《存储程序控制原理》PPT课件.ppt

4.3 存储程序控制原理,本节讨论 SPC具体应用中所面临的特殊问题及解决方法和技术。,对SPC原理的讨论从以下三方面进行： (1) 从程控交换机应具有的功能入手，分析对控制系统提出了什么要求； (2) 从实现功能和满足要求的角度分析控制系统应具有的结构和特点； (3) 实现具体功能常用的方法和典型技术。,2,4.3.1 基本功能要求,程控交换机面临的用户有两类： 通信终端的使用者 交换机的营运、操作者。 相应地，交换机的功能也分为： 用户业务功能 OAM业务功能,3,程控交换机能够提供的用户业务功能可达数十种甚至上百种，这些业务不仅方便了用户，而且为营运商带来增值业务。归纳起来大致可分为以下几类： 第一，增强用户的呼叫能力（缩位拨号等）; 第二，提高用户的应答能力（呼叫转移等）; 第三，提高通话能力（呼叫保持等）; 第四，用户管理己方话机能力（免扰电话）; 第五，交换机向用户提供信息服务（紧急电话、时钟、闹铃等）。,4,1. 用户业务功能,程控交换机能够为营运商提供运行、管理和维护（OAM）功能。归纳起来分为下列两类： 第一，运行、管理功能。 第二，维护、诊断功能。,5,2. OAM功能,用户交换机(PABX)常用于大型企业、事业单位的内部，它除具有市话交换机的一般功能外，还具有一些特殊的功能。PABX特有的典型功能包括：直拨入专线、夜服、停电外线旁路、空号截听、宾馆服务等。,3. PABX功能,4.3.2 控制系统的结构与特点,控制系统的工作过程常具有下述标准模式： （1）接收外界信息。 （2）分析并处理信息。 （3）输出处理结果。,6,4.3.2 控制系统的硬件组成,控制系统的硬件组成 ： （1）接口 （2）存储器 （3）中央处理单元,7,接口驱动程序的调用有查询方式和中断方式，两种方式对外界信号的响应速度不同，各有优缺点。 查询方式 的接口驱动程序由操作系统定时调用。其优点是在操作系统控制下运行，管理比较容易。缺点是对外界变化的响应有一定的延时。此外，无论外界信号是否发生了变化，查询过程必须定期进行，占用较多CPU时间，效率低。,查询与中断,8,接口驱动程序的调用有查询方式和中断方式，两种方式对外界信号的响应速度不同，各有优缺点。 中断方式 的接口驱动程序由接口信号变化产生中断调用。其优点是实时性强，且仅在外界信号到达时启动程序，效率较高。缺点是中断的随机性很大，被中断程序的环境必须得到妥善保护，因此中断处理方式相对复杂。,查询与中断,9,下图给出了计算机控制系统的常见接口， 这些接口连接的外设不同，输入信号形式不同。 随着交换机接口种类的增加，控制系统的对应接口也会相应增加。,控制系统的接口,10,与一般计算机控制系统相比，交换机的SPC控制系统有下列特点： （1）接口种类多，输入数据量大，实时性强。 （2）接口信号形式多，有 ASCII字符形式，二进 制编码形式、半字节和整字节等。 （3）控制系统的 CPU和I/O等硬件的设计应以恰好 满足需要为目标，以此换取可靠性和处理速 度的提高及成本的下降。 （4）系统必须高度可靠，长期24小时连续运行。,控制系统接口的特点,11,4.3.3 多机控制系统,CPU对呼叫的处理过程包括摘机检测、送拨号音、收号、号码分析、接续、挂机检测、拆线等。一次通话可以持续数分钟乃至数小时，但其所需CPU处理的时间仅在毫秒数量级，因此一台CPU可以处理大量呼叫。控制系统的呼叫处理能力常用忙时试呼(BHCA)来衡量。 BHCA可以用一个线性模型来粗略的估算，根据这个模型可得到处理机在单位时间内的工作时间，称之为占用率，用 t 表示，则 t = a+bN 式中a为固定开销，与呼叫处理次数无关。b为每个呼叫所需的平均处理时间。N为单位时间内所处理的呼叫总数，即BHCA。,12,为什么采用多机系统,13,多机控制系统有集中控制和分散控制两种基本方式。 假设某一交换机的控制系统由 n 台处理机组成，它实现 f 项功能，每一功能由一个程序提供，系统有r个资源。如果在这个系统中，每一台处理机均能达到全部资源，也能执行所有功能，则这个控制系统称为集中控制系统。 集中控制又称为负荷分担。,集中控制方式,14,集中控制的优点： 每个处理机都具有完全的呼叫处理能力，因而当一台CPU发生故障时，仅会造成其余CPU负荷增加，总体处理速度下降，而不会引起整个系统停运。 缺点： 操作系统较复杂，软件规模大，且需要使用特殊的总线控制器。,集中控制方式,15,分散控制方式,如果控制系统中，每台处理机只能达到部分资源，只能执行部分功能，则称为分散控制。分散控制又称为功能分担。 分散控制的优点: 逻辑清楚，各处理机的操作系统较简单，可根据功能需要选用处理机。 它的缺点: 任一CPU发生故障都会引起系统局部或全部瘫痪。此外，需要附加的机间通信接口和相应的处理软件。,16,分散控制方式,如何分配控制系统所执行的操作或任务？处理机之间的功能分配可能是静态的，也可能是动态的。 静态分配: 资源和功能分配一次完成，各处理机根据不同分工配备一些专门的硬件和软件。 动态分配: 根据系统的状态，对资源和功能进行最佳分配。动态分配机制较复杂，因而会降低系统的可靠性。,17,主/备用双机工作方式,18,4.3.4 程序的调度管理,一个交换机在同一时间内需要同时处理许多呼叫，对于每一个呼叫，控制系统都要完成许多处理工作。 有些工作要求实时处理，如不能及时处理，便会造成接续错误或降低服务质量。 在控制系统中，常采用群处理、多重处理和实时处理等技术来满足不同处理要求。,19,在程控交换系统中，各种处理任务按照紧急性和实时性要求分为三个优先级：故障级、周期级和基本级。,20,1. 故障级,故障级程序是实时性要求最强，需要时必须立即执行的程序。故障级程序负责故障识别、故障紧急处理，其优先级别最高，主要包括硬件故障、电源报警等。故障级程序由故障中断启动，又称为中断级，它不受任务调度的控制，在发生故障时优先执行，等故障处理结束，设备恢复正常后，再由任务调度去启动周期级和基本级程序。故障级可视故障部位、影响程度等又分为高、中、低三种等级。,任务的分级和调度,周期级程序是交换系统正常运行过程中优先执行的程序，对实时性要求较高，有固定的执行周期。周期级程序主要是各种监视扫描和必须定时执行的程序，它由时钟定时中断启动，又称为时钟级。 周期级程序执行周期的长短由任务性质和有关信息的时间参数来确定，输入处理中的各种扫描程序，其扫描周期的确定要考虑交换机的容量、处理机的处理能力、对用户的服务质量等因素，并应取为时钟中断周期的整数倍。 例如，用户扫描程序周期一般定为192ms；脉冲识别扫描程序周期一般定为 8ms，位间隔识别程序周期为96 ms；按钮号码识别程序的执行周期一般为32 ms。,2. 周期级,21,时间表举例,22,周期级程序的执行周期各不相同，一般采用时间表来调度。,时间表由时间计数器、比特表、激活屏蔽位和转移表组成。,基本级程序是执行级别最低的程序，它对实时性要求较低。基本级程序有些没有周期性，有任务才执行；有些虽有周期性，但周期较长。 号码分析、系统常规自检以及大部分 OAM程序都属于基本级。 在执行基本级程序时，如果时钟中断到来，就暂停执行基本级，而转去执行周期级的程序，等到周期级程序执行完毕，返回中断点，再恢复基本级程序的执行。,3. 基本级,23,基本级程序一般是由队列调度的，按先到先处理的原则执行程序。 实际设计中，基本级程序按其重要性和影响面的大小，可进一步细分等级，每一个等级设置相应的队列，执行时根据等级高低依次执行各队列中的程序。,3. 基本级,24,各级程序的启动顺序和执行时间,在空余时间内可以执行一些在时间上能够推迟的工作，如例行测试和查核程序等。,25,4.3.5 交换机软件结构与工具语言,交换机软件可分为运行软件和支援软件两大部分。 运行软件又称为联机软件，是交换机正常运行所需的工作软件，包括呼叫处理、管理和维护等程序及数据。 支援软件又称为脱机软件，其数量要比运行软件大的多，它是软件中心的服务程序，多用于开发、软件生成以及测试等。,26,1. 对运行软件的要求,第一，实时性，程控交换机必须满足一定的服务质量指标，控制系统必须达到规定的呼叫处理能力指标。 第二，多道程序并行处理，交换机的处理机是以多道程序运行方式工作的，也就是同时进行许多任务。采用中断技术保证优先权高的任务优先执行，可使多个程序都能按照轻重缓急要求分别执行。 第三，业务的不间断性，交换机开通运行就不能间断，在出现故障时，应能立即检测出故障、隔离故障设备并启动备用资源。 第四，通用性和扩展性，交换软件系统是包含操作系统功能在内的专用软件系统，要求采用通用程序，以适应功能不同和容量各异的交换局的需要。,27,2. 对软件结构的要求,随着通信技术的发展，要求交换机软件必须具备相当的灵活性，能满足改动交换机的任何要求，同时还能够适应多种未来交换机具有的复杂用户功能。对软件结构的要求如下： 既能在多机系统上运行又能在单机系统上运行； 能把功能程序与硬件和数据结构分开； 模块化，简化测试和扩充功能； 具有高可靠性； 具有可移植性。,28,程控交换机的运行软件包括系统软件、应用软件及数据三大部分。交换机运行软件的组成如下图所示。,3. 运行软件的组成,29,应用软件的组成和功能,应用软件是与交换处理和维护工作有关的程序，包括呼叫处理程序、维护和运行管理程序。 呼叫处理程序：负责整个交换机所有呼叫的建立与释放以及新业务性能的提供，它包括以下程序： a. 状态监视程序 b. 资源管理程序 c. 交换业务管理 d. 交换负荷控制 维护和运行管理程序：用于维护人员修改用户和交换局的各种数据，统计话务量和打印计费清单等。主要包括闭塞管理、路由监视、负荷控制、话路系统测试等日常维护程序，以及话务测量、计费处理、用户数据管理和局数据管理等程序。,30,(3) 数据,软件数据量大是程控交换机的特点，根据各种数据的性质，把运行软件所处理的数据分为两种：一种是呼叫处理过程中建立和使用的暂时性数据，称为动态数据。一旦呼叫结束，数据即被