Equipe:  André Felipe Marcelo Fernandes Thales Pordeus DI – UFPB – Maio 2007
<ul><li>Introdução à Multimídia </li></ul><ul><li>Arquivos Multimídia </li></ul><ul><li>Compressão de Vídeo </li></ul><ul>...
<ul><li>Filmes, clipes, músicas digitais; </li></ul><ul><li>O termo “Multimídia” : </li></ul><ul><li>Áreas de atuação: cin...
<ul><li>Diferentes tecnologias de distribuição local: </li></ul>26/05/09   17:23 ADSL - Asymmetric Digital Subscriber Loop...
<ul><li>Diferentes tecnologias de distribuição local: </li></ul><ul><ul><li>Chips especiais para decodificação e descompre...
<ul><li>Tem duas características fundamentais: </li></ul><ul><ul><li>Usa taxa dados extremamente altas; </li></ul></ul><ul...
<ul><li>Qualidade de Serviço </li></ul><ul><ul><li>Largura de banda média disponível; </li></ul></ul><ul><ul><li>Atraso mí...
<ul><li>Um filme pode consistir de vários arquivos: </li></ul>26/05/09   17:23
<ul><li>Codificação de Áudio </li></ul><ul><ul><li>Ondas de áudio convertidas para a forma digital </li></ul></ul><ul><ul>...
<ul><li>Codificação de Áudio </li></ul><ul><ul><li>Erro induzido por amostragem infinita </li></ul></ul><ul><ul><ul><li>Ru...
<ul><li>Codificação de Vídeo </li></ul><ul><ul><li>Olho humano: Não percebe uma seqüência de  50  ou mais imagens/s como i...
<ul><li>Codificação de Vídeo </li></ul>26/05/09   17:23 Padrão  de  Varredura usado para vídeo e TV NTSC
<ul><li>Codificação de Vídeo </li></ul><ul><ul><li>Entrelaçamento </li></ul></ul>26/05/09   17:23
<ul><li>Codificação de Vídeo </li></ul><ul><ul><li>Vídeo Digital </li></ul></ul><ul><ul><ul><li>Seqüência de quadros; </li...
<ul><li>O Padrão JPEG ( Joint Photographic Experts Group ) </li></ul><ul><li>Entrada de dados RGB   Depois da Preparação d...
<ul><li>O Padrão JPEG ( Joint Photographic Experts Group ) </li></ul><ul><li>  Um bloco da matriz Y     Os coeficientes DC...
<ul><li>O Padrão JPEG ( Joint Photographic Experts Group ) </li></ul><ul><li>Computação dos coeficientes DCT quantizados <...
<ul><li>O Padrão JPEG ( Joint Photographic Experts Group ) </li></ul><ul><li>A ordem na qual os valores são transmitidos <...
<ul><li>O Padrão MPEG ( Motion Picture Experts Group ) </li></ul><ul><ul><li>MPEG- 2  tem três tipos de quadros: I, P, B <...
<ul><li>O Padrão MPEG ( Motion Picture Experts Group ) </li></ul><ul><li>Quadros consecutivos de vídeo </li></ul>26/05/09 ...
<ul><li>Sistemas de tempo real </li></ul><ul><li>Tempo real não-crítico </li></ul><ul><li>Processos periódicos </li></ul><...
<ul><li>O escalonador deve ser altamente previsível e regular. </li></ul><ul><li>Objetivos </li></ul><ul><ul><li>Previsibi...
<ul><li>Processos periódicos exibindo um filme; </li></ul><ul><li>Comportamentos previamente conhecidos e de vida curta; <...
26/05/09   17:23 <ul><li>Verificando se os processos são escalonáveis. </li></ul>Processo C P C/P A 10 30 0,333 B 15 40 0,...
<ul><li>Escalonamento por Taxa Monotônica ( RMS – rate monotonic scheduling) </li></ul><ul><ul><li>Usado para processos qu...
26/05/09   17:23
<ul><li>Escalonamento por prazo mais curto primeiro ( EDF – earliest deadline first ) </li></ul><ul><ul><li>Algoritmo dinâ...
<ul><li>RMS x EDF </li></ul><ul><ul><li>RMS - funciona apenas para utilizações de CPU menores que  0,780 . </li></ul></ul>...
26/05/09   17:23 <ul><li>O acesso tradicional dos sistemas de arquivos teve de ser estendido. </li></ul><ul><li>Esforços e...
<ul><li>  Servidor Pull   Servidor Push </li></ul>26/05/09   17:23
<ul><li>Funcões  de controle VCR </li></ul><ul><ul><li>Rebobinamento é fácil </li></ul></ul><ul><ul><ul><li>colocar próxim...
<ul><li>Vídeo quase sob Demanda </li></ul><ul><li>Novo fluxo iniciando em intervalos regulares </li></ul>26/05/09   17:23
<ul><li>Vídeo Quase sob Demanda com Funções VCR </li></ul><ul><li>Armazenar para retroceder  (rewind) </li></ul>26/05/09  ...
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<ul><li>Alocação de Arquivos para Vídeo Quase sob Demanda </li></ul><ul><ul><li>Alocação ótima de quadros para vídeo quase...
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<ul><li>Alocação de Múltiplos Arquivos em um único disco </li></ul><ul><ul><li>Distribuição órgão-de-tubos dos arquivos em...
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<ul><li>Caching de Arquivos </li></ul><ul><ul><li>Maioria dos filmes armazenados em DVD ou fita </li></ul></ul><ul><ul><ul...
<ul><li>Escalonamento estático de disco </li></ul><ul><li>Em um ciclo, cada filme pede um quadro </li></ul>26/05/09   17:23
<ul><li>Escalonamento dinâmico de disco </li></ul><ul><li>Algoritmo Scan-EDF - Usa prazos e números de cilindros para o es...
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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 disciplina Sistemas Operacionais, lecionada por Álvaro Medeiros.

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Sistemas Operacionais Multimidia Cap7 Tanenbaum

  1. 1. Equipe: André Felipe Marcelo Fernandes Thales Pordeus DI – UFPB – Maio 2007
  2. 2. <ul><li>Introdução à Multimídia </li></ul><ul><li>Arquivos Multimídia </li></ul><ul><li>Compressão de Vídeo </li></ul><ul><li>Escalonamento de Processos Multimídia </li></ul><ul><li>Características dos Sistemas Multimídia </li></ul><ul><li>Paradigmas de Sistemas de Arquivos Multimídia </li></ul><ul><li>Alocação de Arquivos em Discos </li></ul><ul><li>Caching </li></ul><ul><li>Escalonamento de Disco para Multimídia </li></ul><ul><li>Dúvidas e Sugestões </li></ul><ul><li>Referências </li></ul>26/05/09 17:23
  3. 3. <ul><li>Filmes, clipes, músicas digitais; </li></ul><ul><li>O termo “Multimídia” : </li></ul><ul><li>Áreas de atuação: cinema, jogos para PCS... </li></ul><ul><li>Cargo chefe: Vídeo sob demanda ( Vídeo-on-demand ); </li></ul>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
  4. 4. <ul><li>Diferentes tecnologias de distribuição local: </li></ul>26/05/09 17:23 ADSL - Asymmetric Digital Subscriber Loop (par trançado de cobre) TV a Cabo (fibra ótica)
  5. 5. <ul><li>Diferentes tecnologias de distribuição local: </li></ul><ul><ul><li>Chips especiais para decodificação e descompressão de vídeo; </li></ul></ul><ul><ul><li>Possui CPU, RAM, ROM; </li></ul></ul><ul><ul><li>Interface ADSL ou para cabo; </li></ul></ul>Set-top box 26/05/09 17:23
  6. 6. <ul><li>Tem duas características fundamentais: </li></ul><ul><ul><li>Usa taxa dados extremamente altas; </li></ul></ul><ul><ul><li>Requer reprodução em tempo real. </li></ul></ul><ul><ul><li>Obs: 1 Mbps = 10 6 bits/s </li></ul></ul><ul><ul><li> 1 GB = 2 30 bytes </li></ul></ul>26/05/09 17:23
  7. 7. <ul><li>Qualidade de Serviço </li></ul><ul><ul><li>Largura de banda média disponível; </li></ul></ul><ul><ul><li>Atraso mínimo e atraso máximo; </li></ul></ul><ul><ul><li>Probabilidade de perda de bit; </li></ul></ul><ul><ul><li>Porção de uso da CPU, buffers de memória, capacidade de transferência de disco e largura de banda de rede. </li></ul></ul><ul><li>Algoritmo para controle de admissão </li></ul>26/05/09 17:23
  8. 8. <ul><li>Um filme pode consistir de vários arquivos: </li></ul>26/05/09 17:23
  9. 9. <ul><li>Codificação de Áudio </li></ul><ul><ul><li>Ondas de áudio convertidas para a forma digital </li></ul></ul><ul><ul><ul><li>Voltagem Elétrica como entrada; </li></ul></ul></ul><ul><ul><ul><li>Número Binário como saída. </li></ul></ul></ul><ul><li>Onda senoidal Amostragem a Amostra em cada ∆T segundos passos de 0,25 </li></ul>26/05/09 17:23
  10. 10. <ul><li>Codificação de Áudio </li></ul><ul><ul><li>Erro induzido por amostragem infinita </li></ul></ul><ul><ul><ul><li>Ruído de Quantização </li></ul></ul></ul><ul><ul><li>Exemplos de sons amostrados: </li></ul></ul><ul><ul><ul><li>Telefone ( PCM – Pulse Code Modulation ); </li></ul></ul></ul><ul><ul><ul><li>Áudio de CDs; </li></ul></ul></ul><ul><ul><ul><li>MP 3 – Compressão de até dez vezes. </li></ul></ul></ul><ul><ul><li>Atualmente, gravação e edição de vídeo profissional é digital. </li></ul></ul>26/05/09 17:23
  11. 11. <ul><li>Codificação de Vídeo </li></ul><ul><ul><li>Olho humano: Não percebe uma seqüência de 50 ou mais imagens/s como imagens discretas; </li></ul></ul><ul><ul><li>Quadro: feixe de elétrons percorre rapidamente de um lado para outro da imagem e lentamente de cima para baixo; </li></ul></ul>26/05/09 17:23 <ul><ul><li>Campo = meio-quadro; </li></ul></ul><ul><ul><li>Técnica de Entrelaçamento; </li></ul></ul><ul><ul><li>Progressivo. </li></ul></ul>
  12. 12. <ul><li>Codificação de Vídeo </li></ul>26/05/09 17:23 Padrão de Varredura usado para vídeo e TV NTSC
  13. 13. <ul><li>Codificação de Vídeo </li></ul><ul><ul><li>Entrelaçamento </li></ul></ul>26/05/09 17:23
  14. 14. <ul><li>Codificação de Vídeo </li></ul><ul><ul><li>Vídeo Digital </li></ul></ul><ul><ul><ul><li>Seqüência de quadros; </li></ul></ul></ul><ul><ul><ul><li>Quadro: Grade de Pixels; </li></ul></ul></ul><ul><ul><ul><li>8 bits por pixel para cada uma das cores RGB; </li></ul></ul></ul><ul><ul><ul><li>Os monitores atuais percorrem a tela atualizando as imagens da RAM de vídeo 75 vezes por segundo ou mais; </li></ul></ul></ul><ul><ul><ul><li>Configurações comuns: </li></ul></ul></ul><ul><ul><ul><ul><li>640x480 (VGA) </li></ul></ul></ul></ul><ul><ul><ul><ul><li>800x600 (SVGA) </li></ul></ul></ul></ul><ul><ul><ul><ul><li>1024x768 (XVGA) </li></ul></ul></ul></ul><ul><ul><ul><li>Ex: Tela XGA com 24 bits/pixel e 25 quadros/s = 472 Mbps </li></ul></ul></ul>26/05/09 17:23
  15. 15. <ul><li>O Padrão JPEG ( Joint Photographic Experts Group ) </li></ul><ul><li>Entrada de dados RGB Depois da Preparação do bloco </li></ul><ul><li>NTSC(Y, I e Q); </li></ul><ul><li>PAL (Y, U e V). </li></ul>26/05/09 17:23
  16. 16. <ul><li>O Padrão JPEG ( Joint Photographic Experts Group ) </li></ul><ul><li> Um bloco da matriz Y Os coeficientes DCT </li></ul><ul><li>NTSC(Y, I e Q); </li></ul><ul><li>PAL (Y, U e V). </li></ul>26/05/09 17:23
  17. 17. <ul><li>O Padrão JPEG ( Joint Photographic Experts Group ) </li></ul><ul><li>Computação dos coeficientes DCT quantizados </li></ul>26/05/09 17:23
  18. 18. <ul><li>O Padrão JPEG ( Joint Photographic Experts Group ) </li></ul><ul><li>A ordem na qual os valores são transmitidos </li></ul>26/05/09 17:23
  19. 19. <ul><li>O Padrão MPEG ( Motion Picture Experts Group ) </li></ul><ul><ul><li>MPEG- 2 tem três tipos de quadros: I, P, B </li></ul></ul><ul><ul><ul><li>Intracodificados - Imagens paradas autocontidas codificadas em JPEG </li></ul></ul></ul><ul><ul><ul><li>Preditivos - Diferença bloco-a-bloco com o último quadro </li></ul></ul></ul><ul><ul><ul><li>Bi-direcionais - Diferenças entre o último e o próximo quadro </li></ul></ul></ul>26/05/09 17:23
  20. 20. <ul><li>O Padrão MPEG ( Motion Picture Experts Group ) </li></ul><ul><li>Quadros consecutivos de vídeo </li></ul>26/05/09 17:23
  21. 21. <ul><li>Sistemas de tempo real </li></ul><ul><li>Tempo real não-crítico </li></ul><ul><li>Processos periódicos </li></ul><ul><li>Alto processamento de dados </li></ul><ul><li>Baixa latência e alto tempo de resposta </li></ul><ul><li>Garantia da qualidade de serviço (QoS) </li></ul>26/05/09 17:23
  22. 22. <ul><li>O escalonador deve ser altamente previsível e regular. </li></ul><ul><li>Objetivos </li></ul><ul><ul><li>Previsibilidade </li></ul></ul><ul><ul><li>Cumprimento dos prazos ( deadline ) </li></ul></ul><ul><li>Os algoritmos são preemptivos. </li></ul><ul><li>Os algoritmos podem ser estáticos ou dinâmicos. </li></ul>26/05/09 17:23
  23. 23. <ul><li>Processos periódicos exibindo um filme; </li></ul><ul><li>Comportamentos previamente conhecidos e de vida curta; </li></ul><ul><li>A executa a 30 frames/s, B a 25 frames/s e C a 20 frames/s. </li></ul><ul><li>Taxas de quadros e requisitos de processamento podem ser diferentes para cada filme; </li></ul>26/05/09 17:23
  24. 24. 26/05/09 17:23 <ul><li>Verificando se os processos são escalonáveis. </li></ul>Processo C P C/P A 10 30 0,333 B 15 40 0,375 C 5 50 0,1 Total 0,808
  25. 25. <ul><li>Escalonamento por Taxa Monotônica ( RMS – rate monotonic scheduling) </li></ul><ul><ul><li>Usado para processos que satisfaçam essas condições: </li></ul></ul><ul><ul><ul><li>Cada processo periódico deve terminar dentro de seu período; </li></ul></ul></ul><ul><ul><ul><li>Nenhum processo é dependente de qualquer outro processo; </li></ul></ul></ul><ul><ul><ul><li>Cada processo precisa da mesma quantidade de tempo de CPU a cada surto; </li></ul></ul></ul><ul><ul><ul><li>Quaisquer processos não periódicos não podem ter prazos; </li></ul></ul></ul><ul><ul><ul><li>A preempção de processo ocorre instantaneamente, sem sobrecargas. </li></ul></ul></ul><ul><ul><li>Algoritmo estático. </li></ul></ul><ul><ul><li>Utiliza uma lista de prioridades fixas. </li></ul></ul>26/05/09 17:23
  26. 26. 26/05/09 17:23
  27. 27. <ul><li>Escalonamento por prazo mais curto primeiro ( EDF – earliest deadline first ) </li></ul><ul><ul><li>Algoritmo dinâmico. </li></ul></ul><ul><ul><li>Mais genérico do que o algoritmo passado. </li></ul></ul>26/05/09 17:23
  28. 28. <ul><li>RMS x EDF </li></ul><ul><ul><li>RMS - funciona apenas para utilizações de CPU menores que 0,780 . </li></ul></ul><ul><ul><li>EDF - qualquer conjunto de processos escalonáveis e com uma ocupação de 100 por cento de CPU </li></ul></ul>26/05/09 17:23
  29. 29. 26/05/09 17:23 <ul><li>O acesso tradicional dos sistemas de arquivos teve de ser estendido. </li></ul><ul><li>Esforços em novas estruturas de armazenamento e técnicas de recuperação. </li></ul><ul><li>  Classificados de acordo com a arquitetura </li></ul><ul><ul><li>Sistemas de arquivos dividido </li></ul></ul><ul><ul><li>Sistemas de arquivos integrados </li></ul></ul><ul><li>De acordo com os tipos de dados </li></ul>
  30. 30. <ul><li> Servidor Pull Servidor Push </li></ul>26/05/09 17:23
  31. 31. <ul><li>Funcões de controle VCR </li></ul><ul><ul><li>Rebobinamento é fácil </li></ul></ul><ul><ul><ul><li>colocar próximo quadro em zero </li></ul></ul></ul><ul><ul><li>Avanço e retrocesso rápidos são mais complicados </li></ul></ul><ul><ul><ul><li>Compressão torna complicado o movimento rápido </li></ul></ul></ul><ul><ul><ul><li>Arquivo especial contendo, por ex., cada um dos quadros múltiplos de 10 </li></ul></ul></ul>26/05/09 17:23
  32. 32. <ul><li>Vídeo quase sob Demanda </li></ul><ul><li>Novo fluxo iniciando em intervalos regulares </li></ul>26/05/09 17:23
  33. 33. <ul><li>Vídeo Quase sob Demanda com Funções VCR </li></ul><ul><li>Armazenar para retroceder (rewind) </li></ul>26/05/09 17:23
  34. 34. <ul><li>Alocação de um arquivo em um único disco </li></ul><ul><ul><li>Intercalação </li></ul></ul><ul><ul><ul><li>Vídeo, áudio e texto em um único arquivo contínuo por filme </li></ul></ul></ul>26/05/09 17:23
  35. 35. <ul><li>Duas estratégias alternativas de organização de arquivos </li></ul><ul><li> Pequenos blocos de disco Grandes blocos de disco </li></ul>26/05/09 17:23 Q Q P S b
  36. 36. <ul><li>Duas estratégias alternativas de organização de arquivos </li></ul><ul><ul><li>Ponderação entre blocos de tamanho pequeno e grande </li></ul></ul><ul><ul><li>Índice de quadros </li></ul></ul><ul><ul><ul><li>uso intensivo da RAM durante a reprodução do filme </li></ul></ul></ul><ul><ul><ul><li>pouca perda de disco </li></ul></ul></ul><ul><ul><li>Índice de bloco (sem quebra de quadros entre os blocos) </li></ul></ul><ul><ul><ul><li>pouco uso da RAM </li></ul></ul></ul><ul><ul><ul><li>muita perda de disco </li></ul></ul></ul><ul><ul><li>Índice de bloco (permitida a quebra de quadros entre blocos) </li></ul></ul><ul><ul><ul><li>pouco uso da RAM </li></ul></ul></ul><ul><ul><ul><li>sem perda de disco </li></ul></ul></ul><ul><ul><ul><li>posicionamentos extras </li></ul></ul></ul>26/05/09 17:23
  37. 37. <ul><li>Alocação de Arquivos para Vídeo Quase sob Demanda </li></ul><ul><ul><li>Alocação ótima de quadros para vídeo quase sob demanda </li></ul></ul>26/05/09 17:23
  38. 38. <ul><li>Alocação de Múltiplos Arquivos em um único disco </li></ul><ul><ul><li>Lei de Zipf para N = 20 </li></ul></ul><ul><ul><li>Quadrados representam as 20 maiores cidades dos EUA </li></ul></ul><ul><ul><ul><li>classificação pela ordem </li></ul></ul></ul>26/05/09 17:23
  39. 39. <ul><li>Alocação de Múltiplos Arquivos em um único disco </li></ul><ul><ul><li>Distribuição órgão-de-tubos dos arquivos em um servidor </li></ul></ul><ul><ul><ul><li>filmes mais populares no meio do disco </li></ul></ul></ul><ul><ul><ul><li>próximo mais popular ao lado (direito e esquerdo) etc </li></ul></ul></ul>26/05/09 17:23
  40. 40. <ul><li>Alocação de Múltiplos Arquivos em Múltiplos Discos </li></ul><ul><ul><li>Organização de arquivos multimídia em múltiplos discos </li></ul></ul><ul><ul><ul><ul><ul><li>Sem distribuição </li></ul></ul></ul></ul></ul><ul><ul><ul><ul><ul><li>Mesmo padrão de distribuição por todos os arquivos </li></ul></ul></ul></ul></ul><ul><ul><ul><ul><ul><li>Distribuição com revezamento </li></ul></ul></ul></ul></ul><ul><ul><ul><ul><ul><li>Distribuição aleatória </li></ul></ul></ul></ul></ul>26/05/09 17:23
  41. 41. <ul><ul><ul><ul><ul><li>Caching de blocos </li></ul></ul></ul></ul></ul><ul><ul><ul><ul><ul><li>Dois usuários, mesmo filme 10s fora de sincronia </li></ul></ul></ul></ul></ul><ul><ul><ul><ul><ul><li>Fundindo dois fluxos em um </li></ul></ul></ul></ul></ul>26/05/09 17:23
  42. 42. <ul><li>Caching de Arquivos </li></ul><ul><ul><li>Maioria dos filmes armazenados em DVD ou fita </li></ul></ul><ul><ul><ul><li>copia para disco quando necessário </li></ul></ul></ul><ul><ul><ul><li>resulta em longo tempo de início </li></ul></ul></ul><ul><ul><ul><li>mantém os filmes mais populares em disco </li></ul></ul></ul><ul><ul><li>Pode manter os primeiros minutos de todos os filmes em disco </li></ul></ul><ul><ul><ul><li>começa o filme a partir daí enquanto busca o restante </li></ul></ul></ul>26/05/09 17:23
  43. 43. <ul><li>Escalonamento estático de disco </li></ul><ul><li>Em um ciclo, cada filme pede um quadro </li></ul>26/05/09 17:23
  44. 44. <ul><li>Escalonamento dinâmico de disco </li></ul><ul><li>Algoritmo Scan-EDF - Usa prazos e números de cilindros para o escalonamento </li></ul>26/05/09 17:23
  45. 45. 26/05/09 17:23
  46. 46. 26/05/09 17:23
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