图像存储与显示器带宽计算解析

41、一幅1024×768的图像以每秒30帧的速度进行非隔行显示。a. 如果该图像以64K色分辨率存储，即每个像素使用2字节，存储该图像需要多少内存？b. 若将该图像作为“真彩色”图像存储，每个像素使用3字节，需要多少视频内存？c. 对于“真彩色”图像，将像素从视频内存传输到屏幕所需的每秒字节传输速率是多少？

a. 存储该图像所需内存为 1024×768×2 = 1572864 字节，即 1.5MB。

b. 作为“真彩色”图像存储所需视频内存为 1024×768×3 = 2359296 字节，约 2.25MB。

c. “真彩色”图像的传输速率为 1024×768×3×30 = 70778880 字节/秒。

42、显示器的成本随着带宽的增加而迅速上升。显示器的带宽大致以每秒屏幕上显示的像素数量来衡量。a. 计算一个640像素×480像素的显示器在隔行扫描模式下的带宽。每1/60秒生成一半的图像。b. 计算一个1920像素×1080像素的显示器在非隔行扫描模式下的带宽。每1/60秒生成一整幅图像。

a. 隔行扫描模式下，每1/60秒生成一半图像，即640×480×0.5个像素，那么每秒生成的像素数（带宽）为640×480×0.5×60 = 9216000像素/秒。

b. 非隔行扫描模式下，每1/60秒生成一整幅图像，即1920×1080个像素，那么每秒生成的像素数（带宽）为1920×1080×60 = 124416000像素/秒。

43、解释图形模式和字符模式显示在生成字符方法上的差异。

在图形模式下，每个像素都需单独存储和操作，显示图形的要求比字符显示更严格，且所需内存更多；传输字符时，需传输构成该字符图像的数十个像素。

在字符模式下，所需内存显著少于图形模式；文本数据以字符模式传输到远程终端比图形模式更紧凑、高效，传输时只需传输单个字符。

44、解释像素图形和对象图形的区别，并讨论它们各自的优缺点。

像素图形（位图图像）和对象图形的区别、优缺点

区别

• 像素图形 ：将图像划分为像素，每个像素有对应的二进制数值定义其视觉特征。
• 对象图形 ：由几何可定义的形状组成，每个元素通过少量参数数学定义。

优点

• 像素图形 ：能轻松描述大多数图像，如照片和图形图像。
• 对象图形 ：存储紧凑，操作灵活，可轻松移动、缩放、旋转且不损失形状和身份，所需存储空间远小于像素图形。

缺点

• 像素图形 ：缩小再放大后图像细节会永久丢失。
• JPEG格式 ：在某些情况下会降低图像分辨率。

45、典型的计算机系统通过许多不同的总线（包括内部和外部总线）相互连接，这些总线包括多个缓存总线、外部CPU总线、PCI - Express总线、并行PCI总线、SATA总线、USB端口等等。提供多条总线而不是用单条总线连接所有设备有什么优点？

若用单条总线连接所有设备，系统整体性能会受限于单条总线的有限带宽。而使用多条总线，总线接口可将一种总线的信号格式转换为另一种，使不同类型的总线能一起使用：

• 连接到特定设备
• 系统设计者可针对每个 I/O 功能优化速度和灵活性
• 提升整体系统性能
• 还能为未来总线设计演变提供灵活性
• 可通过实现新的总线接口添加新总线的功能

46、仔细解释总线接口的用途。

总线接口的作用

总线接口通过将一种总线的信号格式转换为另一种总线的信号格式，从而扩展了系统总线架构的灵活性，使得不同类型的总线可以一起使用。

这些其他类型的总线可用于连接特定设备，如磁盘或终端。

总线接口的优势：

• 使系统设计人员能够针对每个输入/输出功能进行优化，以实现最大速度和灵活性；
• 最大化整体系统性能；
• 使得特定总线的设计和使用成为可能。

47、描述如何使用集群来提供容错计算。描述该解决方案与基于单多处理器计算机系统解决方案之间的权衡。

使用集群提供容错计算

集群中的每台计算机都能独立运行，当一个节点发生故障时，控制集群的软件可将处理任务切换到集群中的其他节点，即进行 故障转移 。还可设计 无单点故障 的集群，在执行关键应用的系统中这是极大优势。

权衡

集群

优势：

• 单个节点故障不影响整个系统运行，可通过故障转移维持系统运作；
• 可通过增加节点提升计算能力，具有良好的扩展性；
• 可将节点分散在不同地理位置，实现负载均衡和简化备份。

劣势：

• 集群系统的管理和维护较为复杂，需要专门的软件和技术支持；
• 节点间通信会带来一定的开销，影响系统性能。

单多处理器计算机系统

优势：

• 系统结构相对简单，管理和维护成本较低；
• 处理器间通信速度快，数据共享方便，能有效处理复杂任务。

劣势：

• 存在单点故障风险，一个关键组件故障可能导致整个系统瘫痪；
• 扩展性有限，增加处理器数量可能面临硬件和软件的限制。

48、描述如何使用集群架构为快速发展的基于网络的公司提供快速可扩展性。

使用集群架构为快速发展基于网络的公司提供快速可扩展性的方法

可以通过以下方式使用集群架构为快速发展的基于网络的公司提供快速可扩展性：

1. 增加计算能力