В чем достоинства мультимедийных операционных систем

Мультимедийные операционные системы

В последнее время все более широкое распространение получают такие компьютерные приложения, как цифровые фильмы, видеоклипы и музыка. Аудио- и видеофайлы могут храниться на диске и воспроизводиться по требованию. Характеристики этой цифровой информации сильно отличаются от характеристик традиционных текстовых файлов, для работы с которыми создавались современные файловые системы. Для управления новыми типами данных требуются новые файловые системы. Кроме того, сохранение и воспроизведение аудио и видео накладывает новые требования напланировщик и другие части операционной системы. В следующих разделах мы изучим многие из этих вопросов и их влияние на устройство операционных систем, созданных для управления мультимедиа.

Как правило, цифровые фильмы называют мультимедиа, что буквально означает «более чем один носитель информации». Если следовать этому определению, то данная книга также является мультимедийным трудом, так как содержит информацию двух различных типов: текст и изображения (рисунки). Но большинство людей обычно употребляют это слово, имея в виду документ, содержащий средства информации, протяженные во времени, то есть проигрываемые в течение определенного интервала времени. В данной книге мы будем использовать это слово именно в таком значении.

Другой неоднозначный термин - это «видео». Технически это графическая составляющая фильма (в противоположность звуковой составляющей). В самом деле, у видеокамер и телевизоров часто есть два разъема, один из которых помечен словом «видео», а другой - «аудио», поскольку эти два сигнала разделены. Однако термин «цифровое видео» обычно относится к полному продукту, содержащему как изображение, так и звук.

Прежде чем перейти к обсуждению особенности технологий мультимедиа, следует сказать несколько слов о его сегодняшнем состоянии и перспективах с точки зрения пользователя. На одиночном компьютере мультимедиа часто означает воспроизведение ранее записанного фильма с DVD (DigitalVersatileDisk - универсальный цифровой диск). DVD представляют собой оптические диски, для производства которых используются те же самые поликарбонатные (пластиковые) диски диаметром 120 мм, что и для производства CD-ROM, но информация записывается на них "большей плотностью". Емкость DVD составляет от 5 до 17 Гбайт, в зависимости от формата.

Другой вариант использования мультимедиа заключается в загрузке видеоклипа из Интернета. Многие web-страницы содержат ссылки для загрузки коротких фильмов. На скорости 56 Кбит/сзагрузка даже короткого видеоклипа занимает довольно долгое время, однако с появлением более совершенных технологий передачи данных, таких как кабельное телевидение и ADSL (AsymmetricDigitalSubscriberLine - асимметричная цифровая абонентская линия), видеоклипов в Интернете становится все больше.

Еще одна область, в которой мультимедийные средства должны поддерживаться, - это создание самих видеофильмов. Существуют различные системы редактирования мультимедиа, для более высокой производительности которых; требуются специальные операционные системы, поддерживающие мультимедиа помимо традиционных задач.

Все более важное положение мультимедиа занимает в компьютерных играх. В играх часто проигрываются небольшие видеоклипы, иллюстрирующие некоторые события. Эти клипы, как правило, короткие, но в игре их содержится большое. Количество, и нужный клип выбирается динамически, в зависимости от действия пользователя. Сложность таких клипов возрастает с каждым годом.

Наконец, наиболее интересной областью применения мультимедиа является видео по заказу, под которым подразумевается возможность для абонента не выходя из дома выбрать фильм для просмотра на своем телевизоре и тут же начать его просмотр. Для реализации видео по заказу требуется специальная инфраструктура. Любая инфраструктура состоит из одного или нескольких видеосерверов, распределительной сети и телевизионных приставок в каждом доме для декодирования сигнала. Видеосервер представляет собой мощный компьютер, хранящий в своей файловой системе большое количество фильмов и воспроизводящий их по требованию. Иногда в качестве видеосерверов используются мэйнфреймы, так как подключить, скажем, 1000 больших дисков к мэйнфрейму не составляет сложности, тогда как подключение 1000 дисков к персональному компьютеру любого типа представляет собой серьезную проблему. По сути, специализированные операционные системы таких видео серверов - это и есть мультимедийные операционные системы.

Распределительная сеть между пользователями и видеосервером должна быть способна передавать данные на высокой скорости в режиме реального времени. В этих сетях зачастую используются оптоволоконные кабели от видеосервера до того места, где живут абоненты. В системах ADSL, предоставляемых телефонными компаниями последний километр данные передаются по существующим витым парам телефонных линий. В системах кабельного телевидения, услуги которого предоставляются операторами кабельной связи, для локального распределения используются существующие телевизионные кабели. Преимущество системы ADSL заключается в том, что каждому пользователю предоставляется выделенный канал с гарантированной пропускной способностью. Недостатком является низкая пропускная способность (несколько мегабит в секунду), что вызвано ограничениями существующих телефонных линий. Кабельное телевидение использует высокоскоростные коаксиальные кабели (гигабиты в секунду), однако нескольким пользователям приходится совместно использовать один кабель, что приводит к состязанию за кабель и не гарантирует пропускной способности отдельному пользователю.

Последний узел системы представляет собой телевизионную приставку, к которой и присоединен ADSL или телевизионный кабель. Это устройство является в действительности нормальным компьютером со специальными микросхемами для декодирования и декомпрессии видеопотока. Как минимум он содержит центральный процессор, оперативную память, ПЗУ и интерфейс с системой ADSL или телевизионным кабелем.

Вместо телевизионной приставки фильм можно просматривать и на мониторе имеющегося у клиента персонального компьютера. Обострённое внимание к телевизионным приставкам, а не к персональным компьютерам, связано с тем, что операторы видео по заказу ожидают, что их клиенты захотят смотреть фильмы в гостиных, в которых обычно есть телевизор, но нет компьютера. С технической точки зрения использование персонального компьютера вместо телевизионной приставки имеет гораздо больше смысла, так как компьютер обладает большими возможностями, у него есть диск большого объема и дисплей с гораздо более высоким разрешением. С точки зрения конструкции системы почти не имеет значения, работает ли клиентский процесс на персональном компьютере или в телевизионной приставке. В настольной системе редактирования видеоизображения все процессы работают на одной и той же машине, но мы будем продолжать использовать терминологию сервера и клиента, чтобы было ясно, что делает каждый процесс.

Возвращаясь к мультимедиа, стоит отметить две ключевые характеристики, понимание которых необходимо для успешной работы:

Мультимедиа использует предельно высокие скорости передачи данных.

Для мультимедиа требуется воспроизведение в режиме реального времени.

Высокие скорости передачи данных обусловлены природой визуальной и акустической информации. Человеческий глаз и ухо способны обрабатывать за секунду огромные объемы данных, поэтому им необходимо поставлять информацию с той скоростью, которая обеспечит приемлемый уровень качества восприятия. Следует обратить внимание на высокую скорость передачи данных, требующуюся для мультимедиа, необходимость сжатия данных и на большие объемы, занимаемые данными. Например, несжатый 2-часовой фильм в формате HDW (High; DefinitionTeleVision - телевидение высокой четкости) занимает 570 Гбайт. Видеосерверу, хранящему 1000 таких фильмов, нужно 570 Тбайт дискового пространства, что совсем нетривиально с точки зрения современных стандартов. Также следует отметить, что при таких скоростях современная аппаратура не способна обходиться без сжатия данных. А значит операционная система управляющая видеосервером должна обрабатывать аудио и видео (компрессия и декомпрессия потока) максимально производительно и оптимально.

Второе требование, накладываемое мультимедийными приложениями на систему, заключается в необходимости доставки данных в режиме реального времени, Графическая составляющая видеофильма состоит из последовательности кадров, передаваемых с определенной частотой. Система NTSC, используемая в Северной и Южной Америке и Японии, работает с частотой 30 кадров в секунду (точнее, 29,97), тогда как в системах PAL и SECAM, используемых в остальном мире, применяется частота 25 кадров в секунду. Кадры должны доставляться через точные интервалы времени по 33,3 мс или по 40 мс соответственно, чтобы изображение не подергивалось.

44)Определите понятие ”безопасность ОС”

безопасность операционной системы – это комплекс мер, направленных на предотвращение действий со стороны пользователя или других программ, которые могут привести к нарушению нормального функционирования операционной системы

Изучая безопасность ОС, нельзя не коснуться теории компьютерной безопасности. Теория компьютерной безопасности оперирует тремя основными понятиями: угроза, уязвимость и атака.

Угроза безопасности компьютерной системы – это потенциально возможное происшествие, которое может оказать нежелательное воздействие на саму систему (такое, как перезагрузка, зависание), а также на информацию, находящуюся в ней (удаление, порча файлов и так далее).

Уязвимость компьютерной системы – это такая неудачная или не совсем корректная ее характеристика, которая представляет возможным возникновение угрозы. Уязвимости как раз и являются причиной возникновения неприятных ситуаций.

К уязвимостям можно отнести следующие состояния информационных систем:

Несовершенство используемого программного обеспечения

Создатели программных продуктов стараются как можно лучше оптимизировать код программы и избавить его от ошибок, но, тем не менее, предусмотреть все возможные ситуации не представляется возможным. Иногда такие недоработки не несут никаких критических последствий для самой программы или данных, которыми она оперирует, но бывает, что они позволяют использовать программу в целях, отличных от тех, для которых она создавалась первоначально, иногда с очень серьезными последствиями (порча данных, например). Такие недоработки в программе обычно называют «дырами».

Еще существует такое понятие, как «люк». Люком называют специальные комбинации действий над программой, которые позволяют обойти некоторые этапы выполнения. Обычно люки используются программистами при разработке и тестировании программ с целью обхода уже проверенных блоков и в конце должны «закрываться», то есть программный код, отвечающий за люк, должен быть удален из готовой программы. Но то, что должно, делается не всегда. Программист попросту может забыть про люк, в результате люк остается в готовой программе и может представлять угрозу для правильного выполнения.

Неправильная настройка программного обеспечения

Безопасность системы во многом зависит от правильной настройки программного обеспечения, установленного в ней. За правильную настройку программ, установленных на пользовательском компьютере, отвечает сам пользователь компьютера (обычно, его владелец), за правильную настройку программ и сервисов, работающих на специализированном компьютере, обслуживающем запросы пользователей (сервере), отвечает администратор. В обоих случаях эти лица несут полную ответственность за сохранность данных и нормальное функционирование программ на обслуживаемом компьютере. От того, насколько правильно настроено то или иное программное обеспечение, может зависеть, получит злоумышленник доступ к компьютеру или нет.

Атака на компьютерную систему – это алгоритм действий, с помощью которых может быть осуществлен поиск уязвимостей и их использование с целью осуществления угрозы.

Существуют три основных вида угроз:

Угрозы раскрытия

Угрозы целостности

Угрозы отказа в обслуживании

Угроза раскрытия заключается в том, что информация становится известной тому, кому не следовало бы ее знать. В терминах компьютерной безопасности угроза раскрытия имеет место всякий раз, когда получен доступ к некоторой конфиденциальной информации, хранящейся в вычислительной системе или передаваемой от одной системы к другой. Иногда вместо слова "раскрытие" используются термины "кража" или "утечка".

Угроза целостности включает в себя любое умышленное изменение (модификацию или даже удаление) данных, хранящихся в вычислительной системе или передаваемых из одной системы в другую. Обычно считается, что угрозе раскрытия подвержены в большей степени государственные структуры, а угрозе целостности - деловые или коммерческие.

Угроза отказа в обслуживании возникает всякий раз, когда в результате некоторых действий блокируется доступ к некоторому ресурсу вычислительной системы. Реально блокирование может быть постоянным, чтобы запрашиваемый ресурс никогда не был получен, или оно может вызвать только задержку запрашиваемого ресурса, достаточно долгую для того, чтобы он стал бесполезным. В таких случаях говорят, что ресурс исчерпан.