微機(jī)原理-微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)及其操作系統(tǒng)簡(jiǎn)介

第10章微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)及其操作系統(tǒng)簡(jiǎn)介10.1微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的組成10.2微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的總線10.3微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的常用外部設(shè)備10.4微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)舉例10.5多媒體計(jì)算機(jī)簡(jiǎn)介10.6微型計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)簡(jiǎn)介10.1微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的組成10.1.1硬件和軟件計(jì)算機(jī)硬件是用以構(gòu)成計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的物理部件的總稱。微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中硬件包括：微處理機(jī)、內(nèi)存儲(chǔ)器、外存儲(chǔ)器及其接口電路、外圍設(shè)備及其接口電路。計(jì)算機(jī)軟件是為了運(yùn)行、管理和維護(hù)計(jì)算機(jī)所編制的各種程序及其有關(guān)資料的總稱。軟件是用戶和計(jì)算機(jī)的橋梁。計(jì)算機(jī)配上各種各樣的軟件，就變成一臺(tái)具有各種各樣功能的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。用戶通過(guò)軟件使用計(jì)算機(jī)。10.1.2主要軟件及其功能簡(jiǎn)介1.系統(tǒng)軟件1)操作系統(tǒng)操作系統(tǒng)是最靠近硬件系統(tǒng)的軟件。它是對(duì)系統(tǒng)硬件功能的首次擴(kuò)充，也是其它系統(tǒng)軟件和應(yīng)用軟件能夠在計(jì)算機(jī)上運(yùn)行的基礎(chǔ)。操作系統(tǒng)是一組程序，用于統(tǒng)一管理計(jì)算機(jī)中各種軟件和硬件資源，合理組織計(jì)算機(jī)的工作流程，協(xié)調(diào)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)各部分之間、系統(tǒng)與用戶之間、用戶與用戶之間的關(guān)系。操作系統(tǒng)在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中占有非常重要的特殊地位。操作系統(tǒng)有5大任務(wù)：內(nèi)存儲(chǔ)器管理、處理機(jī)管理、設(shè)備管理、文件管理和作業(yè)管理。2)程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言及語(yǔ)言處理程序程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言是用戶用來(lái)編寫程序的語(yǔ)言。它是人與計(jì)算機(jī)之間交換信息的工具。程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言是軟件系統(tǒng)的重要組成部分，相應(yīng)的各種語(yǔ)言處理程序?qū)儆谙到y(tǒng)軟件。程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言通常分為機(jī)器語(yǔ)言、匯編語(yǔ)言及高級(jí)語(yǔ)言3大類。機(jī)器語(yǔ)言和匯編語(yǔ)言都是面向機(jī)器的語(yǔ)言，稱為低級(jí)語(yǔ)言。它們對(duì)機(jī)器的依賴性大，開發(fā)的程序通用性差，一般用戶較難掌握。但是，匯編語(yǔ)言的最大優(yōu)點(diǎn)是開發(fā)的程序精練、緊湊、實(shí)時(shí)性強(qiáng)。高級(jí)語(yǔ)言與具體的計(jì)算機(jī)硬件無(wú)關(guān)，編程容易，所編程序通用性和可移植性好。目前計(jì)算機(jī)高級(jí)語(yǔ)言已有上百種之多。常用的高級(jí)語(yǔ)言有如下幾類：①科學(xué)計(jì)算類程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言，如FORTRAN等。②面向?qū)ο箢惓绦蛟O(shè)計(jì)語(yǔ)言，如C++,JAVA等。③可視化程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言，如VisualC++、VisualBASIC等。④數(shù)據(jù)庫(kù)管理程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言，如Foxpro、Oracle等。⑤人工智能程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言，如LISP、PROLOG等。任何高級(jí)語(yǔ)言編寫的源程序必須通過(guò)語(yǔ)言處理程序(如編譯程序、解釋程序等)翻譯成機(jī)器語(yǔ)言程序(稱為目標(biāo)程序)，計(jì)算機(jī)才能執(zhí)行。3)工具軟件工具軟件又稱服務(wù)軟件，是開發(fā)和研制各種軟件的工具。常見工具軟件如下：(1)診斷程序。診斷程序又稱查錯(cuò)程序，用來(lái)診斷計(jì)算機(jī)各部件能否正常工作。如ROM自檢程序、RAM自檢程序等。(2)調(diào)試程序。調(diào)試程序用于對(duì)程序進(jìn)行調(diào)試，如DEBUG便是最簡(jiǎn)單的一種調(diào)試程序。(3)編輯程序。編輯程序主要用于輸入、修改、編輯程序或數(shù)據(jù)。2.應(yīng)用軟件用戶利用計(jì)算機(jī)以及它所提供的各種系統(tǒng)軟件，編制出來(lái)用于解決各種實(shí)際問(wèn)題的程序稱為應(yīng)用軟件。應(yīng)用軟件也可逐步標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化，以形成軟件包。所謂軟件包就是解決各種典型問(wèn)題的應(yīng)用程序組合。通常，人們要求微型計(jì)算機(jī)做的工作可能是很復(fù)雜的，因而指揮計(jì)算機(jī)工作的程序也就會(huì)很龐大，且很復(fù)雜。同時(shí)，一個(gè)計(jì)算機(jī)程序還要經(jīng)常修改與完善。因此，為便于閱讀、修改和相互交流，還必須對(duì)程序作必要的說(shuō)明，并整理出有關(guān)的資料。這些說(shuō)明和資料統(tǒng)稱為文檔，它們也是計(jì)算機(jī)軟件的一部分。10.2微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的總線10.2.1總線規(guī)范為使微機(jī)系統(tǒng)便于擴(kuò)展和維護(hù)，通過(guò)總線聯(lián)接的各種CPU模塊、存儲(chǔ)器模塊、I/O模塊能相互替代與組合，就必須使微機(jī)系統(tǒng)中的總線按照一定規(guī)范形成一種標(biāo)準(zhǔn)，稱為總線規(guī)范。目前在個(gè)人計(jì)算機(jī)中，使用最廣的總線有ISA、EISA、VL-BUS、PCI等。在工業(yè)控制微機(jī)系統(tǒng)中，使用最廣的總線有STD、ISA及PC-104等。此外，與磁盤等高速外設(shè)聯(lián)接的總線多采用SCSI總線接口。每種總線標(biāo)準(zhǔn)都有詳細(xì)的規(guī)范說(shuō)明，通常都有幾十萬(wàn)字的文檔，主要包括下列內(nèi)容：①機(jī)械結(jié)構(gòu)規(guī)范規(guī)定模板尺寸以及總線插頭，邊沿聯(lián)接器等規(guī)格及位置。②功能規(guī)范規(guī)定每個(gè)引腳信號(hào)的名稱與功能，并對(duì)各引腳信號(hào)間相互的作用及定時(shí)關(guān)系作出說(shuō)明。③電氣規(guī)范規(guī)定總線工作時(shí)信號(hào)的高低電平，動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)換時(shí)間、負(fù)載能力及最大額定值。在不同的總線標(biāo)準(zhǔn)中，信號(hào)線的數(shù)量和名稱雖有差異，但總體上大約包括下列幾類：①數(shù)據(jù)傳輸信號(hào)線，包括地址線、數(shù)據(jù)線及讀/寫控制信號(hào)線等。②中斷控制信號(hào)線，包括中斷請(qǐng)求線、中斷響應(yīng)線等。③總線仲裁信號(hào)線，包括總線請(qǐng)求線、總線許可線等。④其它信號(hào)線，包括系統(tǒng)時(shí)鐘線、復(fù)位線、電源線、地線等。10.2.2總線的性能指標(biāo)及總線接口電路

1.總線的性能指標(biāo)總線的主要功能是實(shí)現(xiàn)模塊之間的通信。通常，某一時(shí)刻會(huì)有一個(gè)以上模塊同時(shí)請(qǐng)求總線進(jìn)行信息傳輸。因而，實(shí)現(xiàn)一個(gè)總線信息的傳送過(guò)程可分解為請(qǐng)求總線、總線裁決、尋找目的地址、信息傳送及錯(cuò)誤檢測(cè)等幾個(gè)步驟進(jìn)行。其中信息傳送是影響總線通信暢通的關(guān)鍵因素，也是衡量總線性能的關(guān)鍵指標(biāo)，主要反映在如下幾方面。(1)總線定時(shí)協(xié)議。信息在總線上傳送必須遵守一定的定時(shí)規(guī)則，以便使信息從源端發(fā)送和從目的端接收能同步。通常定時(shí)協(xié)議有如下幾種：①同步總線定時(shí)。在這種定時(shí)規(guī)則下，由公共時(shí)鐘對(duì)信息傳送進(jìn)行控制。因而，公共時(shí)鐘聯(lián)接到所有模塊，使所有信息發(fā)送操作都在公共時(shí)鐘控制的固定時(shí)間發(fā)生，而不依賴于信息發(fā)送的源端和信息接收的目的端。②異步總線定時(shí)。在這種定時(shí)規(guī)則下，每一個(gè)信息傳送操作都由信息發(fā)送源(或信息接收的目的端)的特定跳變確定。③半同步總線定時(shí)。在這種定時(shí)規(guī)則下，信息傳送操作之間的時(shí)間間隔可以以公共時(shí)鐘周期的整數(shù)倍來(lái)變化，如ISA總線。(2)總線頻寬。總線頻寬是指總線本身所能達(dá)到的最高信息傳輸率，以兆字節(jié)/秒(MB/s)為單位來(lái)表示?？偩€頻寬受下列因素影響：①總線驅(qū)動(dòng)器及接收器的性能優(yōu)劣，在信息傳送中將引入不同的時(shí)滯；②總線布線的長(zhǎng)度將引起信息在總線上傳輸?shù)难訒r(shí)。長(zhǎng)度越長(zhǎng)，延時(shí)也越大；③連接在總線上的模塊數(shù)要與總線的負(fù)載能力匹配。若不匹配，便會(huì)引起信號(hào)畸變，連接在總線上的模塊數(shù)越多，信號(hào)產(chǎn)生的畸變?cè)酱?。ISA、EISA總線標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的總線時(shí)鐘(BCLK)頻率為6MHz~8.33MHz,但它們的最大頻寬分別為1666MB/s和33.32MB/s。(3)總線傳輸率?？偩€傳輸率是指系統(tǒng)在一定工作方式下總線所能達(dá)到的傳輸率。例如，若EISA總線時(shí)鐘為8.33MHz,當(dāng)它進(jìn)行8位存儲(chǔ)器存取時(shí)，一個(gè)存儲(chǔ)器存取周期最快為3個(gè)BCLK(總線時(shí)鐘)，則其總線傳輸率為2.78MB/s。當(dāng)EISA總線進(jìn)行32位突發(fā)(Burst)存取時(shí)，每一個(gè)存取周期只需要一個(gè)BCLK，則其總線傳輸率為33MB/s(這也是EISA總線的最大傳輸率)。2.總線接口電路總線接口電路用來(lái)實(shí)現(xiàn)信號(hào)間的組合及驅(qū)動(dòng)，以滿足總線信號(hào)線的功能及定時(shí)要求?？偩€傳送數(shù)據(jù)信息時(shí)，如果每次傳送都從發(fā)送地址信號(hào)開始，則傳送一個(gè)數(shù)據(jù)信息的周期就需幾個(gè)總線周期方能完成。因而這種情況下，總線傳輸率較低。如果總線以突發(fā)方式傳送數(shù)據(jù)信息，只有第一次傳送時(shí)需要發(fā)送地址信息，以后的地址信號(hào)是自動(dòng)線性增量的，即數(shù)據(jù)是成塊連續(xù)傳送，每傳送一個(gè)數(shù)據(jù)僅要一個(gè)總線時(shí)鐘。只有在這種情況下，總線才能達(dá)到最大傳輸率。然而，在組成系統(tǒng)時(shí)，不是每種CPU、每個(gè)模塊都能工作在突發(fā)方式下，如果互相傳送信息的兩個(gè)模塊中只有一個(gè)模塊有突發(fā)傳送信息功能，則總線不能實(shí)現(xiàn)突發(fā)傳送方式。只有兩個(gè)模塊同時(shí)具有突發(fā)傳送功能時(shí)，總線才能實(shí)現(xiàn)突發(fā)傳送方式。10.2.3系統(tǒng)總線ISA和EISAISA(IndustryStandardArchitecture)總線又稱PC-AT總線，是在IBM-PC總線基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的。IBM-PC總線是一個(gè)8位的開放結(jié)構(gòu)總線，是8088微機(jī)總線的綜合和凝聚體，總線連接器具有62個(gè)引腳。為了與80286、80386/80486高性能16/32位CPU兼容，1984年IBM公司在PC總線基礎(chǔ)上增加了一個(gè)36引腳的擴(kuò)展插座形成PC-AT總線，亦即ISA總線。它具有16位數(shù)據(jù)線、24位地址線、中斷線、支持16位DMA通道的信號(hào)線、等待狀態(tài)發(fā)生信號(hào)線及±5V、12V電源線等。工作頻率為8MHz，傳輸率最高為8MB/s。由于ISA總線從本質(zhì)上講是單板機(jī)上的I/O擴(kuò)展總線，它不能支持多CPU的并行處理，不存在多CPU共享資源，不存在也不需要總線仲裁。同時(shí)，由于ISA總線傳輸率較低，大大限制了高速CPU的處理速度。為解決這一問(wèn)題，IBM公司1987年在推出它的第一臺(tái)386微機(jī)系統(tǒng)時(shí)，使用了一種封閉的稱為MCA(微通道總線)的32位總線結(jié)構(gòu)。微通道總線采用10MHz總線時(shí)鐘，最大數(shù)據(jù)傳輸率可達(dá)20MB/s。1989年，COMPAQ、AST、HP等9家大公司聯(lián)合推出另一個(gè)32位總線標(biāo)準(zhǔn)——EISA(ExtendedIndustryStandardArchitecture)。EISA是一種開放的總線標(biāo)準(zhǔn)，它比MCA的進(jìn)步在于可以與ISA兼容。EISA的總線時(shí)鐘頻率為8MHz，最大傳輸率可達(dá)33MB/s。MCA和EISA總線都是一種具有主從特點(diǎn)的多處理器總線，并支持高速緩存技術(shù)。雖然MCA及EISA不具有多主CPU的并行處理能力，但可在一個(gè)主CPU控制下，實(shí)現(xiàn)多從處理器協(xié)調(diào)并行處理的功能，因而，它們都具有總線仲裁功能。EISA是一種智能化總線，它支持突發(fā)方式傳輸，對(duì)多達(dá)6個(gè)的總線主控設(shè)備實(shí)行智能管理，有自動(dòng)配置功能，無(wú)需DIP開關(guān)。10.2.4局部總線VL-BUS和PCI1.VL-BUS為解決系統(tǒng)總線傳輸信息速度慢，影響系統(tǒng)性能提高的問(wèn)題，VESA(視頻電子協(xié)會(huì))與60家公司聯(lián)合推出了一個(gè)全開放局部總線標(biāo)準(zhǔn)VL-BUS。VL-BUS與CPU同步工作，其時(shí)鐘在頻率和相位上與CPU時(shí)鐘相同，為66MHz。但由于總線連接器電氣性能的限制，要求與其相連的外設(shè)接口時(shí)鐘頻率為40MHz。因而，數(shù)據(jù)為32位時(shí)，最大總線傳輸率為132MB/s。同時(shí)VL-BUS最多可支持3個(gè)總線主控器，并支持高速視頻控制器、硬盤控制器及局域網(wǎng)控制器等。此外，還支持對(duì)Cache的回寫。2.PCI總線1)PCI總線的特點(diǎn)(1)高性能。PCI總線的時(shí)鐘與CPU時(shí)鐘無(wú)關(guān)，頻率為33MHz?？偩€寬度為32位，可擴(kuò)展到64位，故其帶寬為132MB/s~264MB/s(這里B/s表示Byte/s)。PCI總線比VL-BUS優(yōu)越之處在于：①PCI總線支持無(wú)限讀寫突發(fā)方式，而VL-BUS實(shí)際上就是CPU總線，在486CPU系統(tǒng)中僅支持16個(gè)字節(jié)的讀突發(fā)方式；②PCI總線支持并發(fā)工作，使其總線上的外設(shè)可與CPU并發(fā)工作。通常，PCI控制器(或稱PCI橋路)有多級(jí)緩沖，CPU訪問(wèn)總線上的外設(shè)時(shí)，把一批數(shù)據(jù)寫入緩沖器中，當(dāng)這些數(shù)據(jù)逐個(gè)寫入PCI設(shè)備時(shí)，CPU可以執(zhí)行其它操作。顯然并發(fā)工作方式提高了微機(jī)系統(tǒng)的整體性能。(2)兼容性及擴(kuò)展性好。PCI總線可以與ISA、EISA、VL總線兼容，其性能指標(biāo)與CPU及時(shí)鐘無(wú)關(guān)。因而，PCI插卡是通用的，可插到任何一個(gè)有PCI總線的系統(tǒng)中。然而，由于實(shí)際上插卡上BIOS與CPU及操作系統(tǒng)有關(guān)，不一定能完全通用。但至少對(duì)同一類型CPU的系統(tǒng)能夠通用。例如，對(duì)80x86體系結(jié)構(gòu)的微機(jī)系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，不管是486CPU還是PentiumCPU，也不管是25MHz還是33MHz、50MHz等等，PCI插卡均可通用。PCI總線擴(kuò)展性好，若需將許多設(shè)備接到PCI總線上，可采用多PCI總線加以方便地?cái)U(kuò)展。

(3)主控設(shè)備控制數(shù)據(jù)交換。在PCI總線標(biāo)準(zhǔn)中，任何一次數(shù)據(jù)交換都由主控設(shè)備發(fā)起。通常，總線控制器就是主控設(shè)備。同時(shí)，總線上的插卡和其它設(shè)備也可作為主控設(shè)備。這與ISA總線是不同的，ISA總線通過(guò)DMA方式控制總線上數(shù)據(jù)交換，而PCI總線標(biāo)準(zhǔn)中沒有DMA方式。(4)自動(dòng)配置。ISA總線的插卡插入系統(tǒng)時(shí)需要設(shè)置開關(guān)和跳線槽。PCI總線的插卡可以自動(dòng)配置。一旦插卡插入系統(tǒng)，BIOS將根據(jù)讀到的關(guān)于該擴(kuò)展卡的信息，結(jié)合系統(tǒng)實(shí)際情況，為插卡分配存儲(chǔ)地址、端口地址、中斷和某些定時(shí)信息，免除了人工操作，做到了“plugandplay”(簡(jiǎn)稱pnp，“插入就能工作”)，隨著Windows95、OS/2、Warp等操作系統(tǒng)對(duì)即插即用的支持，PCI總線是多媒體個(gè)人計(jì)算機(jī)的優(yōu)選總線標(biāo)準(zhǔn)。(5)嚴(yán)格的規(guī)范。PCI總線標(biāo)準(zhǔn)對(duì)協(xié)議、時(shí)序、負(fù)載、電性能和機(jī)械性能指標(biāo)等均有嚴(yán)格規(guī)定。這方面它優(yōu)于ISA、VESA等總線，因而它的可靠性、兼容性均較好。(6)低價(jià)格。PCI總線接插件尺寸及插卡和主板尺寸均較小，因而價(jià)格低。(7)具有良好的發(fā)展前途。PCI總線標(biāo)準(zhǔn)在制定時(shí)就考慮到長(zhǎng)期應(yīng)用的問(wèn)題。例如，為達(dá)到節(jié)能，把支持3.3V的工作電壓放入規(guī)范中，且容許在過(guò)渡期使用一種通用卡，既可插到工作在5V的主板上，也可插到工作在3.3V的主板上。此外，通用卡既可在32位系統(tǒng)工作，也可在64位系統(tǒng)工作。顯然，這些特點(diǎn)是PCI區(qū)別于其它總線的獨(dú)到之處。表10.1個(gè)人計(jì)算機(jī)主要總線性能比較2)PCI總線的體系結(jié)構(gòu)和總線信號(hào)圖10.1PCI系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖圖10.2多PCI總線結(jié)構(gòu)表10.2PCI信號(hào)續(xù)表10.2.5工業(yè)控制機(jī)總線STD和PC/104總線

1.STD總線STD是英文“Standard”(標(biāo)準(zhǔn))的縮寫，常稱為通用標(biāo)準(zhǔn)總線。它于1978年設(shè)計(jì)完成，主要用于8位微處理器的工業(yè)控制系統(tǒng)，它共有56條引線，其中包括16條地址線，8條數(shù)據(jù)線，22條控制線(其中3條為雙向線)，10條電源線(其中6條為邏輯電源線，4條為輔助電源線)。隨著微處理器技術(shù)的發(fā)展，STD總線不斷改進(jìn)，現(xiàn)已能和16位機(jī)及32位機(jī)兼容。STD總線和大多數(shù)總線一樣，所有的數(shù)據(jù)線和地址線都是三態(tài)隔離式的。控制線包括對(duì)存儲(chǔ)器、I/O設(shè)備、總線進(jìn)行訪問(wèn)，以及進(jìn)行中斷處理和CPU操作的控制線。STD總線的56根信號(hào)線使用56個(gè)引腳(雙28引腳)的邊緣連接式插座，一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)總線母板構(gòu)成的STD總線系統(tǒng)，允許任一模板插入插槽。STD模板采用緊湊和廉價(jià)的小板結(jié)構(gòu)，尺寸為114.3×165.1mm2。小板結(jié)構(gòu)便于按功能劃分模板，提供了較大的設(shè)計(jì)靈活性，使故障查找及維修方便。由于STD總線的所有信號(hào)線定義明確，它消除了常見的定義混亂現(xiàn)象，是設(shè)計(jì)考慮較為周到的一種總線。它的適應(yīng)性也好，能與任何通用的8位微處理器(如8051、8080A、8085、Z80、M6800等)及8086/8088、80186、80286、MC68000等16位微處理器及80386、80486、MC68030等32位微處理器相配。目前在工業(yè)控制機(jī)領(lǐng)域中是一種最為流行的總線標(biāo)準(zhǔn)。特別是以MCS-51單片機(jī)組成的STD工控機(jī)系統(tǒng)應(yīng)用最廣。STD總線的新進(jìn)展在于以全CMOS工藝制做的低功耗模板允許寬的溫度范圍，擁有豐富的智能I/O卡、高速圖形卡、與以太網(wǎng)相連的網(wǎng)卡，以及高集成度的支持芯片系列等，并配有與DOS完全兼容的嵌入式操作系統(tǒng)，BIOS開發(fā)工具及豐富的實(shí)用程序和應(yīng)用軟件等，使STD總線微機(jī)系統(tǒng)正在演變成真正的工業(yè)控制機(jī)系統(tǒng)。2.PC/104總線PC/104總線1990年由美國(guó)AMPRO公司推出，并聯(lián)合幾十家公司成立了PC/104協(xié)會(huì)。PC/104是一個(gè)袖珍的嵌入式PC總線標(biāo)準(zhǔn)，也稱為PC總線(IEEEp996)的推薦擴(kuò)展版，其總線間互連使用了104個(gè)信號(hào)線(一個(gè)64針連接器，一個(gè)40針連接器)，并在軟硬件方面完全與PC總線兼容。它與PC總線間的差別有如下幾點(diǎn)：①特別小的尺寸(3.6×3.8英寸)，以適應(yīng)嵌入式的要求。②獨(dú)特的自重疊式結(jié)構(gòu)，消除了母板的消耗。③總線驅(qū)動(dòng)只要求6mA，功耗低，僅需1~2W的功耗。PC/104總線的典型應(yīng)用包括測(cè)試設(shè)備、數(shù)據(jù)采集及控制子系統(tǒng)、醫(yī)療儀器、智能售貨機(jī)等，充分體現(xiàn)了“嵌入式”的優(yōu)越性。然而，試圖用PC/104總線完全取代STD總線及PC總線是不可取的，因?yàn)楣た貦C(jī)的特點(diǎn)是要求豐富的工業(yè)I/O口，包括各種信號(hào)調(diào)理功能，完全依賴PC/104解決工業(yè)I/O口的連接問(wèn)題是十分困難的。應(yīng)該說(shuō)，PC/104總線和STD總線及PC總線是一種互補(bǔ)結(jié)構(gòu)。PC/104總線的突出特點(diǎn)是“嵌入式”,因而它更大的用途是作為夾層總線用于各種其它總線及單板計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中。XYCOM公司已把PC/104用在了VME-AT上。3.USB及IEEE1394(FireWire)1)USBUSB主要用于中低速外設(shè)與主機(jī)的連接，數(shù)據(jù)傳輸速率最高可達(dá)12MB/s。它具有較強(qiáng)的連接能力，能以很低的開銷同時(shí)連接多種外設(shè)，如鼠標(biāo)、掃描儀、操縱桿、鍵盤和圖形輸入板等，將來(lái)還可連接DVD、CD-ROM、數(shù)字視頻和數(shù)字相機(jī)、硬盤驅(qū)動(dòng)器等，最多可將127個(gè)外設(shè)以菊花鏈形式連接到同一系統(tǒng)上。菊花鏈的連接方式示于圖10.3，其特點(diǎn)是簡(jiǎn)單。多個(gè)設(shè)備共享總線請(qǐng)求/給予線，因而需要的控制線數(shù)目與主設(shè)備數(shù)目無(wú)關(guān)。控制線較少，并且在系統(tǒng)中增加新設(shè)備很容易，可加入到菊花鏈中的任意位置。菊花鏈連接方式的缺點(diǎn)是，各主設(shè)備的優(yōu)先權(quán)由它離中央仲裁器的位置決定，公平性差。圖10.3菊花鏈2)IEEE1394IEEE1394(火線)是用于傳送動(dòng)畫數(shù)據(jù)的高速總線接口標(biāo)準(zhǔn)，具有160MB/s、200MB/s和400MB/s3種傳輸速率，最高可達(dá)1GB/s以上的傳輸速率。IEEE1394最多可以把63個(gè)外設(shè)以菊花鏈的形式連接到同一系統(tǒng)中。10.3微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的常用外部設(shè)備10.3.1外存儲(chǔ)器1.軟磁盤(FlexibleDisk)軟磁盤存儲(chǔ)器(簡(jiǎn)稱軟盤)是用磁性材料編碼，由軟盤、軟盤驅(qū)動(dòng)器(FlexibleDiskDriver:FDD)和軟盤控制器適配卡組成。軟盤必須插入軟盤驅(qū)動(dòng)器，由接觸式磁頭對(duì)軟盤上的信息進(jìn)行讀寫?？刂破鬟m配卡是軟盤驅(qū)動(dòng)器與主機(jī)的接口。軟盤按尺寸可分為5.25英寸和3.5英寸兩種；按存儲(chǔ)面數(shù)和存儲(chǔ)信息的密度又可分為單面單密度(SS，SD)、單面雙密度(SS，DD)、雙面單密度(DS，SD)、雙面雙密度(DS，DD)、單面高密度(SS、HD)和雙面高密度(DS，HD)。這種大容量軟盤是：(1)ZIP(Zipdrive):存儲(chǔ)容量100MB，具有硬盤的性能，采用硬盤驅(qū)動(dòng)器的非接觸式磁頭，速度超過(guò)軟盤20倍；可以無(wú)限擴(kuò)容，每擴(kuò)充一次增加100MB容量，易用性好，所配備的ZIPTools管理軟件能方便地管理、查找信息、復(fù)制備份；兼容性好，可兼容Win95、Win3.x、WinNT等。其缺點(diǎn)是與FDD(軟盤驅(qū)動(dòng)器)不兼容。(2)LS-20:存儲(chǔ)容量為120MB，與現(xiàn)有FDD具有互換性，采用接觸式磁頭，它的數(shù)據(jù)傳輸速率較低，僅為目前FDD工作速度的3倍。(3)UHC(UltraHighCapacity):存儲(chǔ)容量為128MB，與現(xiàn)有FDD有互換性且數(shù)據(jù)傳輸速度高，也采用硬盤的非接觸式磁頭，其工作速度是FDD的十多倍。2.硬磁盤(HardDisk)硬磁盤存儲(chǔ)器(簡(jiǎn)稱硬盤)由若干硬盤片組成，并由硬盤驅(qū)動(dòng)器(HardDiskDriver:HDD)驅(qū)動(dòng)，通常固定在計(jì)算機(jī)機(jī)箱內(nèi)。硬盤的容量比軟盤大得多，采用非接觸式磁頭對(duì)硬盤上的信息進(jìn)行讀寫，存取信息的速度要快得多。早期生產(chǎn)的硬盤，其容量只有5MB、10MB和20MB，目前生產(chǎn)的硬盤容量一般在120MB以上，達(dá)到幾百M(fèi)B或幾個(gè)GB。硬盤數(shù)據(jù)傳輸速率的高低主要取決于磁頭的讀寫速度、接口類型及總線速度。磁頭的讀寫速度與采用何種磁頭技術(shù)有關(guān)，也與硬盤主軸轉(zhuǎn)速有關(guān)。常見的硬盤主軸轉(zhuǎn)速有4500r/min、5400r/min和7200r/min。PC機(jī)中多采用溫徹斯特硬盤，接口類型有IDE、EIDE和SCSI等。IDE(IntegratedDriveElectronics)接口的硬盤最大容量為528MB，最大突發(fā)數(shù)據(jù)傳輸率為8.33MB/s，最多只能掛接兩個(gè)硬盤。EIDE(TheEnhancedIDE,增強(qiáng)型IDE)接口的硬盤最大容量可達(dá)8.4GB，一個(gè)系統(tǒng)可掛接4臺(tái)設(shè)備(這些設(shè)備可以是符合ATAP1標(biāo)準(zhǔn)的硬盤，CD-ROM和磁帶機(jī)等低速設(shè)備)，最高數(shù)據(jù)傳輸速度可達(dá)166MB/s。1998年出現(xiàn)的以UltraDMA/33作為連接內(nèi)置式HDD的EIDE傳輸方式，其傳輸速率可達(dá)33MB/s，是前者的兩倍，并且硬盤和內(nèi)存交換信息采用DMA方式，CPU不直接參與讀寫操作，可同時(shí)進(jìn)行其它處理。SCSI是一種智能化接口，特別適合于并發(fā)數(shù)據(jù)的請(qǐng)求處理。與IDE或EIDE接口相比，SCSI接口提供了更強(qiáng)大的擴(kuò)充能力。一塊SCSI適配器可掛接7個(gè)不同的外設(shè)(如硬盤、光盤、磁帶機(jī)等)。UltraSCSI接口可望得到普及，其數(shù)據(jù)傳輸速率可達(dá)40MB/s。1997年年底，昆騰公司宣布推出BigfoolTX系列HDD最高檔產(chǎn)品，容量達(dá)12GB，轉(zhuǎn)速為4000r/min，具有快速順序存儲(chǔ)性能和高度可靠性。3.光盤與軟盤相比，光盤具有容量大、保存時(shí)間長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)，因而光盤作為外存儲(chǔ)器已越來(lái)越廣泛。微機(jī)中采用的光盤主要有3種：只讀性光盤、一次寫入性光盤和可擦除性光盤。其中應(yīng)用最廣的是只讀性光盤。只讀性光盤(CD-ROM)只能讀出信息，不能寫入信息。光盤上已有的信息是在制造時(shí)由廠家根據(jù)用戶要求寫入的。寫好后永久保留在光盤上。CD-ROM中的信息要通過(guò)光盤驅(qū)動(dòng)器才能讀取，其存儲(chǔ)容量為650MB，可用來(lái)存儲(chǔ)系統(tǒng)軟件、百科全書、文獻(xiàn)資料、圖書目錄等。在多媒體計(jì)算機(jī)中，CD-ROM成為標(biāo)準(zhǔn)配置。CD-ROM的數(shù)據(jù)傳輸率可分單速、倍速、4速、8速、16速等。目前向CD-ROM挑戰(zhàn)的是DVD(DigitalVideoDisk)-ROM，它和CD-ROM外觀一樣，但存儲(chǔ)容量卻高達(dá)4.7GB,并且可以讀CD-ROM格式的光盤。DVD-ROM有可能取代CD-ROM。10.3.2輸入設(shè)備1.鍵盤鍵盤由一組按陣列方式裝在一起的按鍵開關(guān)組成，每按下一個(gè)鍵就相當(dāng)于接通了一個(gè)相應(yīng)的開關(guān)電路，把該鍵的一個(gè)代碼通過(guò)接口送入計(jì)算機(jī)，于是計(jì)算機(jī)就根據(jù)鍵盤代碼執(zhí)行相應(yīng)的操作。目前微型計(jì)算機(jī)配置的鍵盤共有101個(gè)鍵，分4個(gè)區(qū)。1)主鍵盤區(qū)2)小鍵盤區(qū)3)功能鍵區(qū)4)編輯鍵區(qū)2.鼠標(biāo)器鼠標(biāo)器可方便、準(zhǔn)確地移動(dòng)光標(biāo)進(jìn)行定位，它是一般窗口軟件和繪圖軟件的首選輸入設(shè)備。通常，當(dāng)使用鼠標(biāo)器的軟件系統(tǒng)啟動(dòng)后，在計(jì)算機(jī)的顯示屏幕上就會(huì)出現(xiàn)一個(gè)形狀為一個(gè)箭頭的“指針光標(biāo)”。鼠標(biāo)器的基本操作有3種。1)移動(dòng)2)按擊3)拖曳10.3.3輸出設(shè)備1.顯示器表10.3常用顯示卡的主要指標(biāo)2.打印機(jī)

點(diǎn)陣打印機(jī)2)噴墨打印機(jī)3)激光打印機(jī)。10.4微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)舉例10.4.1386/486EISA微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)圖10.4使用82350芯片組構(gòu)成的386系統(tǒng)框圖10.4.2Pentium微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)1.主機(jī)板的結(jié)構(gòu)圖10.5PCCHIPSM520(VX)主機(jī)板布局圖2.主機(jī)板的工作原理圖10.6PCCHIPSM520(VX)主板的原理框圖3.外部設(shè)備奔騰微機(jī)的外部設(shè)備主要包括：高速硬盤(850MB~2.1GB)，通過(guò)EIDE接口直接與PCI總線相連；PCI圖形加速卡(顯示適配器)用來(lái)連接SVGA彩色顯示器；兩個(gè)軟盤驅(qū)動(dòng)器(3.5/1.44MB和525/1.2MB各一個(gè))通過(guò)34芯扁平電纜連至主板上FDC插座；并行打印機(jī)通過(guò)25芯電纜連至主板上LPT插座。由上述可知，奔騰微機(jī)中采用數(shù)據(jù)傳輸率高達(dá)264Mbit/s的同步型總線PCI，以適應(yīng)Windows環(huán)境下對(duì)提高圖形顯示速度的要求，并適應(yīng)大容量硬盤對(duì)高速數(shù)據(jù)傳輸?shù)囊蟆?/p>

4.顯示器與鍵盤奔騰微機(jī)采用PCI顯示卡及SVGA型60Hz逐行掃描彩色顯示器，分辨率為1024×768或更高。當(dāng)需要更換顯示卡或顯示器時(shí)，應(yīng)對(duì)BIOS的有關(guān)參數(shù)(存放于CMOS中)進(jìn)行重新設(shè)置。奔騰微機(jī)中的鍵盤與PC/AT機(jī)兼容，采用101鍵或102鍵或104鍵，并由8048單片機(jī)實(shí)現(xiàn)鍵掃描及控制，并將鍵值送主機(jī)，從而完成鍵盤命令的執(zhí)行。10.5多媒體計(jì)算機(jī)簡(jiǎn)介10.5.1多媒體計(jì)算機(jī)及其應(yīng)用1.什么是多媒體機(jī)計(jì)算機(jī)多媒體是英文“Multimedia”一詞的譯文，其核心詞是媒體。在計(jì)算機(jī)學(xué)科中，“媒體”一詞主要有兩層含義，一種含義是指信息的物理載體，如穿孔卡片、磁盤片、磁帶、打印紙等；另一種含義是指信息的表現(xiàn)形式(或者說(shuō)傳播形式)，例如文字、聲音、圖像、動(dòng)畫等都是信息表現(xiàn)的媒體。多媒體計(jì)算機(jī)中所說(shuō)的媒體，是指后者而言，即計(jì)算不僅能處理文字、數(shù)據(jù)之類的信息媒體，而且還能處理聲音、圖形、電視圖像等其他各種不同形式的信息媒體。2.多媒體計(jì)算機(jī)的組成1)多媒體計(jì)算機(jī)的硬件圖10.7多媒體個(gè)人計(jì)算機(jī)的硬件組成

多媒體計(jì)算機(jī)產(chǎn)品目前主要有兩種：多媒體工作站和多媒體PC機(jī)。其硬件的指標(biāo)為：·80386SX以上的處理器，主頻≥16MHz，2MB以上內(nèi)存；·30MB以上的硬盤(越大越好)；·VGA顯示器(16色，最好256色)；·聲音卡(8位以上的AD/DA量化精度，11.025kHz以上的采樣頻率，帶有MIDI音樂(lè)合成器，占用CPU開銷≤20%)；·CD-ROM驅(qū)動(dòng)器(平均訪問(wèn)時(shí)間≤1s,數(shù)據(jù)傳輸速率≥150KB/s,占用CPU開銷≤40%，可播放數(shù)字音響)。·中央處理器應(yīng)高于25MHz的486SX，內(nèi)存≥4MB;·160MB以上的硬盤；·VGA顯示器(640×480,65536色)；·聲音卡(16位的量化精度，44.1kHz采樣頻率，帶有8音符復(fù)音的MIDI音樂(lè)合成器，支持CD-ROMXA聲頻功能，支持IMA推薦的ADPCM算法)；·CD-ROM驅(qū)動(dòng)器(平均訪問(wèn)時(shí)間為0.4s,數(shù)據(jù)傳輸速率達(dá)300KB/s，符合CD-ROMXA規(guī)范)。·視頻處理功能：在40%CPU帶寬的情況下每秒可傳輸12M像素。2)多媒體計(jì)算機(jī)的軟件圖10.8多媒體計(jì)算機(jī)軟件環(huán)境3.多媒體計(jì)算機(jī)的應(yīng)用與前景多媒體計(jì)算機(jī)的應(yīng)用領(lǐng)域有5個(gè)，它們是：工作領(lǐng)域。(2)信息領(lǐng)域。(3)教育領(lǐng)域。(4)創(chuàng)作領(lǐng)域。(5)娛樂(lè)領(lǐng)域。10.5.2多媒體信息的存儲(chǔ)載體——CD-ROM1.多媒體信息的光存儲(chǔ)技術(shù)光盤在解決計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)量問(wèn)題上，是一次突破，為信息技術(shù)帶來(lái)一場(chǎng)革新。和磁盤相比，光盤的主要優(yōu)越性有：(1)存儲(chǔ)信息量大。(2)記錄介質(zhì)磨損小，受環(huán)境污染的影響小。(3)存取速度快。(4)光盤將文、圖、聲、像融為一體，是全新的多媒體交互式信息載體，它對(duì)周圍世界的記錄與再現(xiàn)更加接近我們的直接感受。(5)單位成本低。圖10.9CD-ROM工作原理2.CD-ROM驅(qū)動(dòng)器的性能規(guī)格(1)容量。所有CD-ROM光盤容量都是相同的，根據(jù)其模式的不同，容量可以是500多兆字節(jié)或600多兆字節(jié)兩種。由于盤上有些區(qū)域不一定使用，再加之容量的計(jì)算方法及單位不同，因此不同產(chǎn)品資料關(guān)于容量的數(shù)據(jù)并不完全一致。(2)數(shù)據(jù)傳送速率。每秒153KB。雙倍速率驅(qū)動(dòng)器的數(shù)據(jù)傳送速率為306KB/s，更高速率的驅(qū)動(dòng)器也已研制開發(fā)成功。(3)訪問(wèn)時(shí)間。平均為500ms，最大為1000ms。(4)誤碼率。一般為1/1012~1/1016。采用復(fù)雜的糾錯(cuò)編碼可以使誤碼率降低。(5)音頻輸出。CD-ROM驅(qū)動(dòng)器一般都有音頻輸出，以便播放激光唱片。音頻輸出信號(hào)一方面送到聲音卡進(jìn)行處理，同時(shí)在面板上裝有耳機(jī)插孔以便監(jiān)聽。(6)體積。與5.25英寸的半高軟盤驅(qū)動(dòng)器外形尺寸相同(41mm×146mm×206mm)。(7)接口。CD-ROM驅(qū)動(dòng)器允許選擇PC總線或SCSI接口?？刂破骺梢杂脝为?dú)的一塊插卡，或者組合在聲音卡上以便節(jié)省一個(gè)總線插槽。10.5.3多媒體計(jì)算機(jī)的聲音信息處理

1.數(shù)字化聲音信息的獲取多媒體計(jì)算機(jī)中發(fā)出的聲音有兩種來(lái)源。一種是獲取法，即利用聲音獲取硬件將指定的聲音源所發(fā)出的聲音轉(zhuǎn)換成數(shù)字方式并經(jīng)過(guò)編碼后保存下來(lái)(生成聲音波形文件*.WAV)，輸出時(shí)再進(jìn)行解碼和數(shù)模轉(zhuǎn)換，還原成為原來(lái)的聲音波形。另一種是合成法，計(jì)算機(jī)通過(guò)一種專門定義的語(yǔ)言(MIDI文件*.MID中的MIDI消息)去驅(qū)動(dòng)一些預(yù)制的語(yǔ)言或音樂(lè)的合成器，借助于合成器將數(shù)字聲音信號(hào)還原成相應(yīng)的語(yǔ)言或音樂(lè)。1)聲音波形文件的生成采樣過(guò)程中直接影響聲音質(zhì)量的3個(gè)因素是：·采樣頻率。多媒體計(jì)算機(jī)中3個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的采樣頻率是44.1kHz、22.05kHz和11.025kHz。頻率越高，音質(zhì)越好。·量化精度。多媒體計(jì)算機(jī)中聲音采樣量化精度有8位和16位兩種，與A/D轉(zhuǎn)換器的位數(shù)相同。位數(shù)越多，對(duì)聲音的分辨率越高。·采樣的通道數(shù)。通常分單聲道和立體聲兩種。通道數(shù)越多，包含的信息量越大，聲音越豐滿，真實(shí)感越強(qiáng)。2)MIDI文件的生成MIDI是樂(lè)器數(shù)字接口(MusicalInstrumentDigitalInterface)的縮寫，它規(guī)定了電子樂(lè)器與計(jì)算機(jī)之間進(jìn)行連接的電纜與硬件方面的標(biāo)準(zhǔn)，以及電子樂(lè)器之間、電子樂(lè)器與計(jì)算機(jī)之間傳送數(shù)據(jù)的通信協(xié)議。MIDI聲音與波形聲音完全不同，它不是把音樂(lè)聲音的波形進(jìn)行采樣、量化和編碼，而是將電子樂(lè)器鍵盤的彈奏過(guò)程記錄下來(lái)。例如按了哪一個(gè)鍵，力有多大，時(shí)間有多長(zhǎng)等，這實(shí)際上就是樂(lè)譜的一種數(shù)字式描述，這種描述稱之為MIDI消息。當(dāng)需要再次播放這首樂(lè)曲時(shí)，只需要從相應(yīng)的MIDI文件中讀出MIDI消息，傳送給合成器生成所需要的樂(lè)器聲音波形，經(jīng)過(guò)放大后由揚(yáng)聲器輸出。3)CD唱片多媒體計(jì)算機(jī)的CD-ROM驅(qū)動(dòng)器可以播放CD唱片。CD唱片中的聲音信息可以來(lái)自于波形聲音，也可以來(lái)自于波形聲音與MIDI聲音的合成，并且是以專用的數(shù)字聲音格式CD-DA(CompactDiscDigitalAudio)存儲(chǔ)的。

2.聲音卡為了處理各種類型的數(shù)字化聲音信息，多媒體計(jì)算機(jī)中都包含有一個(gè)聲音處理硬件。在多媒體PC機(jī)中，它們大都以插卡的形式做成獨(dú)立的產(chǎn)品，俗稱“聲音卡”。聲音卡都有能對(duì)音頻信號(hào)進(jìn)行數(shù)字化后生成波形文件的功能，一般也都有MIDI接口。高檔聲音卡上還有專用芯片DSP和ASP。DSP(數(shù)字信號(hào)處理器)的功能是負(fù)責(zé)聲音的數(shù)字轉(zhuǎn)換、處理及命令的分配。ASP(高級(jí)信號(hào)處理器)負(fù)責(zé)執(zhí)行波形聲音信息的數(shù)字處理，進(jìn)行實(shí)時(shí)的高質(zhì)量的聲音壓縮及還原運(yùn)算。它們大大減輕了計(jì)算機(jī)的運(yùn)算量，提高了聲音處理的速度。聲音卡本身帶有許多軟件及工具，按功能分類，有聲音卡操作、語(yǔ)音合成、聲音編輯及處理、樂(lè)器模擬器4類。目前市場(chǎng)上各種聲音卡品種很多，性能不同，選購(gòu)時(shí)除考慮價(jià)格外，還必須注意下列兩點(diǎn)：·音質(zhì)。音質(zhì)的好壞，從直觀感覺，聲音是否悅耳、清晰。專業(yè)級(jí)聲音卡采樣頻率44.1kHz,16位雙聲道。音質(zhì)還取決于A/D、D/A以及濾波器等技術(shù)指標(biāo)。·兼容性。標(biāo)準(zhǔn)界面的兼容一直是計(jì)算機(jī)產(chǎn)品的重要內(nèi)容。產(chǎn)品過(guò)于獨(dú)特，必然導(dǎo)致支持軟件不足，用戶開發(fā)困難。除購(gòu)置卡時(shí)所帶的軟件外，還要看后備所能提供的軟件數(shù)量以及各種兼容卡的應(yīng)用軟件。10.5.4多媒體計(jì)算機(jī)的視頻信息處理1.數(shù)字圖像基礎(chǔ)計(jì)算機(jī)中的圖像是數(shù)字化的，通常有幾何圖形方法和位圖圖像法兩種描述方法。圖形法是用一組命令來(lái)描述生成圖形的過(guò)程和有關(guān)參數(shù)，主要用于工程制圖、廣告設(shè)計(jì)、裝潢圖案、地圖等領(lǐng)域。其優(yōu)點(diǎn)是可以分別處理圖上的各個(gè)物體，可以在屏幕上移動(dòng)、旋轉(zhuǎn)、放大、縮小、扭曲而不失真，不同的物體還可在屏幕上重疊并保持各自的特點(diǎn)，必要時(shí)仍可以分開。圖形法的缺點(diǎn)是處理比較復(fù)雜的圖形很煩瑣。位圖圖像法則是描述畫面中每一個(gè)像素的亮度、顏色等有關(guān)參數(shù)，適合表現(xiàn)包含大量細(xì)節(jié)(如明暗、顏色變化等)的類似于照片繪畫之類的畫面。采用圖像法進(jìn)行描述的數(shù)字圖像有以下主要的參數(shù)：·圖像尺寸。指圖像的大小，即水平方向上與垂直方向上所包含的像素個(gè)數(shù)。·圖像深度。圖像深度是指表示每個(gè)圖像的最大顏色數(shù)。單色圖像的深度為1位，4位可代表16色，8位可代表256色。如果深度為24位，顏色的數(shù)目就達(dá)224=1677萬(wàn)多種，稱之為真彩色。·圖像數(shù)據(jù)容量。一幅圖像數(shù)據(jù)容量可按下式進(jìn)行計(jì)算(以字節(jié)為單位)：圖像數(shù)據(jù)容量=圖像寬度×圖像高度×圖像深度/8多媒體計(jì)算機(jī)中涉及多媒體應(yīng)用時(shí)大多采用的是圖像法描述的圖像。2.多媒體計(jì)算機(jī)的圖像來(lái)源(1)直接購(gòu)置數(shù)字化的圖像?？梢源鎯?chǔ)在CD-ROM光盤、磁盤和磁帶上。(2)通過(guò)計(jì)算機(jī)和專門軟件創(chuàng)作所需要的圖像。(3)用掃描儀將照片或藝術(shù)作品掃描后得到數(shù)字圖像。(4)利用電視攝像機(jī)、錄放機(jī)等視頻設(shè)備來(lái)捕獲圖像。

3.圖像的采集和存儲(chǔ)輸入多媒體計(jì)算機(jī)的圖像可分為靜態(tài)圖像和動(dòng)態(tài)圖像。靜態(tài)圖像輸入不用過(guò)多地考慮輸入速度問(wèn)題，只需考慮分辨率、彩色精度和數(shù)字化后的數(shù)據(jù)量。對(duì)于動(dòng)態(tài)圖像，則還要著重考慮圖像的數(shù)字化速度和輸入計(jì)算機(jī)中的速度。對(duì)動(dòng)態(tài)圖像的輸入(來(lái)自于視頻設(shè)備)，往往需要專用的視頻捕捉卡。視頻捕捉卡的處理速度必須與視頻信號(hào)匹配。視頻信號(hào)的制式有許多種，對(duì)PAL制式的電視信號(hào)要求(1/25)秒完成1幀畫面的數(shù)字化和輸入，對(duì)NTSC制式的電視信號(hào)則要求(1/30)秒完成1幀畫面的數(shù)字化和輸入。數(shù)字化的圖像產(chǎn)生大量的數(shù)據(jù)，尤其是動(dòng)態(tài)圖像，數(shù)字化后的數(shù)據(jù)量大得驚人，這給計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)圖像帶來(lái)了困難，而且對(duì)圖像的顯示、傳輸速度等都帶來(lái)了更高的要求。盡管光存儲(chǔ)技術(shù)已使計(jì)算機(jī)外存容量激增，但與圖像數(shù)據(jù)量相比，存儲(chǔ)容量仍相差甚遠(yuǎn)。例如，以512×512的分辨率和24位彩色精度量化動(dòng)態(tài)電視畫面，每分鐘PAL制式的電視圖像產(chǎn)生的數(shù)據(jù)約為1200MB，即使光盤容量為600MB，一片光盤也只能存儲(chǔ)半分鐘的電視節(jié)目，顯然壓縮是必要的；如果要求達(dá)到每秒25幀的全動(dòng)態(tài)顯示要求，光盤的數(shù)據(jù)讀出速率必須達(dá)到20MB/s，以目前CD-ROM驅(qū)動(dòng)器的指標(biāo)(標(biāo)準(zhǔn)為150KB/s)而言，圖像數(shù)據(jù)必須壓縮才能實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)顯示。圖像數(shù)據(jù)的壓縮是完全可行的。圖像數(shù)據(jù)有很大的冗余度，特別是視頻圖像中相鄰兩幅畫面之間一般有很大的相關(guān)性。多媒體計(jì)算機(jī)中常用的圖像壓縮方法有兩類：(1)無(wú)失真壓縮方法：如預(yù)測(cè)編碼、哈夫曼編碼、二進(jìn)制算術(shù)編碼、游程長(zhǎng)度編碼等。(2)有失真壓縮方法：如離散余弦變換、離散K-L變換等。大多數(shù)常用的圖像壓縮標(biāo)準(zhǔn)，總是上述兩類方法的混合使用，例如靜止圖像壓縮標(biāo)準(zhǔn)JPEG和動(dòng)態(tài)圖像壓縮標(biāo)準(zhǔn)MPEG等。4.視頻卡數(shù)字視頻信息捕捉卡(VideoGrabber)是向多媒體計(jì)算機(jī)輸入視頻信息不可缺少的一個(gè)硬件。以PC機(jī)常用的視頻信息捕捉卡為例，其主要性能指標(biāo)為：·可支持3個(gè)視頻信號(hào)，從中選擇其一進(jìn)行輸入；·PAL/NTSC/SECAM等制式可選；·可在VGA顯示器上的一個(gè)可移動(dòng)、可改變大小的窗口中實(shí)時(shí)播放接受到的視頻信號(hào)；·可以在視頻圖像畫面上疊加計(jì)算機(jī)生成的文字與圖形；·可調(diào)節(jié)視頻圖像的色調(diào)、飽和度、亮度及對(duì)比度；·可隨時(shí)定格(凍結(jié))正在播放的視頻圖像，并選擇某種文件格式(如Targa、BMP、MMP、TIF等)進(jìn)行存儲(chǔ)；·提供聲音輸入輸出，可輸入和播放電視伴音。與數(shù)字視頻捕捉卡配套使用的還有下列兩種產(chǎn)品：·電視調(diào)諧卡(TVTurner)。它與相應(yīng)的軟件配合，可以在計(jì)算機(jī)屏幕上實(shí)現(xiàn)電視頻道的選擇，預(yù)置電視頻道或有線頻道，進(jìn)行音量、音色、音調(diào)的控制及色度、亮度、對(duì)比度的調(diào)節(jié)。一般可以兼容NTSC/PAL兩種制式，頻道數(shù)目多達(dá)幾十個(gè)甚至上百個(gè)，其輸出是標(biāo)準(zhǔn)的視頻信號(hào)，可與視頻捕捉卡配合使用，以捕獲來(lái)自天線的視頻信號(hào)?！る娨暰幋a卡(TVCoder)。此類產(chǎn)品很多，它用于將PC機(jī)上生成的文字、圖形、動(dòng)畫等轉(zhuǎn)換成視頻信號(hào)，輸出到普通的電視機(jī)或錄像機(jī)上進(jìn)行播放。多媒體PC機(jī)上的電視編碼卡要求能支持標(biāo)準(zhǔn)的VGA顯示方式及SVGA的640×480×256色的顯示方式。它還應(yīng)支持NTSC/PAL兩種制式，其輸出信號(hào)有復(fù)合視頻信號(hào)、S-Video信號(hào)可選，以利于連接不同的設(shè)備。與TVCoder配套的控制軟件則可讓用戶選擇視頻的標(biāo)準(zhǔn)，控制輸出信號(hào)的色彩、亮度及進(jìn)行某些特技處理。10.6微型計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)簡(jiǎn)介10.6.1概述一個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)由硬件和軟件兩大部分組成。硬件是正常運(yùn)行指令的物質(zhì)基礎(chǔ)，但純硬件只能稱為裸機(jī)，用戶直接使用這種計(jì)算機(jī)不僅不方便，而且機(jī)器利用率很低。軟件是建立在硬件基礎(chǔ)上的，是對(duì)硬件功能的擴(kuò)充和完善。在為裸機(jī)配置了各種軟件之后，便形成了一臺(tái)比裸機(jī)功能強(qiáng)得多、使用更方便的計(jì)算機(jī)，它不再是裸機(jī)的形象了，可以完成裸機(jī)無(wú)法完成