Потік даних

ОС ОС

Мережа

б

Рис. 3.7. Передача потоку даних мережею між двома процесами (а), між двома пристроями (б)

2. Синхронізація потоків даних

Під синхронізацією потоків даних розуміють підтримку часових спів- відношень між ними. Розрізняють два типи синхронізації: найпростіший тип синхронізації відбувається між дискретними й безперервними потоками даних; більш складний тип синхронізації - між безперервними потоками даних.

Синхронізація проходить на рівні елементів даних, з яких складається потік, тобто можна синхронізувати два потоки тільки відносно елементів даних. Вибір елементів даних залежить від рівня абстрагування представ- лення потоку даних.

Приклад. Розглянемо аудіопоток (одноканальний) з якістю компакт- диску. За максимального ступеня деталізації потік даних подають у вигляді послідовності 16-бітних вибірок. За частоти вибірки 44100 Гц синхронізація з іншим аудіопотоком може теоретично відбуватися кожні 23 мс. Щоб одержа- ти високоякісний стереоефект, синхронізація на цьому рівні вкрай необхідна.

Механізми синхронізації. ^{Варто розглянути два моменти: базові меха-} нізми синхронізації двох потоків даних і розподіл цих механізмів у мереж- ному середовищі.

Механізми синхронізації можна розглядати з позицій різних рівнів абст- рагування: згідно з найнижчим синхронізація повністю визначається роботою з елементами даних простих потоків. Цей принцип ілюструє рис. 3.8, на якому показано процес, який здійснює операції читання й запису в декількох простих потоках даних, гарантуючи при цьому забезпечення обмежень синхронізації.

Мережа

Рис. 3.8. Принцип явної синхронізації на рівні елементів даних

Приклад. Розглянемо фільм, представлений двома вхідними потоками даних. Відеопотік містить нестиснені зображення низької якості з роздільною здатністю 320х240 пікселів, кожний з яких під час кодування потребує 1 байт, що в сумі утворює елементи відеоданих розміром 76 800 байт. При- пустімо, зображення демонструються із частотою 30 Гц, або по 33 мс на зо- браження. Вважаємо, що аудіопотік містить аудіовибірки, згруповані в еле- менти довжиною 11760 байт, кожний з яких відповідає звуку тривалістю 33 мс. Якщо процес введення забезпечує швидкість 2,5 Мбайт/с, то можна синх- ронізувати

потоки, просто чергуючи читання зображень і блоків аудіовибірок кожні 33 мс.

Однак прикладне програмне забезпечення може повністю відповідати за синхронізацію лише в тому разі, якщо воно має доступ до механізмів низько- го рівня. Отже, бажано прикладному програмному забезпеченню надати ін- терфейс, який спростив би керування потоками і пристроями.

Приклад. Стосовно передачі фільму це буде означати, що відеодисплей матиме

інтерфейс керування, за допомогою якого зможе керувати частотою відтво- рення зображень. Окрім того, інтерфейс надасть механізм реєстрації оброб- лювача дій користувача, що викликатиметься щоразу після прийому чергових k зображень, аналогічний інтерфейс буде наданий і пристрою відтворення звуку. Використовуючи ці інтерфейси керування, розробник прикладного програмного забезпечення зможе написати просту програму моніторингу, яка порівнює два заголовки відповідних потоків даних, перевіряє, чи достатня синхронізація відео- та аудіопотоків і, якщо виникає потреба, регулює часто- ту передачі відео- або аудіоелементів. Цей приклад (рис. 3.9) типовий для ба- гатьох систем мультимедіа, які використовують як прикладне програмне за- безпечення проміжного рівня.

Система контролю муль- тимедіа – це частина про- грамного забезпечення проміжного рівня

Машина приймача

Проміжний рівень програм- ного забеспечення

Прикладна програма

Вхідний потік

ОС

Прикладна про- грама повідомляє проміжному рів- ню, що робити із вхідним потоком

Мережа

Рис. 3.9. Принцип синхронізації, підтримуваний високорівневими інтерфей- сами

Одержувач комплексного потоку даних повинен мати повну локальну специфікацію синхронізації, але зазвичай ця інформація надається в неявному вигляді, за рахунок мультиплексування декількох потоків даних в один, який містить усі елементи даних, у тому числі й призначені для синхронізації.