列，使新一代的 DSP芯片在移动通信、数字电视、
可视电话和消费电子领域得到广泛应用。
2.6.2具有多媒体功能的微处理器 —— MMX
计算机微处理器芯片是多媒体计算机的核心，它的性能好坏直接影响到多媒体计算机的整体功能。为加速对多媒体信息的处理速度,Intel公司推出了基于 MMX技术的微处理芯片。 MMX技术将面向多媒体数据处理的指令集成到 CPU芯片内，这对多媒体系统的体系结构带来了革命性的影响。
MMX(多媒体扩展 )技术包括新的用于多媒体处理的指令及数据类型，支持并行处理。由于对多媒体信息的处理中包含有大量的并行算法，所以 MMX技术提高了计算机在多媒体及通信领域中的应用能力，使计算机的性能达到一个新的水准。同时这种技术保持了与现有操作系统、应用程序的完全兼容性。这些操作系统包括 MS DOS,Windows、
OS/2与 Unix。 所有 Intel基本结构软件都能在使用 MMX技术的微处理器系统上运行。由于 MMX采用了并行处理技术，
加快了多媒体操作的速度，使得过去只能由硬件完成的操作可以由纯软件替代，大大降低了系统成本。
MMX技术是自 Intel 386微处理器将结构扩展到 32位以来对 Intel结构的最大的改进和增强。 MMX技术具有一套基本的、通用目的的整数指令，可以比较容易地满足种种多媒体应用程序及多媒体通信程序的需要。重点的技术包括单指令多数据技术（ SIMI）,57条新的指令,8个 64位宽的 MMX寄存器和 4种新的数据类型。这些新指令非常高效，
一条指令即能取代老式处理器所需的若干条指令，带有
MMX技术的处理器具有足够的能力完成高速通信（如视频通信）或带有多媒体任务的应用程序，使多媒体系统得到更丰富的色彩、更平滑的影像、更快捷的图像和更逼真的音效。
尽管 MMX提供的多媒体性能引人入胜，然而要真正发挥
MMX芯片的潜能，必须要在应用程序中包含对 MMX新指令的应用。只有这样，软件开发者才能为 PC机设计更多更丰富、
更令人惊奇的应用程序。
2001年 4月,Intel 公司推出了目前性能最高的 Pentium 4
微处理器。 Pentium 4内具有 4200万个晶体管（几乎比
PentiumⅢ 多 50%），这意味着 CPU技术的巨大进步。它设计上采用了众多革新，时钟主频可达 1.7GHz，,Pentium
4引进了为加速执行各种应用程序而设计的、包含 144多媒体及图形指令的 SIMD Extensions 2 (SSE2)。 SSE2指令提高了语音、视频、图像编辑和加密的处理速度。
2.6.3 媒体处理器
Bill Gates（ 比尔,盖茨）曾预测，未来的个人计算机将只有三个主要元件，即存储模块,CPU及一枚执行复杂 I/O
处理的芯片。在多媒体技术革命席卷全球之时，世界各大计算机公司都在加紧研制开发多媒体处理器芯片 。
什么是媒体处理器媒体处理器可定义为一种专门用于同时加速处理多个多媒体数据的可编程处理器,在媒体处理器中执行特定多媒体功能的软件称为媒体件 (Mediaware)。 由媒体处理器和媒体件共同处理包括图形、视频、音频及通信在内的各种多媒体数据类型。
媒体处理器不是我们通常所说的微处理器,虽然它的内核基于 DSP(数字信号处理器）,但它在分类上并不属于 DSP,
也不是 ASIC（ 专用集成电路），因为 DSP不能同时实现若干种功能，而 ASIC是不可编程的。
媒体处理器是专门用来处理多媒体数据的新型处理器，但它并不能取代现有的通用处理器。它只是现有通用处理器的强有力的支持芯片,二者的功能是相互补充的。媒体处理器可通过软件同时实现多种功能，而其可编程性使得增加新的功能只需进行软件升级而不必废弃原有的硬件。当它与最新的 CPU配合，则可构成高档产品。
媒体处理器的特点与其他多媒体配件的最大不同之处在于，媒体处理器具有灵活的软件驱动程序，能适应多种应用。正是媒体处理器的这种可编程性使它具备了很多的特点,
由于媒体处理器可用单个可编程器件替代多个分立器件,因而减少了元器件的数量及电路板面积，提高了系统的可靠性，降低了成本。
可用软件来对媒体处理器升级或实现新功能,使产品的寿命大大延长。只需简单地更换软件 (媒体件 ),就可用单一的硬件来满足不同市场的需要,大大提高了生产的灵活性。
在完成性能要求很高的操作 (如图形处理、三维加速 )
时，也可选择使用一些专用的逻辑芯片,用于加强媒体处理器内核的功能。
多媒体处理技术向处理器芯片级渗入，标志着多媒体技术与计算机和计算机通信网络技术的进一步融合，这体现了多媒体应用已经成为计算机和计算机通信网络应用不可分割的组成部分。
Mpact媒体处理器
1996年 2月，美国 Chromatic Research公司开发的 Mpact
媒体处理器 (Media Processors)芯片一问世，立即引起轰动，受到各界人士的普遍关注 。
PC母板中的 Mpact能完成 Windows图形加速器、三维图形协处理器,MPEG视频编码 /译码器、声卡、传真 /调制解调器以及可视电话卡所完成的所有功能。 Mpact的处理能力可以将超级计算机的多媒体功能带到台式 PC中，每秒能进行
20亿次操作 (2GOPS)的 Mpact芯片在处理多媒体信息时比
Pentium更具威力。
Chromatic Research的 Mpact媒体处理器由两部分组成，
即媒体处理器芯片和媒体软件模块及驱动程序。 Mpact媒体处理器可实现目前已形成标准的 7种多媒体功能，将来欲增加新的功能可采用软件升级的方式，而不必更换硬件，
从而有效地保护用户投资。这 7种功能是：
视频：包括 MPEG-1实时编码,30帧 /秒 ;家庭视频编辑，
数字 VCR;MPEG-1解码 (全屏幕,30帧 /秒,18位彩色 )、
VCD播放、动态影象处理 ;MPEG-2解码 (全屏幕,30帧 /
秒 ),DVD播放 。
二维图形：包括 Windows,GUI加速,SVGA,VGA兼容 ;
符合娱乐 PC 97规范，具有多制式电视功能。
三维图形：包括 Windows95应用程序接口；能动态显示折光、反射映照和阴影、线框图、实体模型，透视纠正，纹理衬射 ;支持点、线、三角形等图案元素，处理速率 400万象素 /秒。
音频：包括 MPEG音频,Dolby（ 杜比） AC-3音频、波表合成、波导合成、三维声音和效果、通用 MIDI,FM合成，和声霸卡兼容。
传真 /调制解调器：包括数据传输、传真、在异步接口上同步数据传输、异步同步转换，支持 RS-232接口。
电话：包括免提式电话、呼叫识别、自动应答、语音信箱等。
视频会议：支持 H.320(ISDN)综合业务数字网,H.232(LAN)
局域网,H.324(POTS)普通电话系统。
MicroUnity公司的 Mediaprocessor媒体处理器
Mediaprocessor 芯片是一个采用高带宽结构并混合了
CISC,RISC和 DSP技术的可编程微处理器。
Mediaprocessor的主要特点是具有优化的多媒体和宽带通信功能，时钟速度最高为 1000MHz。 它是一个多线程微处理器，可以同时处理 5个任务，每个任务占有 200MHz的处理带宽。 Mediaprocessor带有信号处理和增强数学运算能力的 32位指令集，在 1个时钟周期内，能完成多次算术运算或逻辑运算。 Mediaprocessor是完全可以编程的，可以运行自己的实时操作系统，也可以运行在一个高级系统
（比如 UNIX） 上。因此，对于一些特殊解决方案，它不需要常规 CPU辅助。
Philips公司的 Trimedia媒体处理器
Trimedia是一个通用性的媒体微处理器，该芯片的核心是一个连接多个功能模块的 400MB/s总线，这些功能模块包括视频输入、视频输出、音频输入、音频输出、支持
MPEG1与 MPEG2的解码器、图像协处理器等，可以完全取代目前 PC上的视频卡和声卡。
以上所介绍的只是几种典型的多媒体处理器，以后会有更多的产品面世。
