Кодирование видео

Отдельно надо упомянуть о видео-информации, кодирование которой реализуется как последовательность картинок (25 кадров в секунду) плюс звуковая информация, плюс синхронизация между выводимым изображением и соответствующим ему звуком.

Задание: Определите примерный объем полуторачасового фильма?

При записи и хранении видео практически всегда используются алгоритмы сжатия. Специальные программы – КОДЕКи (КОдирование/ДЕКодирование) позволяют уменьшать исходный объем видео-файлов и аудофайлов. Для сжатия информации последующие кадры в потоке используют похожесть областей в предыдущих кадрах.

Процессор

Процессор – основной компонент любой существующей в настоящее время вычислительной системы - компьютера, ноутбука, планшета, мобильного телефона или любого другого устройства. Визуально он представляет собой микросхему (см. Рисунок 27).

Рисунок 27. Процессор: фотография.

Эволюция технологий изготовления процессора

Первой элементной базой процессора служили электромеханические реле

Рисунок 28. Эволюция элементной базы процессора: а) электромеханические реле. б) лампы, в) транзистор

На смену реле, которые при работе производили большой шум и не отличались высоким быстродействием пришли лампы. Большим минусом лаповых устройст была невысокая степень надежности: лампы регулярно выходили из строя, нарушая работу всей системы.

Первый в мире коммерчески доступный однокристальный микропроцессор Intel 4004, выполненный на транзисторной базе (смотри рисунок) имел следующие характеристики

Рисунок 29. Микропроцессор Intel 4004. В масштабе на фоне монеты.

• Год выпуска 1971 год

• стоимость 200 долларов

• на одном кристалле все функции процессора большой ЭВМ

• 60 000 (в среднем, максимально до 93 000) инструкций в секунду

• Количество транзисторов: 2250

Получить представление о интенсивности развития технологий изготовления процессоров возможно, рассмотрев характеристики некоторых современных процессоров

	Intel Core i3 2010 - 2011 год 995 000 000 транзисторов ~145 000 000 000 операций с плавающей точкой в секунду 2013 год: Ivy Bridge 1,4 млрд. транзисторов на площади кристалла 160 мм².
	Processor Number i7-5960X Intel® Smart Cache 20 MB Instruction Set 64-bit Lithography 22 nm # of Cores 8 Processor Base Frequency 3 GHz Max Turbo Frequency 3.5 GHz TDP 140 W (Thermal Design Power) Max Memory Size (dependent on memory type) 64 GB Memory Types DDR4-1333/1600/2133 Max # of Memory Channels 4 Max Memory Bandwidth 68 GB/s Processor Graphics ‡ None 2,2 млрд транзисторов ~ 1000 долларов

Закон Мура

Приведенные выше цифры были предсказаны законом Мура, который гласит, что каждые два года число транзисторов на кристалле будет удваиваться.

Рисунок 30. Диаграмма, отражающая количество транзисторов в процессоре по годам

Транзисторы.

Появление транзисторов, ставших основным строительным компонентом современной вычислительной техники, заменив реле и лампы, датируется декабрем 1947 года.

Исторически, пройдя релейный и ламповый этапы, база для развития современных цифровых технологий была заложена созданием полупроводниковых транзисторов. «Число транзисторов на кристалле» является одной из основных характеристик процессоров и больших интегральных схем, определяющих производительность и архитектуру вычислительного устройства. На базе состояния одного транзистора в зависимости от подачи сигнала на базу происходит переключение состояния прохождения тока с эмиттера на коллектор – т.е. у логического элемента, на котором строятся все современные процессоры, бывает 2 состояния – выключен (тока нет, сигнала на выходе нет) и включен (ток проводится, сигнал на выходе есть). Что и обуславливает применение именно двоичной логики во всех системах построенных на транзисторных схемах.

Из книг, журналов, учебников известно, что основным «строительным компонентом», из которых состоит процессор, является полупроводниковое устройство под названием транзистор. Из соединенных определенным образом транзисторов строятся логические элементы такие, как И, ИЛИ, НЕ, И-НЕ, ИЛИ-НЕ и прочие. Именно этими логическими элементами и реализуется работа процессора, контроллеров памяти и прочих компонент и называется «архитектурой интегральной микросхемы».