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1Pearson Education Sistemas Operacionais Modernos – 2ª Edição
Multimídia
Capítulo 7
7.1 Introdução à multimídia7.2 Arquivos multimídia7.3 Compressão de vídeo 7.4 Escalonamento de processos multimídia 7.5 Paradigmas de sistemas de arquivos multimídia 7.6 Alocação de arquivos em disco 7.7 Caching 7.8 Escalonamento de disco para multimídia
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2Pearson Education Sistemas Operacionais Modernos – 2ª Edição
Introdução à Multimídia (1)
Vídeo sob demanda: (a) ADSL vs. (b) cabo
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3Pearson Education Sistemas Operacionais Modernos – 2ª Edição
• Algumas taxas de dados– multimídia, dispositivos de E/S de alto desempenho
• Nota: 1 Mbps = 106 bits/s mas 1 GB = 230 bytes
Introdução à Multimídia (2)
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4Pearson Education Sistemas Operacionais Modernos – 2ª Edição
Arquivos Multimídia
Um filme pode consistir em vários arquivos
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5Pearson Education Sistemas Operacionais Modernos – 2ª Edição
Codificação de Áudio (1)
• Ondas de áudio convertidas para digital– voltagem elétrica como entrada– número binário como saída
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6Pearson Education Sistemas Operacionais Modernos – 2ª Edição
• Erro induzido por amostragem finita– Chamado de ruído de quantização
• Exemplos de sons amostrados– telefone – modulação por codificação de
pulso– áudio de CDs
Codificação de Áudio (2)
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7Pearson Education Sistemas Operacionais Modernos – 2ª Edição
Codificação de Vídeo
O padrão de varredura usado para vídeo e televisão NTSC
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8Pearson Education Sistemas Operacionais Modernos – 2ª Edição
Compressão de VídeoO Padrão JPEG (1)
Entrada de dados RGB e preparação do bloco
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9Pearson Education Sistemas Operacionais Modernos – 2ª Edição
O Padrão JPEG (2)
Um bloco da matriz Y e os coeficientes DCT
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10Pearson Education Sistemas Operacionais Modernos – 2ª Edição
O Padrão JPEG (3)
Computação dos coeficientes DCT quantizados
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11Pearson Education Sistemas Operacionais Modernos – 2ª Edição
O Padrão MPEG (1)
Ordem dos valores quantizados quando transmitidos
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12Pearson Education Sistemas Operacionais Modernos – 2ª Edição
O Padrão MPEG (2)
MPEG-2 tem três tipos de quadros: I, P, B
1. Intracodificados- Imagens paradas autocontidas codificadas
em JPEG
2. Preditivos- Diferença bloco-a-bloco com o último quadro
3. Bi-direcionais- Diferenças entre o último e o próximo quadro
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13Pearson Education Sistemas Operacionais Modernos – 2ª Edição
O Padrão MPEG (3)
Quadros consecutivos de vídeo
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14Pearson Education Sistemas Operacionais Modernos – 2ª Edição
Escalonamento de Processos Multimídia
• Processos periódicos exibindo um filme
• Taxas de quadros e requisitos de processamento podem ser diferentes para cada filme
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15Pearson Education Sistemas Operacionais Modernos – 2ª Edição
Escalonamento por Taxa Monotônica
• Usado para processos que satisfaçam essas condições:
1. Cada processo periódico deve terminar dentro de seu período
2. Nenhum processo é dependente de qualquer outro processo
3. Cada processo precisa da mesma quantidade de tempo de CPU a cada surto
4. Quaisquer processos não periódicos não podem ter prazos
5. A preempção de processo ocorre instantaneamente, sem sobrecargas
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16Pearson Education Sistemas Operacionais Modernos – 2ª Edição
Escalonamento por Prazo Mais Curto Primeiro (1)
• Algoritmos de escalonamento de tempo real– RMS – EDF
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17Pearson Education Sistemas Operacionais Modernos – 2ª Edição
Um outro exemplo de escalonamento em tempo real com RMS e EDF
Escalonamento por Prazo Mais Curto Primeiro (2)
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18Pearson Education Sistemas Operacionais Modernos – 2ª Edição
Paradigmas de Sistemas de Arquivos Multimídia
Servidores Pull e Push
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19Pearson Education Sistemas Operacionais Modernos – 2ª Edição
Funções 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
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20Pearson Education Sistemas Operacionais Modernos – 2ª Edição
Vídeo Quase sob Demanda
Novo fluxo iniciando em intervalos regulares
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21Pearson Education Sistemas Operacionais Modernos – 2ª Edição
Vídeo Quase sob Demanda com Funções VCR
Armazenar para retroceder (rewind)
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22Pearson Education Sistemas Operacionais Modernos – 2ª Edição
Alocação de Arquivos
Alocação de um arquivo em um único disco
• Intercalação
– Vídeo, áudio e texto em um único arquivo contínuo por filme
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23Pearson Education Sistemas Operacionais Modernos – 2ª Edição
Duas Estratégias Alternativas de Organização de Arquivos (1)
• Armazenamento não contíguo de filmes(a) pequenos blocos de disco(b) grandes blocos de disco
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24Pearson Education Sistemas Operacionais Modernos – 2ª Edição
• Ponderação entre blocos de tamanho pequeno e grande
1. Índice de quadros- uso intensivo da RAM durante a reprodução do filme- pouca perda de disco
2. Índice de bloco (sem quebra de quadros entre os blocos)
- pouco uso da RAM - muita perda de disco
3. Índice de bloco (permitida a quebra de quadros entre blocos)
- pouco uso da RAM- sem perda de disco- posicionamentos extras
Duas Estratégias Alternativas de Organização de Arquivos (2)
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25Pearson Education Sistemas Operacionais Modernos – 2ª Edição
Alocação de Arquivos para Vídeo Quase sob Demanda
Alocação ótima de quadros para vídeo quase sob demanda
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26Pearson Education Sistemas Operacionais Modernos – 2ª Edição
Alocação de Múltiplos Arquivos em um Único Disco (1)
• Lei de Zipf para N=20• Quadrados representam as 20 maiores cidades dos EUA
– classificação pela ordem
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27Pearson Education Sistemas Operacionais Modernos – 2ª Edição
Alocação de Múltiplos Arquivos em um Único Disco (2)
• 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
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28Pearson Education Sistemas Operacionais Modernos – 2ª Edição
Alocação de Múltiplos Arquivos em Múltiplos Discos
• Organização de arquivos multimídia em múltiplos discosa) Sem distribuiçãob) Mesmo padrão de distribuição por todos os arquivosc) Distribuição com revezamentod) Distribuição aleatória
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29Pearson Education Sistemas Operacionais Modernos – 2ª Edição
Caching
Caching de blocosa) Dois usuários, mesmo filme 10s fora de sincronia
b) Fundindo dois fluxos em um
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30Pearson Education Sistemas Operacionais Modernos – 2ª Edição
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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31Pearson Education Sistemas Operacionais Modernos – 2ª Edição
Escalonamento de Disco para Multimídia
Escalonamento estático de disco• em um ciclo, cada filme pede um quadro
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32Pearson Education Sistemas Operacionais Modernos – 2ª Edição
Escalonamento Dinâmico de Disco
• Algoritmo Scan-EDF– Usa prazos e números de cilindros para o
escalonamento