多媒体技术基础及应用-第2讲-XX清华大学出版社

多媒体技术基础及应用15.1DVI系统5.2将多媒体和通讯功能集成到CPU芯片中第五章多媒体计算机硬件及软件系统结构2DVI系统获得Comdex91最佳展示奖

最佳多媒体产品奖DVI系统如何解决计算机综合处理声、文、图信息？一、DVI系统概述和总体结构3DVI系统解决计算机综合处理声、文、图信息：采用PLV(ProductLevelVideo)视频压缩编码算法设计了二个专用芯片

82750PB(PA)像素处理器

82750DB(DA)显示处理器482750LH主机接口门阵82750LVVRAM/SCSI/Capture

接口门阵82750LA音频子系统接口门阵设计制造了三块门阵电路5AVEAudiovideoEngineAVSSandAVKAVSS-------AudioVideoSub-System(DOS)AVK-------AudioVideoKernel(Windows)6DVI视频板DVI音响板DVI多功能板DVI系统由以下三部分组成（1型3块板）7二、DVI系统中的视频音频引擎(AVE)AVE--AudiovideoEngineActionMedia750ⅠActionMedia750Ⅱ8与I型DVI系统相比，它有如下几点改进：1.性能指标高82750PA82750PB82750DA82750DB92.使用了专门的门阵电路82750LH主机接口门阵82750LVVRAM/SCSI/Capture

接口门阵82750LA音频子系统接口门阵103.将多块处理板变成一块处理板。占用一个PC插槽11视频音频引擎(AVE)视频子系统音频子系统视频音频总线1213一.视频子系统功能组成工作原理核心14视频子系统功能：视频信号的压缩编码和解码视频信号处理视频信号的显示15视频子系统组成：82750PB像素处理器(视频信号处理)82750DB显示处理器(视频信号的显示)VRAM(压缩编码和解码)16工作原理：视频---PLV压缩算法（由像素处理器执行）---VRAM里存放微程序。

17PLV压缩算法ProductLevelVideo从CE公司购买的18一.视频子系统功能组成工作原理核心19核心：VRAM像素处理器82750PB显示处理器82750DB20视频音频引擎(AVE)视频子系统音频子系统视频音频总线21二.音频子系统功能组成工作原理核心部件22二.音频子系统功能：音频信号编码的压缩和解压缩音频信号的处理(数字信号到模拟信号的转换、最后送到音频放大器和音响系统进行播放等)音频特技等

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二.音频子系统组成：DSP音频信号处理器、数字到模拟转换硬件模拟滤波器等2425二.音频子系统功能组成工作原理核心部件26音频子系统工作原理：音频压缩编码用ADPCM4E缺点：不符合国标(G.711/721/728/729)27二.音频子系统功能组成工作原理核心部件28核心部件：AD(AnalogDevice)公司生产的AD-210529视频音频引擎(AVE)视频子系统音频子系统视频音频总线30为了支持视频和音频子系统大量的基本数据必须在DVI的VRAM及DVI的其余设备之间传递.其余设备包括：外设，主机以及获取子系统。三.DVI总线、视频音频总线3132三个门阵VRAM82750像素处理器从图中可以看到，挂在总线上的有33三、DVI硬件系统的关键技术

——i750像素处理器和显示处理器DIV系统硬件系统结构的关键技术是视频和显示引擎。视频和显示引擎主要是由82750DB像素处理器，82750DB显示处理器以及视频RAM组成。34一）82750PB像素处理器82750PB像素处理器芯片面积为7.85*6.62mm2,共有31万个晶体管，采用132条腿扁平封装；可执行25M单周期指令；最大传输速度每50MB/s，它支持全屏幕30帧/s图像压缩和解压缩；同时还提供视频信号处理功能、纹理映射和屏幕变换效果。35总体结构36二）82750DB显示处理器和其他公司生产的CRTC有很多相似之处。功能组成：像素数据通道色差插值器YUV到RGB彩色变换矩阵VBUS控制器像素均衡器三个8位D/A转换器37四、AVSS和AVKDVI软件系统中的音频视频子系统---AVSS

AVK----AudioVideoKernel38395.1DVI系统5.2将多媒体和通讯功能

集成到CPU芯片中第五章多媒体计算机硬件及软件系统结构40一、集成设计原则

在这里集成的含义是指：在原有计算机体系结构中，如何增加下述新的功能。多媒体数据的获取多媒体数据的压缩和解压缩多媒体数据的实时处理和特技多媒体数据的输出和多媒体通信

41一）采用国际标准的设计原则标准化是产业成功的前提，为了使新型的计算机增加多媒体数据的获取、压缩和解压缩、实时处理和特技、输出和通信等功能，设计时必须采用国际标准。42二）多媒体和通信功能的单独解决变成集中解决43三）体系结构设计和算法相结合要求处理器具有如下特点：快速灵活的算术运算能力扩展的动态范围多操作数的同周期提取硬件的循环缓冲多个二维查找表（TD-LUT）无额外开销的循环和分支控制44四）把多媒体和通信技术作到CPU芯片中将多媒体和通信功能融合到CPU芯片中。融合方案分成两类：一类是多媒体和通信功能为主，融合CPU芯片原有的计算功能；另一类是以通用CPU计算功能为主,融合多媒体和通信功能。45二、多媒体处理器

—Mpact和Trimedia1996年世界上很多厂商推出了多媒体处理器,其中佼佼者是ChromaticResearch公司的Mpact,Philips公司的Trimedia,MicroUnity的MediaProcessor以及NvidiaNVI高度集成的多媒体加速器。

46一）Mpact多媒体处理器及PCI总线评价卡(EVB-101)1.Mpact芯片的功能和工作原理47Mpact多媒体处理器功能图48Mpact结构原理图49Mpact芯片内部结构由以下部件组成五个接口控制器一个多通道SRAMCPU50五个接口控制器存储器接口PCI总线接口视频接口显示接口外设接口51一个多通道SRAM4KB的SRAMSRAM上有8个通道4个为写通道4个为读通道52Mpact的CPU由四个ALU、一个运动估计单元（匹配和搜索算法）和指令解码控制器组成532.MpactPCI总线评价卡EVB-101工作原理图54RambusDRAM芯片结构RDRAM比VRAM快3-5倍DRAM快5-15倍553.Mpact的支撑软件Mediaware模块结构MRK56二）Trimedia芯片、参考板及其软件开发环境1.Trimedia处理器57TM-1000功能模块图58

TM-1000是Philips公司于1996年底推出的新一代媒体处理芯片（MediaProcessor）。它是一款针对实时处理音频、视频、图象和通讯数据流的通用微处理器，内部集成了一个极高性能的CPU，一些周边的I/O单元和协处理单元。综合运用内嵌DSP（DigitalSignalProcessing）的方案和通用CPU的高度可编程特性，使它以极高的性价比实现了高性能的多媒体功能。

592.Trimedia设计参考板框图60这块PCI多媒体板卡以Trimedia处理器为核心，配合以相应的输入输出芯片，组成了一个实时、高效的多媒体系统。它具有NTSC/PAL制视频输入端，与CCIR601兼容的视频输出，通常两路的立体声输入和输出，AC-36路中高品质立体声输出，调制解调器模块以及标准的PCI接口；另外配合相应的软件，它还可以完成各种复杂的视频和音频的压缩和解压缩。

61三、Phenix芯片和MMX技术将多媒体和通信功能融合到CPU芯片中，融合方案分成两类：一类是多媒体和通信功能为主，融合CPU芯片原有的计算功能；另一类是以通用CPU计算功能为主,融合多媒体和通信功能。62多媒体和通信功能集成CPU芯片内的另一类，是以通用CPU计算功能为主，融合多媒体和通信功能。它们的设计目标是与现有计算机系列兼容，融合多媒体和通信功能，主要用在多媒体计算机中。63两种方案——1

一种方案是采用标量处理器（ScalarEngine）和向量处理器（VectorEngine）或称阵列处理器（ArrayProcessor）或者是CPU和DSP（数字信号处理器)相结合的方法，设计全新结构的CPU。

64两种方案——1它们的典型产品是Motorola公司的Phenix芯片。它是把PowerPC的扩充核（标量处理器-ScalarEngine）和向量处理器（VectorEngine），集成在一个芯片中称为向量通讯处理器（VECOMP701）。

65两种方案——2另一种方案是在原有CPU基础上扩充多媒体和通讯的功能，它们的代表产品：

Sun公司的UltraSPARC-Ⅰ/ⅡCyrixMultimedia586HP公司的MAX-2Intel公司的MMX技术66一.Motorola公司Phenix芯片Phenix芯片把可扩展的PowerPC的核作为标量处理器和阵列处理器融合在一起,第一代的产品称为向量通信处理器——VEComP701。67VEComP701由两种类型的微处理器组成：一类是单片32位RISC标量处理；另一类是32个16位单指令多数据流（SIMD）并行操作的向量处理器。

68VEComP701结构框图69标量引擎向量引擎外设和系统接口70VEComP701详细的原理方框图71二.Intel公司的MMX技术1996年3月5日Intel公司首先对外公布了MMX技术。721.MMX技术的设计思想

MMX技术的开发者分析了大量多媒体和通信技术的应用软件，发现虽然它们是不同的应用领域，但在数据类型和计算方法方面有共性，它们只有简单的数据类型，定点的矩阵向量运算、局部的循环