第二章多媒体计算机系统的组成

第二讲多媒体计算机系统的组成

一、概述

多媒体计算机系统硬件环境

二、常用的I/O设备

1.输入设备

（1）键盘

（2）鼠标器

(3)手写板

(4)磁卡设备

(5)IC卡设备

(6)条码设备

(7)图像扫描仪

(8)数字化仪

(9)触摸屏

（10）视频捕获卡

2.输出设备

（1）CRT显示器

（2）液晶显示器(LCD)

（3）等离子体显示器(PDP)

（4）显示卡

（5）绘图仪

（6）打印机

3.通信设备

（1）调制解调器

（2）网卡

（3）传真/通信卡

三、存储设备

对多媒体终端来说，存储设备的发展趋势是更大容量和更高速。

作为多媒体计算机的一个重要标志的光盘已经成为目前不可缺少的存储媒质(详细内容参见第二讲续)。

硬盘生产商通过一种称为反铁磁耦合介质（AFC）的硬盘涂层，使每个硬盘盘片上能够存放更多的数据。这种硬盘涂层中使用了被IBM称之为“仙尘”的钌元素。现在的大多数硬盘的存储密度为每平方英寸20GB，AFC硬盘的存储密度最终将能够达到这一数字的5倍。这就意味着，一块400GB的硬盘与普通80GB的硬盘体积大致相当。

在硬盘容量不断扩大的同时，半导体存储技术也在不断地推陈出新。

存储器主要以速度、功耗、价格、循环寿命和非易失性等指标衡量其水平。已有的多种半导体存储技术虽然已经可以满足一系列的应用，但随着信息技术发展，对存储技术提出了更高的要求。如果有一种存储技术能与硅基半导体工艺兼容，具有DRAM的高容量低成本、SRAM的高速度、Flash的数据非易失性、可靠性高、操作电压小、功耗将低是最理想的，而相变存储器是可以实现这一理想的存储技术。

相变存储器是一种新型的半导体存储技术，是加工到纳米尺寸的可逆相变材料，利用材料晶态时的低阻与非晶态时的高阻特性来实现存储的一种技术。由于低阻与高阻之间可以差6～7个数量级，在每个单元可以保持多个电阻状态，因此可实现多级存储功能。

与普通的Flash芯片相比，相变存储器内存的数据写入时间仅为0.002s，写入时的耗电量也不足Flash芯片的1/2。相变存储器广泛应用于移动电话、数码相机、MP3播放器、工业设备、移动存储卡以及其他手持设备等民用微电子领域，在航空航天、导弹系统等军用领域具有重要的应用前景。

存储技术：

NAS

SAN

DAS

IP存储

光存储

虚拟存储

四、USB设备

1.概述

USB（Universal Serial Bus）即通用串行总线，是由Compaq、DEC、IBM、Intel、Microsoft、NEC和Northern Telecom等公司为简化PC与外设之间的互连而共同研究开发的一种标准化连接器，它支持各种PC与外设之间的连接，还可实现数字多媒体集成。

USB接口的主要特点是：即插即用、可热插拔并具有自动配置能力，用户只要简单地将外设连接到USB总线中，PC就能自动识别和配置USB设备，而且带宽更大，增加外设时无需在PC内添加接口卡，多个USB集线器可相互传送数据，使PC可以用全新的方式控制外设。

B的硬件结构

USB采用四线电缆，其中两根是用来传送数据的串行通道，另两根为下游（Downstream）设备提供电源，对于高速且需要高带宽的外设，USB以全速12Mbps的传输数据；对于低速外设，USB则以1.5Mbps的传输速率来传输数据。USB总线会根据外设情况在两种传输模式中自动地动态转换。

USB系统采用级联星型拓扑，该拓扑由三个基本部分组成：主机（Host）、集线器（Hub）和功能设备。

B的软件结构

（1）USB总线接口

（2）USB系统

①主控制器驱动程序（HCD）

②USB设备类驱动程序(USBD)

③USB设备驱动程序

USB系统促进客户和功能间的数据传输，并作为USB设备的规范接口的一个控制点。USB 系统提供缓冲区管理能力并允许数据传输同步于客户和功能的需求。

（3）USB客户软件

B的数据流传输

（1）主控制器负责主机和USB设备间数据流的传输。

（2）USB支持四种基本的数据传输模式：控制传输、等时传输、中断传输及数据块传输。

①控制传输：外设与主机之间各种控制、状态、配置等信息的传输

②等时传输：周期性、时延和带宽有限、数传率不变的外设与主机间的数据传输

③中断传输：数据量小、无周期性、对响应时间敏感的外设与主机间的数据传输

④数据块传输：数据量很大的外设与主机间的数据传输

B的应用

（1）让计算机支持USB –安装USB连接卡

（2）让Windows系统支持USB –安装USB驱动程序

（3）让计算机连接更多的USB设备–安装USB集线器

B规范和产品

USB规范：

（1）按数据传输速度，USB可分为12MB/s和1.5MB/s两种规范。这两种规范除紧接外设

和所用电缆不同外，其它均相同。

⏹结点个数：127

⏹结点间距离：5米

⏹连接器：4针（信号：2针电源：2针）

⏹12Mb/s的连接对象：电话机、交换机、扬声器、扫描仪、打印机等。

⏹ 1.5Mb/s的连接对象：键盘、鼠标、调制解调器、操纵杆、指示笔等。（2）USB 2.0规范，其速度可达480Mbs，结点间距离可达近百米。

USB产品：

满足USB要求的外设有调制解调器、键盘、鼠标、光驱、游戏手柄、软驱、扫描仪、音箱等。

USB产品中应用最广泛的当属U盘。U盘即USB盘的简称，是闪存的一种，因此也叫闪存盘，是移动存储设备之一。其最大的特点就是：小巧便与携带、存储容量大、价格便宜。一般的U盘容量有64M、128M、256M、512M、1G、2G、4G等。

闪存盘是一种移动存储产品，可用于存储任何格式数据文件并便于随身携带。和其他任何存储行业一样，增大存储密度、缩小体积占用、提高读写速度是闪存技术进化的指导方向，而数码行业的激烈竞争和高速更新要求闪存业进行同步的变革。

闪存一般分为NOR型与NAND型两种，二者的区别很大。NOR型更像内存，有独立的地址线和数据线，所以读写速度很快，数据储存安全可靠，嵌入式系统、应用软件可以在上面直接运行，但它的存储容量相对较小，主要应用于手机、掌上电脑、无线通讯、网络通讯、数字机顶盒以及其他数字家电产品中

NAND型闪存的特点是存储容量比较大，但速度较慢、容易出错，故而难以满足装载关键软件的要求，只能用于各类数据的常规存储。数码相机、MP3播放器使用的闪存卡和作为移动存储设备的U盘所使用的便都是NAND型闪存。

提升工艺的代价高得惊人，从0.13微米到0.11微米、到90纳米、再到60纳米，每一步工艺转换都需要花费数十亿美元的巨额资金，即便是实力雄厚的半导体业巨头也都难以承受，制造出的高容量显存价格也是居高不下。

基于此，有公司提出了向空间扩展的三维存储技术，而新提出的三维存储芯片则是一套低成本、高收益的方案，采用这项技术，无需升级工艺就能够轻易实现超大容量，其关键就在于三维存储的多层电路机制。

五、数字摄像设备

D和CMOS

2.数字摄像头

3.数码相机

4.数字摄像机