复习回顾

1. 复习回顾 • 什么是媒体？媒体是如何分类的？ • 什么是多媒体？它有哪些关键特性？ • 谈谈你对多媒体计算机的理解。 • 简述多媒体的关键技术。 • 通过对JPEG、MPEG、 H.261 、H.263等专业术语的搜索整理，对你印象比较深的术语进行简单介绍。

2. 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” ，都是指含有硬件和软件的计算机系统。

3. 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，完整的多媒体计算机系统，应该包括五个层次的结构。 图2-1 多媒体计算机系统的组成

4. 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：多媒体的软件系统主要包括多媒体操作系统、多媒体通信软件部分。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。

5. 第三层：多媒体应用程序接口（API） 该层是为上一层提供软件接口，以便程序员在高层通过软件调用系统功能，并能在应用程序中控制多媒体硬件设备。 • 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。

6. 一个具有基本功能的多媒体计算机硬件系统 图2-2 多媒体计算机硬件系统及常用外设

7. 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、1993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：个人计算机、CD-ROM驱动器、声卡、Windows操作系统及音箱或耳机，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。correction MPC主要技术规范如下表：

9. MPC标准的意义： 对技术开发人员来说，是用来指导多媒体个人计算机及其软件的设计规范；对用户来说，是把现有PC机升为MPC的指导原则；对于经销商来说，可作为多媒体的性能及兼容性的尺度。

10. 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。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。

11. 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)产品层出不穷，大大降低了CPU负担。目前多媒体计算机在系统结构上发生了变化。在有些多媒体系统中，将包括声音、视频、SCSI等常用的外围接口集成到母板上，成为集多媒体功能于一体的“一体机”，只留少量扩展插槽。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)产品层出不穷，大大降低了CPU负担。目前多媒体计算机在系统结构上发生了变化。在有些多媒体系统中，将包括声音、视频、SCSI等常用的外围接口集成到母板上，成为集多媒体功能于一体的“一体机”，只留少量扩展插槽。 • 从整个硬件技术发展过程看，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，速度越来越快。因此，将多媒体功能“集成到芯片中、设计到主板上”是新一代多媒体计算机系统发展趋势。

12. 从系统功能上看，声音从调频(FM , frequency modulation)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、存储、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。 Modem: Modulator(调节器) DEModulator (解调器)

13. 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。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。其具体的产品是通信(communications) 、计算机(computer)和消费(consume)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。

14. 2.3 多媒体计算机主机系统 • 2.3.1 CPUCPU是中央处理单元的缩写，或称做微处理器。微型机的CPU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，其内部结构分为控制器、运算器和寄存器三部分。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、逻辑乘和逻辑非)；控制器读取各种指令,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,用于直接参与运算并存放运算中间结果。实际上，处理器的作用和人的大脑相似，因为它负责处理计算机内部的所有数据。主板上的芯片组则更像是人的心脏，它控制着数据的交换。

15. 随着设计、制造技术的不断提高，微机系统得以迅猛发展。目前，微机的性能在某些方面已达到甚至超过小型机。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与其相应主频一起决定PC机运算速度。 • 2.3.2主板 主板(Mainboard或Motherboard)是微机系统中最大的一块电路板。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通过主板来完成，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性能。 主板上布满各种电子元件、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设备及数码相机、摄像头、Modem等多媒体和通讯设备提供接口。微机通过主板将CPU等器件和外部设备有机地结合起来形成一套完整的系统。

16. 芯片组(Chipset)是主板的核心组成部分，按照在主板上排列位置的不同，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。南桥芯片则提供对键盘控制器KBC、实时时钟控制器RTC、通用串行总线USB、数据传输方式Ultra DMA/33(66)EIDE和高级能源管理ACPI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、主板物理架构决定。在Pentium机中，与CPU连接的地址总线为32位，决定了CPU所能寻址的空间为4GB。到了Pentium II，其地址位达到36位，寻址的空间变为64GB，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。

17. 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。总线结构的发展与CPU的发展相联，其目的是为了让数据传输率与CPU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。 • 内部总线根据功能，总线可分为用于传输地址的地址总线，传送指令的指令总线，传输数据的数据总线，传送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。

18. 外部总线（外部设备总线或总线）用于连接CPU、主存和I/O控制器的总线称为外部总线。常见的总线有:外部总线（外部设备总线或总线）用于连接CPU、主存和I/O控制器的总线称为外部总线。常见的总线有: ISA(Industry Standard Architecture)总线 PCI(Peripheral Component Interconnect)总线 SCSI(Small Computer Systems Interface)总线 ISA总线已逐步被淘汰。SCSI总线原用于小型计算机中，后被微机采用，现主要用于服务器中。PCI是现代计算机最重要接口之一。它不仅用于PC机，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联系，让图形、视频、音频、通信设备能同时工作。

19. 2.3.4 计算机与外部设备的接口及标准接口，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。 接口主要用来传送电气信号，信号中有一部分被称为数据，是最重要的信号，其它信号是为传输数据服务的。数据传输方式分为两种，一种是只有一条线(有时为一对线)用来传送数据，叫串行传输接口,指被传数据排成一串，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。若用几条线同时传输数据，叫做并行接口(Parallel Port)。并行通讯的特点是数据传输速率大，协议简单，易于操作；但由于并行口在传输时易受干扰，传输距离短、有时会丢失数据，所以并口设备连接电缆一般比较短，否则不能保证正常使用。

20. 在计算机行业中最早出现的接口标准是RS-232标准，这个标准至今还在个人计算机上使用，如用来外接鼠标或调制解调器的COM1,COM2接口。在计算机行业中最早出现的接口标准是RS-232标准，这个标准至今还在个人计算机上使用，如用来外接鼠标或调制解调器的COM1,COM2接口。 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，其最大好处在于能支持多达127个外设，可独立供电(可从主板上获得500mA的电流)，并支持热拔插(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，通用性好。USB2.0标准传输速率高达480Mb/s。

21. 图2-3 25芯的计算机并行传输接口，常用来连接打印机或扫描仪

22. 2.3.5 内存储器 • ROM与RAM 计算机有ROM和RAM两种基本的内存储器类型。 ROM(Read Only Memory)可保证存储数据的持久性，常用于存储计算机的重要信息。理论上认为，此种类型的内存是只能读取，而不允许擦写。 RAM(Random Access Memory) 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，计算机断电后，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，它是可擦写的。可擦写的ROM有许多好外，如，主板生产商可通过发布最新主板BIOS的升级程序，用户只需下载并运行这些程序就可升级主板BIOS，而不必拿着主板到产商那去升级BIOS。

23. RAM有静态随机存储器SRAM和动态随机存储器DRAM等类型。SRAM不需要充电来保持数据的完整性，其存取速度高于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)”，称为DRAM基本单元，图2-4是DRAM一个基本单位结构示意图。每个DRAM基本单元代表一个“位”，即一个比特(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路中被认为是逻辑1，未充电的电容器则表示逻辑0。如图2-5。

24. 图2-5DRAM基本单元由列和行来寻址 图2-4 DRAM基本单元(CELL)

25. 电容有个特性，那就是不能持久保持储存的电荷，所以内存需不断定时刷新，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，否则会击穿电容。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(约0.2～0.18μs)，但这个期间内存不能执行存取操作。 • 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(Column line)和一个行线(Row 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。

26. 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2-5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。

27. 2.3.6 高速缓存主板上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，会使CPU花费很长时间等待数据到来或把数据写入内存。这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(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。

28. 2.4 磁盘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，其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"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。

29. 磁记录介质稳定性好，记录的信息可脱机长期保存，便于交换。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。磁记录介质稳定性好，记录的信息可脱机长期保存，便于交换。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。 • 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，封装在方型保护套中，故称为软盘。目前常见的软盘规格是3.5英寸，容量为1.44MB。软盘需与软盘驱动器(Floppy Disk Drive)配合使用。 软盘携带方便，缺点是存取速度慢、容量小且易损坏，它不适合存储数据量较大或数据可靠性要求高的信息。一种被称为HiFD(High Floppy Disk)的软盘，其存储容量大(可达200MB)，体积与3.5英寸软盘同样，HiFD驱动器还可读取1.44 MB的软盘。

30. 2.4.3 硬盘存储系统硬盘是MPC系统最重要的数据存储设备，硬盘片由涂有磁性材料的铝合金构成 。其用途主要是存储数据或程序及数据的交换与暂存。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,硬盘结构如图2-6所示。

31. 图2-6 硬盘结构

32. 2.4.4 磁盘阵列 要实现大容量及高可靠性的磁盘存储，可采用磁盘阵列RAID(Redundant Array of Inexpensive Disks)技术，它是用多台小型磁盘存储器按一定的组合条件组成的一个大容量、快速响应、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。

33. 磁盘阵列针对不同应用使用不同技术,目前常用的标准是RAID0  RAID5。至于选择那种RAID技术,视用户的操作环境及应用而定。RAID0用Data Striping(数据分割)技术实现，它将所有硬盘构成一个磁盘阵列，可同时对多个硬盘做读写动作。以两个硬盘组成的RAID0磁盘阵列为例，它把数据的第1和2位写入第一个硬盘，第3和4位写入第二个硬盘……依此类推，所以叫“数据分割”，因为各盘数据的写入动作是同时做的，所以存储速度比单个硬盘快几倍。RAID0不具备备份及容错能力，它价格便宜，硬盘使用效率最佳，可靠性差。RAID1常称为镜像结构。每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)，当发现错误时，再读另一台记录的数据。这种结构可靠性高，有效容量为总容量的一半。多用于对数据可靠性要求较高的领域。

34. 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。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。

35. RAID4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。但冗余盘并不固定于某一个盘。数据以扇区形式写入磁盘，奇偶校验码形成后写入阵列中某个盘。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。RAID5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。

36. 图2-7 RAID 1结构图 图2-8 RAID 5结构图

37. 一般来讲，RAID0及RAID1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；RAID3及RAID4适用于图像、CAD/CAM等处理；RAID5多用于联机事务处理OLTP。一般来讲，RAID0及RAID1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；RAID3及RAID4适用于图像、CAD/CAM等处理；RAID5多用于联机事务处理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，一盒磁带存储容量可达70GB，磁带库可扩展至几十TB的水平。可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。

38. 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，只有将两者有机结合起来，才能获得良好显示效果。 当前显示器采用的显示技术大体可分为CRT、液晶(LCD)等形式，它们有不同的技术特点。 • 2.5.1 CRT显示器

39. 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种荧光粉，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种荧光粉。通过变化电子束的强度，调整每种荧光粉发出的基本色浓度，从而显示出视觉光谱的任何一种颜色。

40. 红、绿、蓝三基色混色的情况 红色＋绿色=黄色 红色＋蓝色=品红 绿色＋蓝色=青色 红色＋绿色＋蓝色=白色 图2-9 三基色混色 红色＋青色=绿色＋品红=蓝色＋黄色=白色 青、品红、黄色分别是红、绿、蓝三色的补色

41. 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。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。

42. 点距一束电子穿过一个荫罩孔，必定准确地投射在一组R、G、B荧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相关，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，显示出的图像越细腻，但对于显像管聚焦性能要求也越高。 条栅状荫罩类型的彩色显示器不存在点距概念。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，因此我们引入了栅条之间的距离“栅距”这个概念。 由于荫罩和荫栅结构形式不同，二者之间不能简单对比。一般说来,由于荫栅式显像管栅距仅0.24mm,所以画面精细程度还是比点距为0.28甚至0.26mm的显示器要高。

43. 图2-10 荫罩孔的距离称为点距 图2-11 荫栅式彩色显示器结构

44. 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。这三个参数是显示器的硬指标，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，屏幕闪烁现象越不明显，眼睛越不易疲劳。

45. 行频是水平扫描频率，指电子枪每秒在屏幕上扫过的水平线数。单位是kHz。场频和行频的关系式如下：行频 = 场频 × 垂直分辨率×1.04 可见行频是一个综合了分辨率和场频的参数，能够比较全面反映显示器的性能。 • 2.5.2 液晶显示器 目前，液晶显示(LCD：Liquid Crystal Display）技术正呈现强劲发展势头, 有取代CRT显示器趋势。LCD具有CRT显示器无法相比的优点。首先，液晶显示器有超大平坦的有效显示区,比同尺寸的CRT显示器有效面积大得多。其次，它采用阵列显示技术，节能效果好。另外，它采用矩阵技术在亮度和对比度方面有很大提高，同时有效减小了眩光和反光，具有清晰的图像和平滑均匀的显示效果。

46. 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，常用的液晶形式为向列(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，在电源开/关下产生明暗区别，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，像三明治一样。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、绿、蓝三原色所必要的色彩滤镜和液晶层。

47. 图2-12 液晶是具有规则性分子排列的有机化合物

48. 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。

49. 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、RAM DAC(数模转换器)、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。显示卡将CPU送来的图象信息经处理输送到显示器上，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

50. 以上各步骤要严格区分的话，显卡的效能应该由中间2步决定。因为第1步取决于总线的种类和速度，第4步主要是显示器的事。提高显示卡效能，必须提高显示芯片和显存之间的传输速度及从显存到RAM DAC的传输速度。实际上现在的显卡都已经是图形加速卡，它们都可执行一些图形函数。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。一般在芯片集的内部会有一个时钟发生器、VGA核心和硬件加速函数，很多新的芯片集在内部还集成了RAM DAC。芯片集可通过它们的数据传输带宽来划分，一般为64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信息。更大的带宽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。