多媒体计算机硬件及软件系统结构

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核心： VRAM 像素处理器82750PB 显示处理器82750DB
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视频音频引擎(AVE)
视频子系统 音频子系统 视频音频总线
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二. 音频子系统
功能 组成 工作原理 核心部件
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二. 音频子系统
功能 组成 工作原理 核心部件
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二. 音频子系统
功能： 音频信号编码的压缩和解压缩 音频信号的处理(数字信号到模拟信号的转换、最后送到音频放大器和音响系统进行播放等) 音频特技等
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DVI系统解决计算机综合处理声、文、图信息： 采用PLV(Product Level Video)视频压缩编码算法 设计了二个专用芯片 82750PB (PA) 像素处理器 82750DB (DA) 显示处理器
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82750LH 主机接口门阵82750LV VRAM/SCSI/Capture 接口门阵 82750LA 音频子系统接口门阵
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2. Trimedia 设计参考板
框 图
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这块PCI多媒体板卡以Trimedia处理器为核心，配合以相应的输入输出芯片，组成了一个实时、高效的多媒体系统。它具有NTSC/PAL制视频输入端，与CCIR601兼容的视频输出，通常两路的立体声输入和输出，AC-3 6路中高品质立体声输出，调制解调器模块以及标准的PCI接口；另外配合相应的软件，它还可以完成各种复杂的视频和音频的压缩和解压缩。
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一. 视频子系统
功能 组成 工作原理 核心
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工作原理： 视频---PLV压缩算法（由像素处理器执行）---VRAM里存放微程序。
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PLV压缩算法 Product Level Video 从CE公司购买的 PLV AVI 文件
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一. 视频子系统
功能 组成 工作原理 核心
1996年世界上很多厂商推出了多媒体处理器,其中佼佼者是Chromatic Research公司的Mpact , Philips 公司的Trimedia , Micro Unity的Media Processor以及 Nvidia NVI 高度集成的多媒体加速器。
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一）Mpact 多媒体处理器及 PCI总线）采用国际标准的设计原则
标准化是产业成功的前提，为了使新型的计算机增加多媒体数据的获取、压缩和解压缩、实时处理和特技、输出和通信等功能，设计时必须采用国际标准。
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二）多媒体和通信功能的单独解决变成集中解决
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三）体系结构设计和算法相结合
要求处理器具有如下特点： 快速灵活的算术运算能力 扩展的动态范围 多操作数的同周期提取 硬件的循环缓冲 多个二维查找表（TD-LUT） 无额外开销的循环和分支控制
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第五章 多媒体计算机硬件及软件系统结构
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5.1 DVI系统 5.2 将多媒体和通讯功能集成到CPU芯片中
第五章 多媒体计算机硬件及软件系统结构
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DVI系统获得Comdex 91 最佳展示奖 最佳多媒体产品奖
DVI系统如何解决计算机综合处理声、文、图信息？
一、DVI系统概述和总体结构
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一）82750PB像素处理器
82750PB像素处理器芯片面积为 7.85*6.62mm2, 共有31万个晶体管，采用132条腿扁平封装；可执行25M单周期指令；最大传输速度每50MB/s，它支持全屏幕30帧/s图像压缩和解压缩；同时还提供视频信号处理功能、纹理映射和屏幕变换效果。
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一. 视频子系统
功能 组成 工作原理 核心
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一. 视频子系统
功能 组成 工作原理 核心
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视频子系统
功能： 视频信号的压缩编码和解码 视频信号处理 视频信号的显示
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视频子系统
组成： 82750 PB 像素处理器(视频信号处理) 82750 DB 显示处理器(视频信号的显示) VRAM(压缩编码和解码)
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2. Mpact PCI总线评价卡
EVB-101工作原理图
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Rambus DRAM芯片结构
RDRAM比 VRAM快3-5倍 DRAM快5-15倍
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3. Mpact的支撑软件 Mediaware
模 块 结 构
MRK
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二）Trimedia芯片、参考板及其软件开发环境
1. Trimedia 处理器
1. Mpact芯片的功能和工作原理
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Mpact 多媒体处理器功能图
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Mpact 结 构 原 理 图
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Mpact芯片内部结构由以下部件组成
五个接口控制器 一个多通道SRAM CPU
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Mpact芯片内部结构由以下部件组成
五个接口控制器 一个多通道SRAM CPU
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五个接口控制器
存储器接口 PCI总线接口 视频接口 显示接口 外设接口
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两种方案——2
另一种方案是在原有CPU基础上扩充多媒体和通讯的功能，它们的代表产品：
Sun公司的Ultra SPARC-Ⅰ/Ⅱ Cyrix Multimedia 586 HP公司的MAX-2 Intel公司的MMX技术
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一. Motorola公司Phenix芯片
Phenix芯片把可扩展的Power PC 的核作为标量处理器和阵列处理器融合在一起,第一代的产品称为向量通信处理器——VEComP701。
DVI系统由以下三部分组成
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二、DVI系统中的视频音频引擎(AVE)
AVE --Audio video Engine Action Media 750 Ⅰ Action Media 750 Ⅱ
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与I型DVI系统相比，它有如下几点改进： 1. 性能指标高
82750 PA 82750PB 82750 DA 82750DB
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三、 Phenix芯片和MMX技术
将多媒体和通信功能融合到CPU芯片中，融合方案分成两类： 一类 是多媒体和通信功能为主，融合CPU芯片原有的计算功能； 另一类 是以通用CPU计算功能为主,融合多媒体和通信功能。
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多媒体和通信功能集成CPU芯片内的另一类，是以通用CPU计算功能为主，融合多媒体和通信功能。 它们的设计目标是与现有计算机系列兼容，融合多媒体和通信功能，主要用在多媒体计算机中。
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二. 音频子系统
组成： DSP音频信号处理器、 数字到模拟转换硬件 模拟滤波器等
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二. 音频子系统
功能 组成 工作原理 核心部件
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音频子系统
工作原理： 音频压缩编码用ADPCM 4E 缺点：不符合国标(G.711/721/728/729)
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二. 音频子系统
功能 组成 工作原理 核心部件
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两种方案——1
一种方案是采用标量处理器（Scalar Engine）和向量处理器（Vector Engine）或称阵列处理器（Array Processor）或者是CPU和DSP（数字信号处理器相结合的方法，设计全新结构的CPU。
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两种方案——1
它们的典型产品是Motorola公司的Phenix芯片。它是把Power PC的扩充核（标量处理器-Scalar Engine）和向量处理器（Vector Engine），集成在一个芯片中称为向量通讯处理器（VECOMP701）。
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Mpact芯片内部结构由以下部件组成
五个接口控制器 一个多通道SRAM CPU
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一个多通道SRAM
4KB的SRAM SRAM上有8个通道
4个为写通道 4个为读通道
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Mpact芯片内部结构由以下部件组成：
五个接口控制器 一个多通道SRAM CPU
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Mpact的CPU由四个ALU、一个运动估计单元（匹配和搜索算法）和指令解码控制器组成
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另一个设计思想是使MMX技术与现有Intel PC机的操作系统和软件全兼容，因此，对MMX的设计不得不加上许多限制，所以设计者便用浮点寄存器作为MMX的寄存器组。
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核心部件： AD(Analog Device)公司生产的AD-2105
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视频音频引擎(AVE)
视频子系统 音频子系统 视频音频总线
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为了支持视频和音频子系统大量的基本数据必须在DVI的VRAM及DVI的其余设备之间传递其余设备包括：外设，主机以及获取子系统。
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2. 使用了专门的门阵电路
82750LH 主机接口门阵 82750LV VRAM/SCSI/Capture 接口门阵 82750LA 音频子系统接口门阵
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3. 将多块处理板变成一块处理板。占用一个PC插槽
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视频音频引擎(AVE)
视频子系统 音频子系统 视频音频总线
TM- 1000 功 能 模 块 图
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TM-1000是Philips公司于1996年底推出的新一代媒体处理芯片（Media Processor）。它是一款针对实时处理音频、视频、图象和通讯数据流的通用微处理器，内部集成了一个极高性能的CPU，一些周边的I/O单元和协处理单元。综合运用内嵌DSP（Digital Signal Processing）的方案和通用CPU的高度可编程特性，使它以极高的性价比实现了高性能的多媒体功能。
1996年3月5日Intel 公司首先对外公布了MMX技术。
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1. MMX技术的设计思想
MMX技术的开发者分析了大量多媒体和通信技术的应用软件，发现虽然它们是不同的应用领域，但在数据类型和计算方法方面有共性，它们只有简单的数据类型，定点的矩阵向量运算、局部的循环以及高度的并行性。
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总体结构
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二）82750DB显示处理器
和其他公司生产的CRTC有很多相似之处。功能组成： 像素数据通道 色差插值器 YUV到RGB彩色变换矩阵 VBUS控制器 像素均衡器 三个8位D/A转换器
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四、AVSS 和 AVK
DVI软件系统中的音频视频子系统---AVSS AVK----Audio Video Kernel
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四）把多媒体和通信技术作到CPU芯片中
将多媒体和通信功能融合到CPU芯片中。 融合方案分成两类： 一类是多媒体和通信功能为主，融合CPU芯片原有的计算功能； 另一类是以通用CPU计算功能为主,融合多媒体和通信功能。
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二、 多媒体处理器 —Mpact和Trimedia
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5.1 DVI系统 5.2 将多媒体和通讯功能 集成到CPU芯片中
第五章 多媒体计算机硬件及软件系统结构
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一、集成设计原则
在这里集成的含义是指：在原有计算机体系结构结构中，如何增加下述新的功能。 多媒体数据的获取 多媒体数据的压缩和解压缩 多媒体数据的实时处理和特技 多媒体数据的输出和多媒体通信
设计制造了三块门阵电路
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AVE Audio video Engine AVSS and AVK AVSS-------Audio Video Sub-System (DOS) AVK ------- Audio Video Kernel(Windows)
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DVI视频板 DVI音响板 DVI多功能板
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VEComP 701由两种类型的微处理器组成：一类是单片32位RISC标量处理；另一类是32个16位单指令多数据流（SIMD）并行操作的向量处理器。
VEComP701结构框图
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标量引擎 向量引擎 外设和系统接口
VE ComP 701 详 细 的 原 理 方 框 图
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二. Intel公司的MMX技术
三. DVI总线、视频音频总线
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三个门阵 VRAM 82750 像素处理器
从图中可以看到，挂在总线上的有
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三、DVI硬件系统的关键技术 —— i750像素处理器和显示处理器
DIV系统硬件系统结构的关键技术是视频和显示引擎。视频和显示引擎主要是由82750DB像素处理器，82750DB显示处理器以及视频RAM组成。