Equipe: Wesley Rabêlo

Marcio MartinsJaina Catarina

Jaqueline LopesWallen Rodrigues

EEEP DE SENADOR POMPEU 2013

1. Introdução à Multimídia2. Arquivos Multimídia3. Compressão de Vídeo4. Escalonamento de Processos Multimídia5. Características dos Sistemas Multimídia6. Paradigmas de Sistemas de Arquivos Multimídia7. Alocação de Arquivos em Discos8. Caching9. Escalonamento de Disco para Multimídia10. Dúvidas e Sugestões

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Filmes, clipes, músicas digitais;

O termo “Multimídia” :

Áreas de atuação: cinema, jogos para PCS...

Cargo chefe: Vídeo sob demanda (Vídeo-on-demand);

Algo que utiliza mais de um meio (ex.: texto e imagens)

ouDocumento que utiliza dois ou mais meios contínuos

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Diferentes tecnologias de distribuição local:

ADSL - Asymmetric Digital Subscriber Loop (par trançado de cobre)

TV a Cabo (fibra ótica) 4

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

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Tem duas características fundamentais:Usa taxa dados extremamente altas;Requer reprodução em tempo real.

Obs: 1 Mbps = 106 bits/s

1 GB = 230 bytes6

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.

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Algoritmo para controle de admissão

7

Um filme pode consistir de vários arquivos:

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Codificação de ÁudioOndas 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

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Codificação de ÁudioErro induzido por amostragem infinita

Ruído de Quantização

Exemplos de sons amostrados: Telefone (PCM – Pulse Code Modulation); Áudio de CDs; MP3 – Compressão de até dez vezes.

Atualmente, gravação e edição de vídeo profissional é digital.

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Codificação de VídeoOlho 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;

Campo = meio-quadro;Técnica de Entrelaçamento;Progressivo.

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Codificação de Vídeo

Padrão

de

Varredura

usado

para vídeo

e TV

NTSC

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Codificação de VídeoEntrelaçamento

1313

Codificação de VídeoVídeo 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

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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).

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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).

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O Padrão JPEG (Joint Photographic Experts Group)

Computação dos coeficientes DCT quantizados

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O Padrão JPEG (Joint Photographic Experts Group)

A ordem na qual os valores são transmitidos

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O Padrão MPEG (Motion Picture Experts Group)

MPEG-2 tem três tipos de quadros: I, P, BIntracodificados - 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

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O Padrão MPEG (Motion Picture Experts Group)

Quadros consecutivos de vídeo

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Sistemas de tempo realTempo real não-críticoProcessos periódicosAlto processamento de dadosBaixa latência e alto tempo de resposta Garantia da qualidade de serviço (QoS)

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O escalonador deve ser altamente previsível e regular.

ObjetivosPrevisibilidade Cumprimento dos prazos (deadline)

Os algoritmos são preemptivos.Os algoritmos podem ser estáticos ou

dinâmicos.

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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

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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.

25

26

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 EDFRMS - 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 arquiteturaSistemas de arquivos divididoSistemas de arquivos integrados

De acordo com os tipos de dados 29

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

31

Vídeo quase sob Demanda

Novo fluxo iniciando em intervalos regulares

32

Vídeo Quase sob Demanda com Funções VCR

Armazenar para retroceder (rewind)33

Alocação de um arquivo em um único disco

Intercalação Vídeo, áudio e texto em um único arquivo contínuo

por filme

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Q QP S

b

Duas estratégias alternativas de organização de arquivos

Pequenos blocos de disco Grandes blocos de disco35

Duas estratégias alternativas de organização de arquivosPonderação 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 36

Alocação de Arquivos para Vídeo Quase sob Demanda

Alocação ótima de quadros para vídeo quase sob demanda

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Alocação de Múltiplos Arquivos em um único disco

Lei de Zipf para N = 20Quadrados representam as 20 maiores cidades dos EUA

classificação pela ordem

38

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

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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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Caching de blocos

a) Dois usuários, mesmo filme 10s fora de sincronia

b) Fundindo dois fluxos em um

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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 42

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

12/04/23 10:58 44

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Apresentar o

Vídeo46