Реферат: Разработка АРМ на основе персонального компьютера для дома

МПС РФ

РоссийскийГосударственный Открытый Технический Университет Путей Сообщения

КУРСОВОЙ ПРОЕКТ

по предмету«Организация ЭВМ, комплексов и систем»

<span Times New Roman",«serif»; mso-fareast-font-family:«Times New Roman»;mso-ansi-language:RU;mso-fareast-language: RU;mso-bidi-language:AR-SA">

Преподаватель:

д-р техн. наук,

проф. Самме Г.В.

Студент:

Егоров А.К.

Шифр: 98п/ВИСЖ-5967

<span Times New Roman",«serif»; mso-fareast-font-family:«Times New Roman»;mso-ansi-language:RU;mso-fareast-language: RU;mso-bidi-language:AR-SA">
Москва – 2002<span Times New Roman",«serif»;mso-fareast-font-family: «Times New Roman»;mso-ansi-language:RU;mso-fareast-language:RU;mso-bidi-language: AR-SA">
СОДЕРЖАНИЕ

                                                                                                                                             стр.

1.<span Times New Roman"">    

Задание на проектирование                                                     3

2.<span Times New Roman"">    

Изложение теоретических вопросов                                       4

2.1.Устройства ввода изображения                                                      4

2.2.Требования к ПК                                                                    5

2.3.Устройства вывода изображения                                          6

3.<span Times New Roman"">    

Описание принятых решений с обоснованием                       7

3.1.Выбор оборудования и конфигурации АРМ                       7

3.2.Выбор программного обеспечения                                       12

3.3.Установка и настройка АРМ                                                 14

<span Times New Roman",«serif»;mso-fareast-font-family:«Times New Roman»; mso-ansi-language:RU;mso-fareast-language:RU;mso-bidi-language:AR-SA">

1. Заданиена проектирование

Разработать автоматизированное рабочее место (АРМ) для работы свидеоизображением и его звуковым сопровождением на основе персональногокомпьютера (ПК) для дома. Данное АРМ должно обеспечивать ввод видеоизображенияи его звукового сопровождения в ПК, их обработку, редактирование, вывод навнешнее устройство (видеомагнитофон), а также сохранение полученных результатовна внешний носитель информации (CD-R/CD-RW диск).<span Times New Roman",«serif»; mso-fareast-font-family:«Times New Roman»;mso-ansi-language:RU;mso-fareast-language: RU;mso-bidi-language:AR-SA">

2.Изложение теоретических вопросов

Не секрет, что компьютерная техника в нашемсовременном мире предоставляет широкие возможности по решению как локальных,так и глобальных задач. Поскольку в поставленной задаче требуется разработатьвидео студию, рассмотрим некоторые специфические вопросы, связанные с даннымАРМ.

2.1. Устройства ввода изображения

Прежде всего, определим необходимое оборудование длярешения задач, связанных с вводом видеоизображения в ПК. Для этих целейиспользуются цифровые и аналоговые видеокамеры, видеомагнитофоны и видеоплееры.

Цифровые видеокамеры обладают небольшимигабаритами, высоким качеством записи изображения, помимо обычного видео и аудиовыхода имеют цифровой порт через который стыкуются с другими устройствами.Через этот порт они также могут получать команды управления, что существеннооблегчает работу при монтаже видео на ПК. Наряду с этими достоинствами естьодин существенный недостаток у АРМ с таким способом работы с изображениями.Поскольку изображение в ПК передается сразу в цифровом виде, то процесс записиготового результата после обработки на АРМ будет выглядеть так: компьютер –цифровая видеокамера – аналоговое устройство (видеомагнитофон), что неминуемоприведет к большей потере качества, чем запись сразу на аналоговое устройство.

Аналоговые видеокамеры обладают теми жевозможностями, что и цифровые модели, однако не имеют порта управления.Некоторые модели (например, Panasonicсерии M-ХХХХ) могутпроизводить съемку сразу на кассету формата VHS и дальнейшая перезапись с видеокамеры на видеомагнитофон, вэтом случае, не требуется.

Видеомагнитофоны помимо стандартных функцийвоспроизведения/записи изображения имеют дополнительные возможности(программируемая запись по таймеру, часы и т.д.). Как правило, качествокартинки у них намного лучше, чем у видеоплееров в силу того, что видео головокв видеомагнитофонах больше от 4-х и выше. Видеоплеер содержит их, как правило,только 2 и очень редко 4.

Для ввода и вывода аналогового видеосигнала в ПКнеобходимо использовать дополнительное устройство (блок) устанавливаемое внутрькомпьютера. Это устройство должно иметь поддержку аппаратного сжатиявидеоизображения и высококачественный захват картинки, а также возможность еевывода через аналоговый выход. Требования по сжатию изображения необходимыпоскольку, на сегодняшний день самые современные и скоростные носителиинформации большой емкости не обладают скоростью позволяющей сохранятьвидеоинформацию без ее паковки.

Для работы с цифровыми устройствами необходимстандартный универсальный порт IEEE1394. Этот порт разработан специально для подключения внешних устройств свысокой скоростью передачи данных (до 800Мб/сек). Внешне он очень похож на портUSB, однако, все-такиимеет некоторые внешние конфигурационные отличия. Полную спецификацию можнонайти в Интернете на сайте http://www.1394ta.org.

2.2. Требования к ПК

Поскольку получаемые изображения имеют большой объем(несколько Гб), требования к ПК в данном АРМ к оперативной памяти и объемужесткого диска должны быть велики, а поскольку обработка изображений достаточнотрудоемкий процесс, то и скорость центрального процессора должна быть тоже немалой.

Не менее важно использование современных блоков иузлов ПК с внедренными в них передовыми технологиями, такими как шина IDEATA 133, ОЗУ типа DDRAM 266MHz или RIMM и т.д. Это обеспечит максимальновозможную скорость и производительность АМР.

Особое внимание следует обратить на такие параметрыкак скорость записи/чтения, а также доступа к данным жесткого диска илинейность временных характеристик по всей его поверхности. В данном случае этипараметры играют огромную роль и влияют на конечный итог. Как показываетпрактика и многолетний опыт специалистов всего мира наилучших результатов можнодостичь установив в ПК два жестких диска и сконфигурировав систему такимобразом, чтобы операционная система была установлена на один жесткий диск, аоцифровка видео изображения производилась на другой.

При выборе конечной конфигурации ПК и его дальнейшейэксплуатации следует помнить, что на устойчивость работы системы влияют такиепараметры, как хорошее охлаждение устройств и блоков ПК, своевременное ирегулярное их техническое обслуживание (удаление пыли, смазка вентиляторовохлаждения и т.д.) и многое другое. Поскольку АРМ будет работатьпродолжительное время без перерыва (при создании видео файлов) необходимопредусмотреть систему автономного питания ПК — блок бесперебойного питания UPS (universalpowersupply). Он предотвратитпотерю данных при внезапных скачках напряжения сети питания, обеспечитвозможность сохранить промежуточные результаты на диск и корректно выключитькомпьютер в случае внезапного отключения сети переменного тока. Тем самым мызащитим чувствительные блоки АРМ от перегрузок по питанию и обеспечим болеедлительный срок его эксплуатации.

Стоит отметить также, что работа с изображениямитребует хорошего и качественного вывода информации на экран монитора, а такжеподдержки большой разрешающей способности, как самого монитора, так и видеокарты системного блока. Как правило, при работе с видео файлами используютразрешения 1280х1024 или 1600х1200 точек. Для того, чтобы можно было работатьдостаточно долго на АРМ и не чувствовать утомления глаз необходимо выбиратьмонитор с частотой регенерации экрана не ниже 75 Гц (вертикальная развертка).

Видео карта должна содержать не менее 64Mb внутренней памяти и иметьхорошее качество (четкость) изображения на больших разрешениях. К сожалениюбольшинство видео карт представленных на российском компьютерном рынке необладают этим свойством. В результате эти карты хотя и работают на разрешенияхдо 1900х1600 точек, но изображение не имеет четкости. Особенно это заметно натонких линиях при контрастном изображении (черная линия на белом фоне). Такжеимеется оттененный след справа от линий и букв, который отстает от основногоизображения на 1-2 мм. Этим свойством обладают видео карты малоизвестныхпроизводителей китайского производства в силу того, что себестоимостьпроизводства, а следовательно, и конечная розничная цена их не высока. По этомувыбор необходимо производить среди известных фирм таких как ASUStek, Gigabyte и т.д.

Звуковая карта должна тоже отвечать определеннымтехническим требованиям. Немалую роль играет ее собственный шум,чувствительность и максимальная частота дискретизации при оцифровке звука.Простые и дешевые звуковые карты, такие как ESS 1868/1869/1938, Yamaha 724, VIAAC97и даже Intel, а такжеинтегрированные на материнскую плату здесь явно не подходят, т.к. всеперечисленные карты и многие другие не обладают качественными характеристикамиуказанными выше. Максимальная частота дискретизации таких карт составляет 44100Гц, что для создания файлов формата MPEG 2 (DVD)хотя и приемлемо, однако не максимально допустимо. Этот формат допускаетпаковку звука с частотой дискретизации до 48000 Гц. Внутренний шум таких карттоже очень высок, что неминуемо скажется на качестве звукового сопровождения иналожит определенные ограничения при работе с ним.

3. Описание принятых решений с обоснованием

3.1. Выбор оборудования и конфигурации АРМ

Итак, мы подошли к самому главному – выборуконечного оборудования для создания домашней видео студии.

Начнем с устройств ввода/вывода изображения и ихподключения к ПК. Для подключения цифровой камеры нам потребуетсядополнительный универсальный порт IEEE1394. Для этого можно использоватьзвуковую карту Audigyфирмы Creative. Эта карта имеет встроенный порт IEEE1394, а поскольку ПК предназначен длядомашнего использования, то и сама карта послужит пользователю как хорошее икачественное устройство ввода и вывода звука.

Техническиехарактеристики звуковой карты CreativeAudigy™ Player:

— 32-битныйдвижок эффектов профессионального качества;

— поддержка в реальном времени цифровых эффектов, такихкак реверберация, наложение голосов, нормализация звука, сдвиг тональности,искажение звука по любому источнику;

— 32-х битное цифровое микширование звука с удалением шума из сигнала;

— аналого-цифровой и цифро-аналоговый преобразователь с частотойдискретизации 48 кГц;

— функция «автоочистки» удаляет шум и треск, возникающие привоспроизведении виниловых пластинок и магнитных кассет;

— высокоскоростное соединение с IEEE1394 совместимыми устройствами соскоростью до 400Мб/сек.;

— реалистичныйтабличный синтез;

— неограниченные размеры сэмпла, загружаемого в хост-память дляпрофессионального воспроизведения музыки (ограничены лишь объемом системнойпамяти);

— отношениесигнал/шум = 104дБ (А-взвешенный);

— перекрестные помехи (левый/правый и обратно) = -100дБ;

— общеегармоническое искажение + шум 1кГц (А-взвешенный) = 0.004 %.

Системныетребования звуковой карты:

— процессорIntel® Pentium® 266МГц, AMD® K6 300МГц или выше;

— материнская плата Intel®, AMD или 100% совместимая;

— 64 МБоперативной памяти (рекомендуется 128МБ);

— 600 МБсвободного дискового пространства;

— Windows® 98SE, Windows® 2000 илиWindows® Millennium Edition;

— свободныйPCI 2.1 совместимый слот половинной длины;

— свободныйсоседний слот для платы джойстика / MIDI;

— CD-ROMпривод для инсталляции программного обеспечения.

Дляработы с аналоговым видео изображением потребуется устройство, обладающее нетолько АЦП и ЦАП для преобразования видео сигнала, но и процессором егоаппаратной паковки в реальном режиме времени. Такими свойствами обладает видеобластер фирмы PinnacleSystemsGmbh. MiroVideo Studio DC 10 plus.

Техническиехарактеристики MiroVideoStudioDC10 Plus:

— частота кадров при видео захвате:                                   до25 (PAL),

до 30 (NTSC);

— разрешение видео захвата и воспроизведения                до768х576 YUV4:2:2;

— скорость передачи данных                                      до6Mb/сек.;

— компрессия                                                               Motion-JPEGс выбо-

ром сжатия от 3,5:1 до

43:1 при полном разре-

шении;

— видеовходы                                                              1RCA, 1 S-Video;

— видеовыходы                                                           1RCA, 1 S-Video;

— поддержкавидеостандартов                                   PAL, SECAM,NTSC;

— аппаратный стандарт подключения                        PlugandPlay32-bitPCI

Минимальные системные требования:

— процессор PentiumII™ совместимый 350MHzили быстрее;

— свободный PCIслот стандарта V2.1 или выше;

— 64MbОЗУ (128Mbрекомендуется);

— видео карта с поддержкой разрешения 800х600х16 бит(3D-акселератор рекомендуется);

— DirectX8.0 совместимые видео и аудио карты;

— 300Mbдля установки программного обеспечения;

— мышь;

— CD-ROM привод;

-<span Times New Roman"">        

Windows® 98, Windows® Millennium Edition.

-<span Times New Roman"">        

Посколькумы уже перешли к выбору компонентов ПК рассмотрим всю конфигурацию системногоблока подробно.

Конфигурациясистемного блока:

Процессор                                      AMDK7-1600+ AthlonXP

Материнскаяплата                         SoltekSL-75DRV5

ОЗУ                                                 DDRAM512Mb 266Mhz

НЖМД                                           

Системный                             Maxtor 20Gb IDE

Дополнительный                            Seagate 80GbBarracuda 4 IDE

НГМД                                             3,5”/1.44Mb

Видеокарта                                    NVidiaGeForce 4 MX440 Ti DDR 64Mb

Видеобластер                                MiroVideo StudioDC 10 plus

CD-ROM Drive                               NECCDD-RW 7800IDE

Звуковаякарта                               Creative Audigy™Player

Прежде всего базовая платформа системного блокавыбрана на процессоре К7 фирмы AdvancedMicroDevicesсемейства Athlon стактовой частотой 1400 MHz.Почему именно AMD? Поцелому ряду причин. На сегодняшний день в компьютерной индустрии существуютпроцессоры двух фирм-разработчиков заслуживающих особого внимания это IntelCorp. и AdvancedMicroDevicesInc. (AMD). По скоростным характеристикампроцессоры этих фирм практически не уступают друг другу – около 5% в пользу AMD. Однако в плане ценыразница между платформами Intel®Pentium 4® и AMDK7 Athlon с одинаковой тактовой частотойдостаточно «чувствительна» для частного пользователя и составляет около 15-20%и не в пользу Intel.

Материнская плата SoltekSL-75DRV5обладает весьма хорошими скоростными характеристиками при не высокой стоимости.Эта плата использует тип памяти DDRAM,внутренняя частота шины памяти до 300 MHz, встроенный контроллер IDE шины имеет два разъема для подключения 4-х устройств IDE (в общей сложности) иподдерживает стандарт ATA133, поддерживает все современные процессоры семейства AMDK7 вплоть до модели 2100+.Таким образом дальнейшую модернизацию АРМ можно провести путем замены толькоцентрального процессора на более быстрый и современный.

Выбор оперативной памяти типа DDRAM тоже имеет под собой достаточновеские основания – увеличение общей производительности ПК на 13-15% посравнению с ПК с памятью типа SD-RAM. Что касается ОЗУ типа RIMM, то она используетсятолько на платформе Intel®Pentium 4® и, какпоказывает практика, не оправдывает надежд по увеличению общейпроизводительности ПК. В свою очередь это самая дорогая на сегодняшний деньпамять, а в силу того, что она не получила широкого распространения, цены нанее снизятся еще не скоро.

Поскольку скорость обмена информацией с жесткимдиском (НЖМД) нам очень важна, а цена быстрых моделей НЖМД всегда быланесколько выше остальных, выберем один НЖМД со скоростью вращения шпинделя 5400об./мин. (Maxtor 20 GbIDE) как системный (его скорость неиграет особой роли), а второй  НЖМД соскоростью вращения шпинделя 7200 об./мин. (Seagate80GbBarracuda4 IDE) – для обработки видео изображения.

Выбирая видео карту необходимо учитывать тообстоятельство, что работа с видеоматериалами будет происходить на большихграфических разрешениях и высокой глубине цвета. Чтобы иметь такие возможностинеобходимо иметь большой объем видеопамяти и скоростной графический процессор(особенно в режиме 2D).Оптимальными характеристиками по цене, скорости и объему видеопамяти являютсявидео карты на основе графического процессора фирмы NVidiaGeForce 4 MX440 Ti с типом памяти DDRAM и объемом 64Mb. Производитель видео картыне особо важен – единственное, на что следует обратить внимание при выбореконкретной модели это качественная прорисовка линий и общая четкостьизображения по всему растру экрана монитора на больших разрешениях с большойчастотой.

Особо следует отметить выбор устройства записи CD-дисков. Цены на данныеустройства имеют достаточно большой диапазон (от $70 до $300). При относительномалой цене ($80) CD-приводNECCDD-RW7800IDE имеет хорошие характеристики (запись CD-R 16 скоростей, запись CD-RW 10скоростей, чтение 40 скоростей) и надежность.

Монитор для данной АРМ необходимо выбирать не ниже17" поскольку работа будет вестись на больших разрешениях. Такженеобходимо учесть и величину точки растра экрана. Чем она меньше, тем четче икачественнее будет изображение на мониторе. Исходя из этих соображений, выбереммонитор фирмы NEC сдиагональю 19" и величиной точки растра экрана 0,25 модели FE950 PlusFlat. Особенностью этоймодели являются хорошие частотные характеристики регенерации экрана (кадровойразвертки). Так на разрешении 1280х1024 точек максимальная частота кадровойразвертки может составлять 85Гц.

Не будем заострять особого внимания на устройствахуправления АРМ – клавиатуре и манипуляторе «мышь», поскольку удобство данныхустройств подбирается индивидуально. Однако необходимо отметить, что оптическиеи беспроводные манипуляторы наиболее практичны с точки зрения долговечности иобслуживания.

3.2. Выбор программного обеспечения

Для работы с видео материалами нам потребуетсяследующее программное обеспечение:

— Microsoft® Windows® Millennium Edition;

— DirectX 8.0;

— Pinnacle Studio 7.0;

— Adobe® Premiere® 6.0;

— 3D Studio Max 2.5;

— Nero Burning Room 5.5.6.4 иливыше;

— драйверы оборудования.

В качестве операционной системы (ОС) рекомендуетсяиспользовать Microsoft®Windows® MillenniumEdition, т.к. эта ОС обладаетудобным интерфейсом, содержит в себе DirectX 7.0, проста в управлении и т.д.

Минимальные системные требования, предъявляемые этойОС к ПК:

— Pentiumпроцессор совместимый 150Mhzили выше;

— 32MbОЗУ или выше;

— 320Mbсвободного дискового пространства или более;

— CD-ROM или DVD-ROM привод;

— дисковод 3,5"/1.44Mb;

— Мышь Microsoft или совместимая;

— Видео карта и монитор VGA с поддержкой высокого разрешения;

— Звуковая карта;

— Колонки или наушники.

Более подробную информацию можно найти в Интернет насайте http://www.microsoft.com.

Для создания видеоэффектов можно использовать какпрограмму входящую в комплект к плате видео захвата PinnacleMiroVideoStudioDC 10 plus, так и программу Adobe® Premiere® версии 6.0 поскольку онаобладает огромными возможностями по работе с видео файлами.

Системные требования, предъявляемые к ПК Adobe® Premiere® 6.0:

— процессор Intel® Pentium®II 300MHz или быстрее;

— Microsoft® Windows® 98, Windows 98 Second Edition, Windows 2000, WindowsMillennium Edition, Windows NT® 4.0 сService Pack 6 илиWindows XP;

— 64Мб оперативной памяти (128Мб рекомендуется);

— 85Мб свободного дискового пространства дляустановки ПО (40Мб для приложений);

— 256-цветная видео карта;

— CD-ROM привод.

Более подробную информацию можно найти в Интернет насайте http://www.adobe.com.

Для создания видео роликов и мультипликациииспользуем пакет создания 3Dграфики 3DStudioMAXR2.Этот пакет наиболее популярен во все мире для создания мультипликации ивидеоэффектов.

Системные требования, предъявляемые 3DStudioMAXR2 к ПК:

— Windows®2000 (рекомендуется), NTили Windows® 98;

— процессор Intel® — совместимый с частотой 300 MHz (рекомендуется система с двумяпроцессорами Pentium© III);

— оперативная память 128Мб и 300Мб свободногодискового пространства для файла подкачки;

— видео карта, поддерживающая разрешение 1024х768 ипалитру цветов 16-bit(поддерживаются видео карты с аппаратным ускорением OpenGL и Direct3D);

— CD-ROM привод.

Более подробную информацию можно найти в Интернет насайте http://www.softline.ru.

Остальные программные продукты менее требовательны кконфигурации ПК. Почему же мы выбрали ПК с конфигурацией, многократнопревышающей минимальные требования самых мощных программ, используемых нами вАРМ?

Оснований для такого решения на самом деледостаточно много:

1. Неудовлетворительная производительность ПК сболее слабыми техническими характеристиками;

2. Отсутствие на компьютерном рынке ПК более раннихплатформ. Развитие научно-технического прогресса, а как следствие, быстраясмена поколений ПК и вытеснение более ранних платформ современными скомпьютерного рынка.

3.3. Установка и настройка АРМ

Подключение устройств не составляет особого труда,поскольку каждый разъем имеет «защиту от дурака», т.е. отличается количествомконтактов, габаритами или ответной частью. Соответственно подсоединениеразъемов производится к соответствующим ответным частям этих разъемов.

Особое внимание следует уделить требованиям техникибезопасности и правилам эксплуатации электрических приборов. В частностиустановку АРМ следует производить не менее чем в 1,5 метрах от отопительныхприборов и сетей водоснабжения, отопления и канализации. Разъем розетки долженсодержать контакт заземления. Эксплуатация АРМ разрешается при относительнойвлажности воздуха не более 80%.

Следует также располагать монитор компьютера такимобразом, чтобы на его кинескоп не попадали прямые солнечные лучи, поскольку онипагубно влияют на маску кинескопа, на которой нанесен люминофор. Однако,расположение монитора перед окном тоже не желательно, поскольку яркий свет,падающий из окна, неизбежно будет приводить к быстрому утомлению глазпользователя АРМ, и как следствие, к ухудшению зрения.

Конфигурирование ПК сводится к настройке BIOS, установке ОС идрайверов оборудования, а также используемых программ.

Настройка BIOS сводится к подбору параметров работы оперативной памятитаким образом, чтобы ПК работал максимально быстро и, в тоже время, устойчиво. Необходимотакже включить кэширование BIOSвидео карты и системной (материнской) платы в оперативную память ПК.Большинство BIOS имеютвстроенную систему PlugandPlay,но ее работа зачастую приводит к конфликтам с ОС где существует свояаналогичная система. Исходя из соображений максимальной устойчивости работы ПК,систему PlugandPlayBIOSследует отключить. Особо следует отметить одну особенность работы менеджеровпитания BIOS (ACPI) и ОС на некоторыхчипсетах (например, VIA693A). Приодновременной работе этих двух менеджеров могут возникать проблемы привыключении питания у ПК (система просто «зависает»). Нормальной работы, в этомслучае, можно добиться путем подбора режимов менеджера питания BIOS (как правило егоотключают полностью). Следует также проверить корректную работу спящего режимаОС.

Поскольку нами выбрана ОС Microsoft® WindowsMillenniumEdition, то настройка иконфигурирование загрузочных файлов (типа autoexec.batи config.sys) не требуется ввиду ихотсутствия. Однако для наибольшего быстродействия системы следует обратитьвнимание на настройки устройств IDE.Подключение жестких дисков и устройств CD-ROM/CD-RW/DVD следует производить на разные шины IDE. Этим мы обеспечим наибольшуюпроизводительность дисковой системы и избежим конфликта на аппаратном уровнемежду этими устройствами. В свойствах устройств IDE необходимо установить флажок в опции"DMA" (т.е.прямой доступ к памяти или Direct Memory Access).

Таким образом, мы получили АРМ с хорошейпроизводительностью, которая позволит использовать ее в домашних условиях нетолько как видео студию, но и для других целей (развлечение, отдых, обучение ит.п.).

еще рефераты
Еще работы по компьютерам и переферийным устройствам