Sistemas Operacionais Multimidia   Cap7 Tanenbaum
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Sistemas Operacionais Multimidia Cap7 Tanenbaum

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Esta apresentação foi baseada no capítulo 7 do Livro Sistemas Operacionais Modernos - Tanenbaum. Foi realizada em Maio de 2007 na Universidade Federal da Paraíba para obtenção de nota na ...

Esta apresentação foi baseada no capítulo 7 do Livro Sistemas Operacionais Modernos - Tanenbaum. Foi realizada em Maio de 2007 na Universidade Federal da Paraíba para obtenção de nota na disciplina Sistemas Operacionais, lecionada por Álvaro Medeiros.

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Sistemas Operacionais Multimidia   Cap7 Tanenbaum Sistemas Operacionais Multimidia Cap7 Tanenbaum Presentation Transcript

  • Equipe: André Felipe Marcelo Fernandes Thales Pordeus DI – UFPB – Maio 2007
    • Introdução à Multimídia
    • Arquivos Multimídia
    • Compressão de Vídeo
    • Escalonamento de Processos Multimídia
    • Características dos Sistemas Multimídia
    • Paradigmas de Sistemas de Arquivos Multimídia
    • Alocação de Arquivos em Discos
    • Caching
    • Escalonamento de Disco para Multimídia
    • Dúvidas e Sugestões
    • Referências
    26/05/09 17:23
    • Filmes, clipes, músicas digitais;
    • O termo “Multimídia” :
    • Áreas de atuação: cinema, jogos para PCS...
    • Cargo chefe: Vídeo sob demanda ( Vídeo-on-demand );
    26/05/09 17:23 Algo que utiliza mais de um meio (ex.: texto e imagens) ou Documento que utiliza dois ou mais meios contínuos
    • Diferentes tecnologias de distribuição local:
    26/05/09 17:23 ADSL - Asymmetric Digital Subscriber Loop (par trançado de cobre) TV a Cabo (fibra ótica)
    • Diferentes tecnologias de distribuição local:
      • Chips especiais para decodificação e descompressão de vídeo;
      • Possui CPU, RAM, ROM;
      • Interface ADSL ou para cabo;
    Set-top box 26/05/09 17:23
    • Tem duas características fundamentais:
      • Usa taxa dados extremamente altas;
      • Requer reprodução em tempo real.
      • Obs: 1 Mbps = 10 6 bits/s
      • 1 GB = 2 30 bytes
    26/05/09 17:23
    • Qualidade de Serviço
      • Largura de banda média disponível;
      • Atraso mínimo e atraso máximo;
      • Probabilidade de perda de bit;
      • Porção de uso da CPU, buffers de memória, capacidade de transferência de disco e largura de banda de rede.
    • Algoritmo para controle de admissão
    26/05/09 17:23
    • Um filme pode consistir de vários arquivos:
    26/05/09 17:23
    • Codificação de Áudio
      • Ondas de áudio convertidas para a forma digital
        • Voltagem Elétrica como entrada;
        • Número Binário como saída.
    • Onda senoidal Amostragem a Amostra em cada ∆T segundos passos de 0,25
    26/05/09 17:23
    • Codificação de Áudio
      • Erro induzido por amostragem infinita
        • Ruído de Quantização
      • Exemplos de sons amostrados:
        • Telefone ( PCM – Pulse Code Modulation );
        • Áudio de CDs;
        • MP 3 – Compressão de até dez vezes.
      • Atualmente, gravação e edição de vídeo profissional é digital.
    26/05/09 17:23
    • Codificação de Vídeo
      • Olho humano: Não percebe uma seqüência de 50 ou mais imagens/s como imagens discretas;
      • Quadro: feixe de elétrons percorre rapidamente de um lado para outro da imagem e lentamente de cima para baixo;
    26/05/09 17:23
      • Campo = meio-quadro;
      • Técnica de Entrelaçamento;
      • Progressivo.
    • Codificação de Vídeo
    26/05/09 17:23 Padrão de Varredura usado para vídeo e TV NTSC
    • Codificação de Vídeo
      • Entrelaçamento
    26/05/09 17:23
    • Codificação de Vídeo
      • Vídeo Digital
        • Seqüência de quadros;
        • Quadro: Grade de Pixels;
        • 8 bits por pixel para cada uma das cores RGB;
        • Os monitores atuais percorrem a tela atualizando as imagens da RAM de vídeo 75 vezes por segundo ou mais;
        • Configurações comuns:
          • 640x480 (VGA)
          • 800x600 (SVGA)
          • 1024x768 (XVGA)
        • Ex: Tela XGA com 24 bits/pixel e 25 quadros/s = 472 Mbps
    26/05/09 17:23
    • O Padrão JPEG ( Joint Photographic Experts Group )
    • Entrada de dados RGB Depois da Preparação do bloco
    • NTSC(Y, I e Q);
    • PAL (Y, U e V).
    26/05/09 17:23
    • O Padrão JPEG ( Joint Photographic Experts Group )
    • Um bloco da matriz Y Os coeficientes DCT
    • NTSC(Y, I e Q);
    • PAL (Y, U e V).
    26/05/09 17:23
    • O Padrão JPEG ( Joint Photographic Experts Group )
    • Computação dos coeficientes DCT quantizados
    26/05/09 17:23
    • O Padrão JPEG ( Joint Photographic Experts Group )
    • A ordem na qual os valores são transmitidos
    26/05/09 17:23
    • O Padrão MPEG ( Motion Picture Experts Group )
      • MPEG- 2 tem três tipos de quadros: I, P, B
        • Intracodificados - Imagens paradas autocontidas codificadas em JPEG
        • Preditivos - Diferença bloco-a-bloco com o último quadro
        • Bi-direcionais - Diferenças entre o último e o próximo quadro
    26/05/09 17:23
    • O Padrão MPEG ( Motion Picture Experts Group )
    • Quadros consecutivos de vídeo
    26/05/09 17:23
    • Sistemas de tempo real
    • Tempo real não-crítico
    • Processos periódicos
    • Alto processamento de dados
    • Baixa latência e alto tempo de resposta
    • Garantia da qualidade de serviço (QoS)
    26/05/09 17:23
    • O escalonador deve ser altamente previsível e regular.
    • Objetivos
      • Previsibilidade
      • Cumprimento dos prazos ( deadline )
    • Os algoritmos são preemptivos.
    • Os algoritmos podem ser estáticos ou dinâmicos.
    26/05/09 17:23
    • Processos periódicos exibindo um filme;
    • Comportamentos previamente conhecidos e de vida curta;
    • A executa a 30 frames/s, B a 25 frames/s e C a 20 frames/s.
    • Taxas de quadros e requisitos de processamento podem ser diferentes para cada filme;
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    • Verificando se os processos são escalonáveis.
    Processo C P C/P A 10 30 0,333 B 15 40 0,375 C 5 50 0,1 Total 0,808
    • Escalonamento por Taxa Monotônica ( RMS – rate monotonic scheduling)
      • Usado para processos que satisfaçam essas condições:
        • Cada processo periódico deve terminar dentro de seu período;
        • Nenhum processo é dependente de qualquer outro processo;
        • Cada processo precisa da mesma quantidade de tempo de CPU a cada surto;
        • Quaisquer processos não periódicos não podem ter prazos;
        • A preempção de processo ocorre instantaneamente, sem sobrecargas.
      • Algoritmo estático.
      • Utiliza uma lista de prioridades fixas.
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    • Escalonamento por prazo mais curto primeiro ( EDF – earliest deadline first )
      • Algoritmo dinâmico.
      • Mais genérico do que o algoritmo passado.
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    • RMS x EDF
      • RMS - funciona apenas para utilizações de CPU menores que 0,780 .
      • EDF - qualquer conjunto de processos escalonáveis e com uma ocupação de 100 por cento de CPU
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    • O acesso tradicional dos sistemas de arquivos teve de ser estendido.
    • Esforços em novas estruturas de armazenamento e técnicas de recuperação.
    •   Classificados de acordo com a arquitetura
      • Sistemas de arquivos dividido
      • Sistemas de arquivos integrados
    • De acordo com os tipos de dados
    • Servidor Pull Servidor Push
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    • Funcões de controle VCR
      • Rebobinamento é fácil
        • colocar próximo quadro em zero
      • Avanço e retrocesso rápidos são mais complicados
        • Compressão torna complicado o movimento rápido
        • Arquivo especial contendo, por ex., cada um dos quadros múltiplos de 10
    26/05/09 17:23
    • Vídeo quase sob Demanda
    • Novo fluxo iniciando em intervalos regulares
    26/05/09 17:23
    • Vídeo Quase sob Demanda com Funções VCR
    • Armazenar para retroceder (rewind)
    26/05/09 17:23
    • Alocação de um arquivo em um único disco
      • Intercalação
        • Vídeo, áudio e texto em um único arquivo contínuo por filme
    26/05/09 17:23
    • Duas estratégias alternativas de organização de arquivos
    • Pequenos blocos de disco Grandes blocos de disco
    26/05/09 17:23 Q Q P S b
    • Duas estratégias alternativas de organização de arquivos
      • Ponderação entre blocos de tamanho pequeno e grande
      • Índice de quadros
        • uso intensivo da RAM durante a reprodução do filme
        • pouca perda de disco
      • Índice de bloco (sem quebra de quadros entre os blocos)
        • pouco uso da RAM
        • muita perda de disco
      • Índice de bloco (permitida a quebra de quadros entre blocos)
        • pouco uso da RAM
        • sem perda de disco
        • posicionamentos extras
    26/05/09 17:23
    • Alocação de Arquivos para Vídeo Quase sob Demanda
      • Alocação ótima de quadros para vídeo quase sob demanda
    26/05/09 17:23
    • Alocação de Múltiplos Arquivos em um único disco
      • Lei de Zipf para N = 20
      • Quadrados representam as 20 maiores cidades dos EUA
        • classificação pela ordem
    26/05/09 17:23
    • Alocação de Múltiplos Arquivos em um único disco
      • Distribuição órgão-de-tubos dos arquivos em um servidor
        • filmes mais populares no meio do disco
        • próximo mais popular ao lado (direito e esquerdo) etc
    26/05/09 17:23
    • Alocação de Múltiplos Arquivos em Múltiplos Discos
      • Organização de arquivos multimídia em múltiplos discos
            • Sem distribuição
            • Mesmo padrão de distribuição por todos os arquivos
            • Distribuição com revezamento
            • Distribuição aleatória
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            • Caching de blocos
            • Dois usuários, mesmo filme 10s fora de sincronia
            • Fundindo dois fluxos em um
    26/05/09 17:23
    • Caching de Arquivos
      • Maioria dos filmes armazenados em DVD ou fita
        • copia para disco quando necessário
        • resulta em longo tempo de início
        • mantém os filmes mais populares em disco
      • Pode manter os primeiros minutos de todos os filmes em disco
        • começa o filme a partir daí enquanto busca o restante
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    • Escalonamento estático de disco
    • Em um ciclo, cada filme pede um quadro
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    • Escalonamento dinâmico de disco
    • Algoritmo Scan-EDF - Usa prazos e números de cilindros para o escalonamento
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