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1、Linux环境下多媒体教学系统的设计与实现的学士学位毕业论文目 录第1章 概述61.1 什么是多媒体教学61.2 多媒体教学的历史和发展趋势61.3多媒体网络教学的优点6第2章 核心技术72.1 Unix/Linux套接字基础72.1.1 Unix/Linux套接字概述72.1.2 套接字类型72.2 并发服务器基础72.2.1 并发技术72.2.2并发服务器算法82.3 图像压缩技术基础102.3.1 行程编码（Run Length）112.3.2 Huffman编码112.4 GNOME软件层次概述11第3章 系统结构133.1 总体设计133.1.2 各模块间关系图133.2 各模块概要
2、设计153.2.1 命令控制模块153.2.2 界面控制模块163.2.3 图像模块163.2.4 远程遥控模块173.2.5 键盘、鼠标控制模块173.2.6 关机、重启模块173.2.7 学生登录模块173.2.8 用户界面模块17第4章 系统实现184.1 全局设定184.1.1 指令队列184.1.2 学生端信息列表194.2 命令控制模块204.2.1 教师端命令控制模块204.2.2 学生端命令控制模块224.2.3 控制指令224.3 界面控制模块244.4 图像模块25在图像发送端，图像发送模块先调用图像捕获模块，进行屏幕捕获，再调用图像压缩模块进行压缩，然后通过封装成若干个U
3、DP数据包，发送出去；再图像接收端，图像接收模块接收到一组UDP包后，将它们组合成完整的图像数据，再调用图像解压缩模块进行解压缩，最后调用图像显示模块，将最终的图像显示在屏幕上。254.4.1 图像捕获模块254.4.2 图像显示模块254.4.3 图像压缩、解压缩模块254.4.4 图像发送、接收模块284.5 远程遥控模块294.6 键盘、鼠标控制模块304.7 关机、重启模块304.8 学生登录模块304.9 用户界面模块31第5章 使用说明325.1软件文件列表325.1.1 教师端文件列表325.1.2 学生端文件列表325.2软件的安装与卸载325.2.1 教师端的安装与卸载325
4、.2.2 学生端的安装325.3软件的使用说明325.3.1 教师端的使用32结论36参考文献37致谢38前言现代教学是全方位的教学，可以是传统的面授教学，也可以是远程教学，而多媒体教学的应用也愈加广泛。对于多媒体教学来说，学校需要有为其量身定做的多媒体教学软件，可以为教师提供更好的教学素材和教学方式，扩展教师的能力空间，还可以为学生提供更加有声有色的形象教学；同时也需要完善的系统平台，可以提高整体管理水平和工作效率、促进信息交流，与国际教学水平接轨。目前已经有许多比较成熟的多媒体教学系统，它们功能强大、稳定、易于使用，并且已经广泛地用于各种单位的机房，实现了教学的多媒体化。但是，它们中间大多
5、数是针对Win32平台开发的，因此只能在Win32操作系统中使用。然而，随着Linux的迅速发展，越来越多的人使用Linux作为网络平台或开发平台，一个以Linux为操作系统的团体已经形成，他们急需在Linux平台上学习和探索。于是，多媒体教学系统必须能够在以Linux为操作系统的上机环境中使用，提供对Linux的支持。经过三个月的学习和艰苦编程设计工作，我最终完成了多媒体教学系统for Linux的开发并调试成功。虽然在这过程中碰到不少困难和挫折，但我通过使用各种方法都可服了。本文就是在此系统完成后对整个系统开发过程（包括系统的分析、设计、实现技术等环节）的记录、概括和总结。本论文正文由三个
6、部分组成：第一部分 介绍了多媒体教学系统for Linux的设计思路、方向和对功能模块的确定划分，模块之间的相互关系，模块使用的主要技术的分析和模块有关子功能的设计。第二部分 介绍了多媒体教学系统for Linux各模块的具体实现过程。由于该软件涉及的容很广，限于篇幅，此处仅选取其中比较重要的，较有代表性的作一些简要介绍。第三部分 介绍了该软件多媒体教学系统for Linux的使用方法，并以图示例了程序运行时的情况。此文的附带软盘上有此系统的完整源代码和可执行文件。第1章 概述本章的主要容：什么是多媒体教学多媒体教学的历史和发展趋势多媒体网络教学的优点1.1 什么是多媒体教学多媒体教学是指在教
7、学过程中，根据教学目标和教学对象的特点，通过教学设计，合理选择和运用现代教学媒体，并与传统教学手段有机组合，共同参与教学全过程，以多种媒体信息作用于学生，形成合理的教学过程结构，达到最优化的教学效果。1.2 多媒体教学的历史和发展趋势多媒体教学在八十年代已经开始出现，但当时是采用多种电子媒体如幻灯、投影、录音、录像等综合运用与课堂教学。这种教学技术又称多媒体组合教学或电化教学。九十年代起，随着计算机技术的迅速发展和普及，多媒体计算机已经逐步取代了以往的多种教学媒体的综合使用地位。因此，现在我们通常所说的多媒体教学是特指运用多媒体计算机并借助于预先制作的多媒体教学软件来开展的教学活动的过程。它又
8、可以称为计算机辅助教学（computer assisted instruction，即CAI）。多媒体计算机辅助教学是指利用多媒体计算机，综合处理和控制符号、语言、文字、声音、图形、图像、影像等多种媒体信息，把多媒体的各个要素按教学要求，进行有机组合并通过屏幕或投影机投影显示出来，同时按需要加上声音的配合，以及使用者与计算机之间的人机交互操作，完成教学训练过程。多媒体教学的发展趋势是计算机网络教室的应用。在网络教室中，按每个学生配置一台多媒体计算机，把全部计算机连接成局域网，每台计算机安装网络教室软件，教师机安装控制软件，就组成了计算机网络教室。在网络教室中利用多媒体课件开展教学，学生可以直接
9、参与教学活动过程，可以充分调动学生自主学习的作用，利于个性化的学习。教师也可以对学生机的使用进行控制，以及与学生进行直接对话、个别辅导、答疑，也可以进行个别练习、测验等。还可以根据需要连接到互联网，充分利用网络的各种信息，把各种教学资源有机地整合到课堂教学中来。因此，利用网络教室开展多媒体教学，是一种更有发展前景的现代教育技术应用模式。1.3多媒体网络教学的优点多种信息载体作用于学生，提高了趣味性，增加了学生的积极性；老师不用在上课时写很多板书，提高了上课地效率。改变了传统的单一教学模式，使上课成为老师和学生的交互过程，在保证教的前提下，提高了学习的效率。扩展了教室这个概念，只要同处一个局域网
10、，就算不在一个教室，同样可以实现教学的目的。第2章 核心技术本章的主要容：Unix/Linux套接字基础并发服务器基础图像压缩技术基础GNOME软件层次概述2.1 Unix/Linux套接字基础2.1.1 Unix/Linux套接字概述追溯历史，Unix网络编程接口有两个发展方向。一个是套接字接口，是由Berkeley Unix系统开发人员在80年代初期开发出来的；另一个是传输层接口（TLI），是System V的开发人员于1986年开发的。尽管两各接口都符合XTI规，但由于套接字以其简单实用而得到广泛的应用。套接字是一种网络API。它定义了许多函数和例程，程序员可以用它开发应用程序。套接字接
11、口本意在于提供一种进程间通信的方法，使得在相同或不同主机上的进程能以相同的规进行双向信息传送。进程通过调用套接字接口API来实现互相之间的通信。套接字接口又利用下层的网络通信协议功能和系统调用实现实际的通信工作。2.1.2 套接字类型套接字支持各种通信域，即多种不同的通信协议。目前Unix/Linux系统主要支持以下几种资协议：Unix：Unix系统部协议INET：IP版本4INET6：IP版本6Unix/Linux系统支持多种套接字类型。套接字类型，是指创建套接字的应用程序所希望的通信服务类型。目前，Unix/Linux系统主要定义了一下几种类型：SOCK_STREAM：提供可靠的面向连接传
12、输的数据流，保证数据在传输过程中无丢失、无损怀和无冗余。INET地址簇中的TCP协议支持该套接字。SOCK_DGRAM：提供数据的双向传输，但不保证消息的准确到达，即使消息能够到达，也无法保证其顺序性，并可能有冗余或损坏。INET地址簇中的UDP协议支持该套接字。SOCK_RAW：是低于传输层的低级协议或物理网络提供的套接字类型。它可以访问部网络接口。例如。可以接收和发送ICMP包。SOCK_SEQPACKET：提供可靠的、双向的、顺序化的以及面向连接的数据通信。类似于SOCK_STREAM方式，但它的报文大小可变（最大报文长度固定）。SOCK_RDM：类似于SOCK_DRAM方式，但它可以保
13、证数据的正确到达。网络程序中，最常用的就是SOCK_STREAM和SOCK_DGRAM两种类型的套接字。在本系统中，前者用于传输控制命令，后者用于传输图像数据。2.2 并发服务器基础2.2.1 并发技术并发技术的执行取决于操作系统提供的基本设施。Unix/Linux系统主要提供三种方式以支持并发：进程、线程及I/O多路复用。进程进程是执行中的极端机程序，可以认为是一个程序的一次运行。它是一个动态尸体，是独立的任务。每个单独的进程运行在自己的虚拟地址空间，并且只能通过安全的核管理几只和其他进程交互。若一个进程崩溃并不会引起系统中另一个进程崩溃。在Unix/Linux系统中，多个进程可以同时执行相
14、同的代码，从而支持并发。对于单CPU系统而言，CPU一次只能执行一个进程，但操作系统可通过分时处理，每个进程在每个时间段中执行，因此对于用户而言，这些进程是在同时执行。线程线程与进程类似，也支持并发执行。与进程不同的是，在同一进程中所有线程共享相同的全程变量以及系统分配给进程的资源。因此，线程占用较少的系统资源，并且线程之间的切换更快。I/O多路复用另一种支持并发的方法，是I/O多路复用。select()函数是系统提供的，它可以在多个套接字描述符中选择被激活的描述符进行操作。当一个进程同时有多个客户连接，即存在多个TCP套接字描述符时，select()函数将阻塞直到任何一个描述符被激活，即有数
15、据传输。从而避免了进程为等待一个已连接上的数据而无法处理其他连接。因而，这是一种分时复用的方法，从用户角度而言，它实现了在一个进程或线程中的并发处理。2.2.2并发服务器算法并发服务器通常通过多进程/线程实现，但也可以在单个进程/线程中实现。进程/线程可分为主服务器进程/线程。主进程/线程创建套接字并等待客户请求，当收到客户请求则产生子进程/线程，进行处理。主进程/线程并不直接与客户通信，而是交给子进程/线程来完成。当子进程/线程完成与客户的交互后，则推出执行。以下介绍三种主要的并发服务器算法：1.并发无连接服务器算法由于是无连接服务器，不需要等待每个已连接上的客户，因而不必采用并发技术也能有效地处理多个用户，另外，多进成/线程需要大量的系统开销，因此，无连接服务器一般不采用并发技术。主进程/线程子进程/线程产生UDP套接字绑定套接字到特定地址用recvfrom()函数接收用户请求产生子进程/线程响应用户请求处理客户请求调用sendto()函数发送响应信息退出并发无连接服务器算法示意图
