多媒體技術(shù)基礎(chǔ)及應(yīng)用15.1DVI系統(tǒng)5.2將多媒體和通訊功能集成到CPU芯片中第五章多媒體計(jì)算機(jī)硬件及軟件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)2DVI系統(tǒng)獲得Comdex91最佳展示獎

最佳多媒體產(chǎn)品獎DVI系統(tǒng)如何解決計(jì)算機(jī)綜合處理聲、文、圖信息？一、DVI系統(tǒng)概述和總體結(jié)構(gòu)3DVI系統(tǒng)解決計(jì)算機(jī)綜合處理聲、文、圖信息：采用PLV(ProductLevelVideo)視頻壓縮編碼算法設(shè)計(jì)了二個專用芯片

82750PB(PA)像素處理器

82750DB(DA)顯示處理器482750LH主機(jī)接口門陣82750LVVRAM/SCSI/Capture

接口門陣82750LA音頻子系統(tǒng)接口門陣設(shè)計(jì)制造了三塊門陣電路5AVEAudiovideoEngineAVSSandAVKAVSS-------AudioVideoSub-System(DOS)AVK-------AudioVideoKernel(Windows)6DVI視頻板DVI音響板DVI多功能板DVI系統(tǒng)由以下三部分組成（1型3塊板）7二、DVI系統(tǒng)中的視頻音頻引擎(AVE)AVE--AudiovideoEngineActionMedia750ⅠActionMedia750Ⅱ8與I型DVI系統(tǒng)相比，它有如下幾點(diǎn)改進(jìn)：1.性能指標(biāo)高82750PA82750PB82750DA82750DB92.使用了專門的門陣電路82750LH主機(jī)接口門陣82750LVVRAM/SCSI/Capture

接口門陣82750LA音頻子系統(tǒng)接口門陣103.將多塊處理板變成一塊處理板。占用一個PC插槽11視頻音頻引擎(AVE)視頻子系統(tǒng)音頻子系統(tǒng)視頻音頻總線1213一.視頻子系統(tǒng)功能組成工作原理核心14視頻子系統(tǒng)功能：視頻信號的壓縮編碼和解碼視頻信號處理視頻信號的顯示15視頻子系統(tǒng)組成：82750PB像素處理器(視頻信號處理)82750DB顯示處理器(視頻信號的顯示)VRAM(壓縮編碼和解碼)16工作原理：視頻---PLV壓縮算法（由像素處理器執(zhí)行）---VRAM里存放微程序。

17PLV壓縮算法ProductLevelVideo從CE公司購買的18一.視頻子系統(tǒng)功能組成工作原理核心19核心：VRAM像素處理器82750PB顯示處理器82750DB20視頻音頻引擎(AVE)視頻子系統(tǒng)音頻子系統(tǒng)視頻音頻總線21二.音頻子系統(tǒng)功能組成工作原理核心部件22二.音頻子系統(tǒng)功能：音頻信號編碼的壓縮和解壓縮音頻信號的處理(數(shù)字信號到模擬信號的轉(zhuǎn)換、最后送到音頻放大器和音響系統(tǒng)進(jìn)行播放等)音頻特技等

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二.音頻子系統(tǒng)組成：DSP音頻信號處理器、數(shù)字到模擬轉(zhuǎn)換硬件模擬濾波器等2425二.音頻子系統(tǒng)功能組成工作原理核心部件26音頻子系統(tǒng)工作原理：音頻壓縮編碼用ADPCM4E缺點(diǎn)：不符合國標(biāo)(G.711/721/728/729)27二.音頻子系統(tǒng)功能組成工作原理核心部件28核心部件：AD(AnalogDevice)公司生產(chǎn)的AD-210529視頻音頻引擎(AVE)視頻子系統(tǒng)音頻子系統(tǒng)視頻音頻總線30為了支持視頻和音頻子系統(tǒng)大量的基本數(shù)據(jù)必須在DVI的VRAM及DVI的其余設(shè)備之間傳遞.其余設(shè)備包括：外設(shè)，主機(jī)以及獲取子系統(tǒng)。三.DVI總線、視頻音頻總線3132三個門陣VRAM82750像素處理器從圖中可以看到，掛在總線上的有33三、DVI硬件系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)

——i750像素處理器和顯示處理器DIV系統(tǒng)硬件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵技術(shù)是視頻和顯示引擎。視頻和顯示引擎主要是由82750DB像素處理器，82750DB顯示處理器以及視頻RAM組成。34一）82750PB像素處理器82750PB像素處理器芯片面積為7.85*6.62mm2,共有31萬個晶體管，采用132條腿扁平封裝；可執(zhí)行25M單周期指令；最大傳輸速度每50MB/s，它支持全屏幕30幀/s圖像壓縮和解壓縮；同時還提供視頻信號處理功能、紋理映射和屏幕變換效果。35總體結(jié)構(gòu)36二）82750DB顯示處理器和其他公司生產(chǎn)的CRTC有很多相似之處。功能組成：像素?cái)?shù)據(jù)通道色差插值器YUV到RGB彩色變換矩陣VBUS控制器像素均衡器三個8位D/A轉(zhuǎn)換器37四、AVSS和AVKDVI軟件系統(tǒng)中的音頻視頻子系統(tǒng)---AVSS

AVK----AudioVideoKernel38395.1DVI系統(tǒng)5.2將多媒體和通訊功能

集成到CPU芯片中第五章多媒體計(jì)算機(jī)硬件及軟件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)40一、集成設(shè)計(jì)原則

在這里集成的含義是指：在原有計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)中，如何增加下述新的功能。多媒體數(shù)據(jù)的獲取多媒體數(shù)據(jù)的壓縮和解壓縮多媒體數(shù)據(jù)的實(shí)時處理和特技多媒體數(shù)據(jù)的輸出和多媒體通信

41一）采用國際標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)計(jì)原則標(biāo)準(zhǔn)化是產(chǎn)業(yè)成功的前提，為了使新型的計(jì)算機(jī)增加多媒體數(shù)據(jù)的獲取、壓縮和解壓縮、實(shí)時處理和特技、輸出和通信等功能，設(shè)計(jì)時必須采用國際標(biāo)準(zhǔn)。42二）多媒體和通信功能的單獨(dú)解決變成集中解決43三）體系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和算法相結(jié)合要求處理器具有如下特點(diǎn)：快速靈活的算術(shù)運(yùn)算能力擴(kuò)展的動態(tài)范圍多操作數(shù)的同周期提取硬件的循環(huán)緩沖多個二維查找表（TD-LUT）無額外開銷的循環(huán)和分支控制44四）把多媒體和通信技術(shù)作到CPU芯片中將多媒體和通信功能融合到CPU芯片中。融合方案分成兩類：一類是多媒體和通信功能為主，融合CPU芯片原有的計(jì)算功能；另一類是以通用CPU計(jì)算功能為主,融合多媒體和通信功能。45二、多媒體處理器

—Mpact和Trimedia1996年世界上很多廠商推出了多媒體處理器,其中佼佼者是ChromaticResearch公司的Mpact,Philips公司的Trimedia,MicroUnity的MediaProcessor以及NvidiaNVI高度集成的多媒體加速器。

46一）Mpact多媒體處理器及PCI總線評價卡(EVB-101)1.Mpact芯片的功能和工作原理47Mpact多媒體處理器功能圖48Mpact結(jié)構(gòu)原理圖49Mpact芯片內(nèi)部結(jié)構(gòu)由以下部件組成五個接口控制器一個多通道SRAMCPU50五個接口控制器存儲器接口PCI總線接口視頻接口顯示接口外設(shè)接口51一個多通道SRAM4KB的SRAMSRAM上有8個通道4個為寫通道4個為讀通道52Mpact的CPU由四個ALU、一個運(yùn)動估計(jì)單元（匹配和搜索算法）和指令解碼控制器組成532.MpactPCI總線評價卡EVB-101工作原理圖54RambusDRAM芯片結(jié)構(gòu)RDRAM比VRAM快3-5倍DRAM快5-15倍553.Mpact的支撐軟件Mediaware模塊結(jié)構(gòu)MRK56二）Trimedia芯片、參考板及其軟件開發(fā)環(huán)境1.Trimedia處理器57TM-1000功能模塊圖58

TM-1000是Philips公司于1996年底推出的新一代媒體處理芯片（MediaProcessor）。它是一款針對實(shí)時處理音頻、視頻、圖象和通訊數(shù)據(jù)流的通用微處理器，內(nèi)部集成了一個極高性能的CPU，一些周邊的I/O單元和協(xié)處理單元。綜合運(yùn)用內(nèi)嵌DSP（DigitalSignalProcessing）的方案和通用CPU的高度可編程特性，使它以極高的性價比實(shí)現(xiàn)了高性能的多媒體功能。

592.Trimedia設(shè)計(jì)參考板框圖60這塊PCI多媒體板卡以Trimedia處理器為核心，配合以相應(yīng)的輸入輸出芯片，組成了一個實(shí)時、高效的多媒體系統(tǒng)。它具有NTSC/PAL制視頻輸入端，與CCIR601兼容的視頻輸出，通常兩路的立體聲輸入和輸出，AC-36路中高品質(zhì)立體聲輸出，調(diào)制解調(diào)器模塊以及標(biāo)準(zhǔn)的PCI接口；另外配合相應(yīng)的軟件，它還可以完成各種復(fù)雜的視頻和音頻的壓縮和解壓縮。

61三、Phenix芯片和MMX技術(shù)將多媒體和通信功能融合到CPU芯片中，融合方案分成兩類：一類是多媒體和通信功能為主，融合CPU芯片原有的計(jì)算功能；另一類是以通用CPU計(jì)算功能為主,融合多媒體和通信功能。62多媒體和通信功能集成CPU芯片內(nèi)的另一類，是以通用CPU計(jì)算功能為主，融合多媒體和通信功能。它們的設(shè)計(jì)目標(biāo)是與現(xiàn)有計(jì)算機(jī)系列兼容，融合多媒體和通信功能，主要用在多媒體計(jì)算機(jī)中。63兩種方案——1

一種方案是采用標(biāo)量處理器（ScalarEngine）和向量處理器（VectorEngine）或稱陣列處理器（ArrayProcessor）或者是CPU和DSP（數(shù)字信號處理器)相結(jié)合的方法，設(shè)計(jì)全新結(jié)構(gòu)的CPU。

64兩種方案——1它們的典型產(chǎn)品是Motorola公司的Phenix芯片。它是把PowerPC的擴(kuò)充核（標(biāo)量處理器-ScalarEngine）和向量處理器（VectorEngine），集成在一個芯片中稱為向量通訊處理器（VECOMP701）。

65兩種方案——2另一種方案是在原有CPU基礎(chǔ)上擴(kuò)充多媒體和通訊的功能，它們的代表產(chǎn)品：

Sun公司的UltraSPARC-Ⅰ/ⅡCyrixMultimedia586HP公司的MAX-2Intel公司的MMX技術(shù)66一.Motorola公司Phenix芯片Phenix芯片把可擴(kuò)展的PowerPC的核作為標(biāo)量處理器和陣列處理器融合在一起,第一代的產(chǎn)品稱為向量通信處理器——VEComP701。67VEComP701由兩種類型的微處理器組成：一類是單片32位RISC標(biāo)量處理；另一類是32個16位單指令多數(shù)據(jù)流（SIMD）并行操作的向量處理器。

68VEComP701結(jié)構(gòu)框圖69標(biāo)量引擎向量引擎外設(shè)和系統(tǒng)接口70VEComP701詳細(xì)的原理方框圖71二.Intel公司的MMX技術(shù)1996年3月5日Intel公司首先對外公布了MMX技術(shù)。721.MMX技術(shù)的設(shè)計(jì)思想

MMX技術(shù)的開發(fā)者分析了大量多媒體和通信技術(shù)的應(yīng)用軟件，發(fā)現(xiàn)雖然它們是不同的應(yīng)用領(lǐng)域，但在數(shù)據(jù)類型和計(jì)算方法方面有共性，它們只有簡單的數(shù)據(jù)類型，定點(diǎn)的矩陣向量運(yùn)算、局部的循環(huán)