存储程序控制原理PPT课件

第四章存储程序控制原理,主要内容,呼叫处理过程程控交换控制系统的电路结构呼叫处理软件程控交换的软件系统,程控交换：就是存储程序控制信息交换。通过处理机执行和处理存储的程序与数据，控制交换机完成交换的功能。如程控电话交换、数据分组交换。,4.1.1基本概念,对程控交换机的要求:高度的可靠性(99.98%)系统的安全性技术的先进性经济实用性功能多样性管理维护方便性,4.1.1基本概念,4.1.2呼叫处理过程,交换机调查用户类别：一般电话、投币电话、小交换机,收号号码分析：确定呼叫类别，检查被叫是否限制和空闲接至被叫用户向被叫振铃,被叫应答，停振铃和回铃音，开始计费,找到空闲路由，送拨号音，准备收号,主叫挂机，停止计费，向被叫送忙音,被叫挂机，停止计费，向主叫送忙音,一次成功的局内呼叫中交换机处理的各阶段的动作：1、主叫用户A摘机：程控交换机按一定周期执行用户线扫描程序，对用户电路扫描点进行扫描，检测出摘机呼出的用户后，确定用户（一般用户、小交换机、投币电话等）和话机的类别，弄清是双音频话机还是脉冲话机，以便接上相应的收号器。2、交换机送拨号音，准备收号：去话分析，找空闲时隙并占用。交换机寻找一个空闲收号器以及它和主叫用户间的路由，再寻找一个主叫用户和信号音间的空闲路由，向主叫用户送拨号音，同时监视收号器的输入信号，准备收号,一次成功的局内呼叫中交换机处理的各阶段的动作：3、收号：由收号器接收用户所拨号码，收到第一位号后，停送拨号音，并将收到的号码按位存入相应的存储器；对“应收位”、“已收位”进行计数。4、号码分析：将收到一定位数的号码（号首，一般为3位）送向分析程序进行分析（叫做预译处理），以决定呼叫类别是本局呼叫还是出局呼叫，是否长途，特殊服务呼叫等，并决定该收几位号；检查该呼叫是否应该接通，是否是限制用户。,一次成功的局内呼叫中交换机处理的各阶段的动作：5.来话分析接至被叫用户：根据被叫用户数据执行来话分析程序进行来话分析，并检测被叫用户忙闲。如果被叫用户空闲，则测试并预占空闲路由，包括：向主叫用户送回铃音路由，向被叫用户送铃流路由，给出主/被叫用户通话路由。6.向被叫用户振铃：向被叫用户振铃，向主叫用户送回铃音；监视主被叫用户状态。在数字交换机中向用户振铃是由用户电路提供铃流的。,一次成功的局内呼叫中交换机处理的各阶段的动作：7.被叫应答，双方通话：被叫摘机应答，交换机检测到后，停送振铃信号和回铃音；建立双方的通话路由，开始通话；启动计费设备，开始计费，同时监视主被叫用户状态。8.话终挂机、复原：交换机检测到话机挂机后，进行相应的拆线工作。如果交换机检测到主叫先挂机，通话路由复原，停止计费，向被叫送忙音；如果交换机检测到被叫先挂机，通话路由复原，停止计费，向主叫送忙音。,4.1.3呼叫处理SDL图描述,为什么引入SDL图？一个呼叫处理过程是相当复杂的，它包括处理机监视、识别输入信号，然后进行分析、执行任务和输出命令（如振铃、送信号）等。在不同情况下，各种请求都是随机的，且对它们的处理方法也各不相同。例如：同样是挂机，要分是主叫先挂机，还是被叫先挂机，即使是主叫先挂机，还要区分是在什么时候挂机，是拨号中途挂机还是话终挂机。为了对这些复杂功能用简单的方法来表示，我们采用了SDL（规范化描述语言）图来表示呼叫处理过程。,稳定状态和状态转移稳定状态：我们把整个接续过程分为若干阶段，将接续过程中稳定不变的阶段称为稳定状态，如空闲、等待收号、收号、振铃、通话、听忙音等。每一阶段用一个稳定状态来标志，各个稳定状态之间由要执行的各种处理来连接。状态转移：交换机由一个稳定状态变化到另一个稳定状态叫做状态转移。即处理机接受输入信号，执行相应的各种处理。,SDL图是SDL语言中的一种图形表示法。SDL语言是CCITT研制的一种图像语言。SDL语言是以有限状态机（FSM）为基础扩展起来的一种表示方法，它的动态特征是一个激励-响应过程。SDL图的常用图形符号（P81图4.2）,规范描述语言（SDL）图简介,描述局内呼叫SDL进程图举例（P82图4.3）图中共有6种状态，在每个状态下，任一输入信号可以引起状态转移。在状态转移过程中同时进行一系列动作，并输出相应命令。根据这个描述，我们可以设计所需要的程序和数据。,规范描述语言（SDL）图简介,从图4.3可知：用SDL所画出的图看上去类似通常的程序流程图，但它实际上是一种状态迁移图，是根据呼叫处理过程可能出现的状态和迁移，说明该过程所需的状态转移。用SDL绘制的状态迁移图非常直观明确，对于理解软件的功能以及研究控制过程都很有用。因此，在程序设计的初期，往往先用SDL来确定对硬件系统的功能要求，在SDL图确定之后，可以设计所需要的程序和数据。,规范描述语言（SDL）图简介,呼叫处理过程,从控制观点，以交换机外部的变换（摘机、拨号、中继线占用）为事件，它是触发状态转移的原因，处理状态转移的工作为任务。交换机的基本功能就是收集所发生的事件（输入），对得到的事件进行正确的逻辑处理（内部处理），然后向硬件或软件发出要求采取动作的指令（输出）。交换的自动接续是中央处理机根据话路系统内发生的事件给出相应的指令来完成的。,根据图4-3（P82）的描述，可见一个局内呼叫过程包括以下三部分处理过程：输入处理（也叫监视处理）：即数据采集部分。识别并接受从外部输入的处理请求和其它有关信号，输入处理的程序叫做输入程序。,内部处理（分析处理）：即内部数据处理部分。根据输入信号和现有状态进行分析、判别，然后决定下一步任务。分析事件以确定执行何种任务的程序叫做任务分析程序，分析程序主要包括：去话分析、数字分析（号码分析）、状态分析和来话分析四类分析程序。输出处理（即输出命令部分）：根据分析结果发布一系列控制任务，命令对象可能是内部某一些任务，也可能是外部硬件。,4.2程控交换控制系统的电路结构,计算机控制系统的一般逻辑结构,外部设备,接口,接口,存储器,存储器,主处理器,控制系统,输入,处理,输出,计算机控制系统的硬件组成接口存储器中央处理器,程控交换机控制系统的工作过程接收外界信息；如外部设备的状态变化，请求服务的命令等分析并处理信息；输出处理结果；如指导外设运行的状态信息或控制信号。接口：是交换机中唯一与外界发生物理连接的部分。,外部设备,接口(I/O),输入数据,CPU,输入数据,输出数据,工作数据,程序,交换网络,存储器,总线,接口系统,接口系统,控制系统,程控交换机控制系统的电路结构,图中所有电路都跨接在同一总线上，但由于CPU的控制作用，在任何时刻总线上只可能有一个信号传输，即系统中各器件间信号的传递是分时进行的。因此，通过适当的软件设计，系统可在逻辑上实现任意电路之间的独立传输.,尽管控制系统的逻辑组成简单，但它的具体实现却是多样的，这就带来了问题的复杂性。实际控制系统种种差别主要来自它们所使用的CPU不同。接口电路应能将各种外设输入的信号转变成适合CPU总线传输的信号，从而使CPU能如同读写存储器那样读写接口电路。如何设计和选择这些接口电路构成了控制系统硬件设计的一个重要内容。,4.3呼叫处理软件,4.3.1概述SPC交换系统为实现呼叫建立过程而执行的任务可分为三种类型：输入处理、内部处理和输出处理。在SPC交换系统中，负责这些工作的程序分别叫做：输入程序、任务分析程序、输出程序。,输入处理收集话路设备的状态变化和有关信息叫输入处理。输入处理程序对用户线、中继线以及收号器进行扫描监视，监测识别状态，结果进入队列或相应的存储区供其它程序取用。各种扫描程序都属于输入处理。要针对一定的硬件设备，可与输出处理合称为设备处理。一般是在中断中执行，主要任务是发现事件而不是处理事件。为提高效率，通常用汇编语言编写。还广泛采用群处理方式；各种扫描程序都属于输入处理，用扫描来发现外部事件，扫描采集的信息是接续的依据。,内部处理内部处理是与硬件无直接关系的高一层软件处理内部处理就是对各种信息进行分析以决定下一步工作。内部处理功能由内部处理程序完成。内部处理程序的一个共同特点是要通过查表进行一系列的分析和判断，也可称为分析处理为实现呼叫建立过程的主要任务都在内部处理中完成。,内部处理内部处理按照处理的信息可以分为去话分析号码分析来话分析状态分析内部处理程序的结果可以是启动另一个内部处理程序或者启动输出处理,输出处理完成话路设备的驱动。各种开关动作，也就是控制话路设备的动作或复元，执行、停止振铃，发码等处理。输出处理与输入处理一样，都是与硬件有关的低层软件，都要针对一定的设备，故可合称为设备处理。扫描是处理机的输入信息，驱动是处理机的输出信息。因此，扫描和驱动是处理机在呼叫处理中与硬件联系的两种基本方式。,着眼于一个呼叫处理过程，就是输入处理、内部处理和输出处理的不断循环。硬件执行了输出处理的驱动后，改变了原来的状态，使得硬件设备由一个稳定状态转移到另一个稳定状态。,稳定状态一,稳定状态二,启动原因,输入程序,任务执行（始）程序,输出程序（驱动）,分析程序,任务执行（终）程序,硬件动作,任务的执行,状态转移与软件的关系,4.3.2扫描与输入,每次扫描操作包括两步PRLRSRPRLR本次扫描结果存储器（PR）中的数据与上次扫描结果存储器(LR)中的数据相比较,可得到每个接口监视信号的变化,1,0,1,0,1,0,1,1,1,PR,SR,LR,扫描脉冲,0,1,7,接口监测信号,PR:本次扫描结果存储器LR：前次扫描结果存储器SR：状态变化指示存储器,本次扫描存储器（PR）与前次扫描存储器（LR）异或后得0，表示状态未发生变化。每当输入电平变换时，状态变换指示存储器（SR）将相应地置1。利用状态变化指示存储器（SR）的内容和前次扫描结果存储器的内容相“与”，即SRLR=1，就可进行挂机识别，同理，SRLR=1，可进行摘机识别。用类似的方法也可进行脉冲数字识别。接收线路信号的处理子进程（如图4.9P87）作用：将线路监测扫描获得的电平信号（0或1）结合时间关系产生便于上层软件处理的“摘机”、“挂机”、“拍差簧”、“1”、“2”、等代码或符号。,设：用户在挂机状态时扫描输出为“1”，用户在摘机状态时扫描输出为“0”，摘挂机扫描程序的执行周期为100ms。摘机识别：就是找到从“1”到“0”的变化点。挂机识别：就是找到从“0”到“1”的变化点。,用户摘挂机识别原理,用户摘挂机识别原理,用户线状态,100ms扫描,这次扫描结果1110000111,前次扫描结果1111000011,这前0001000000,挂机1,摘机,1挂机,0,0,这前0000000100,摘机识别,挂机识别,扫描周期的确定,用户呼出扫描周期的确定用户呼出扫描周期应取适当的值，一般为100ms左右太长会增加拨号音时延，影响服务质量；太短，则不必要地增加了处理机的时间开销，影响到处理机的处理能力。接收端，需要快速调整接收门限，以适应不同距离用户的信号衰减脉冲收号扫描周期为了正确地采集用户拨号脉冲信息，脉冲收号扫描周期的取定使得在任何一个脉冲的断、续时间内，至少进入一次脉冲扫描,扫描周期的确定,位间隔识别位间隔的基本功能是判别一位数字的结束。一位数字中的各脉冲间隔较短，而数字间的位间隔则有几百毫秒。双音多频脉冲数字的扫描周期双音多频脉冲数字的接收多用数字滤波器和数字逻辑电路实现。软件扫描的任务就是定期地从收号器上读得这些数字。,数字分析1,用程序判断分析分析步骤可分为两部分预译处理：在收到用户所拨的“号首”以后，首先进行预译处理，分析用户提出什么样的要求。拨号号码分析处理：这是对用户所拨全部号码进行分析。可以通过译码表进行，分析结果决定下一步要执行的任务。因此，译码表应转向任务表。,数字分析程序流程图,数字分析2,用查表分析查表法有塔形结构和线形结构两种表格的组织方式塔形结构：由多级表组成线形结构：要收到足够的位数后才开始查表。在大多数情况下可以得到分析结果接续任务代码。数据分析结果可能包含多种数据，如路由索引（RTX）、计费索引、还需接收的号码位数等。不同的路由索引表示不同的呼叫去向。,路由选择的任务数字分析的结果是为了选择路由。路由选择的任务就是在相应路由中选择一条空闲的中继线迂回路由的选择为具有灵活性，应采用查表法。根据数字分析程序所得到的路由索引查路由索引表,并得到两个输出数据：中继群号（TGN）下一（迂回）路由索引(NRTX),路由选择,每个路由索引（RTX）表对应一个中继群号（TGN）,有了中继群号，就可以在该中继群中选择空闲中继线，如果全忙，就用下一路由索引再检索路由索引表，又得到与下一路由索引对应的中继群号及下一个路由索引。,路由选择,例：有一个呼叫，从数字分析得到路由索引（RTX=6),用6检索路由索引表，得到NRTX=8,TGN=4。用4检索空闲链路指示表，其内容为“0”，表示对应于TGN=4的路由全忙，因此，再用NRTEX=8查路由索引表，得到NRTX=14,TGN=6,再用6检索下一张表，得到的不是“0”而是“1”，表示第一条中继线空闲并可选用,路由选择例子,路由索引表,空闲连队指示,0123456,06,NRTX(8),TGN(4),NRTX=8,NRTX(14),TGN(6),6,RTX,0,#1,通路选择的任务根据已定的入端和出端在交换网络上的位置（地址码），选择一条空闲的通路。为了进行通路选择，在内存中必须有各级链路的忙闲表，也就是所谓“网络映像”,通路选择,FETEX-150的TST网络结构,A-B:涉及NWi的PTS忙闲表和NWk的STS忙闲表，应为,B-A:涉及NWk的PTS忙闲表和NWi的STS忙闲表，应为,TST网络的通路选择,通路选择,根据出入线位置决定相应忙闲表,取忙闲表相应一行,两张忙闲表同一行内容进行逻辑乘,有空闲通路,全部测试过,选定一条通路,忙闲表地址换一行,否,是,置全忙标志,结束,否,是,输出驱动,输出驱动的主要任务：编制好要输出的控制信息并在适当时刻输出。对于硬件而言，通常在处理机与交换网络之间设置接口电路。,程控交换的软件系统,交换软件的特点：规模大：大型交换系统几万门或更多电话实时性强：在很短时间间隔内处理成千上万个并行任务多道程序并行处理可靠性要求高：99.98的正确呼叫处理及40年内系统中断运行时间不超过2小时。,程控交换的软件系统,交换软件的组成运行软件系统支援软件系统,操作系统,数据库系统,应用软件系统,呼叫处理程序,管理程序,维护程序,软件开发、生产工具与环境,软件维护工具与环境,程控交换的软件系统,各软件组成部分的实时性要求软件模块的实时性越强，其优先级也应该越高实时性最强操作系统，其中外中断处理程序实时性最高，其次为呼叫处理程序、管理程序、维护程序维护软件中的系统防御程序数据库管理系统的实时性一般随用户的优先级高低而定，如果用户程序实时性较高，则该程序优先得到数据库管理系统的服务。,程控交换的软件系统,程控交换机操作系统交换机的操作系统有两个界面操作系统与硬件之间的界面操作系统与其它软件模块之间的接口程控交换机操作系统主要完成的功能内存管理、程序调度、程序间的通信、处理机间的通信、时间服务、出错处理等,程序调度程序调度就是调度合适的程序占用处理机调度策略程序调度是实现系统并发处理的关键之一。调度可分为静态调度和动态调度。静态调度是把处理机时间等分一组连续的时间片，不能很好地反映系统中各任务的实时性情况，处理机使用效率不高。动态调度则完全按各程序的优先级进行的。动态调度能合理地反映各任务的实时性情况，处理机使用效率高,每一个程序在执行的时候，都要按照其实时性的要求规定一个执行级别。实时处理是呼叫接续对处理方式提出的要求。为了达到这一要求，对程序执行划分为故障级、时钟级和基本级三种执行级别。见下表,时钟级调度时钟中断发生后，进入时钟级调度管理程序；任务：确定本次时钟中断应调度哪些时钟级进程，满足各种时钟及进程的不同周期性要求；通常以一种时钟中断为时基，采用时间表作为调度的依据；时钟级程序由时间表启动。,时钟级调度时间表的组成计数器：时钟中断的计数器屏蔽表：表示某一位所对应的程序是否处于可执行的状态时间表：执行任务的调度表转移表：表中的内容是各个程序的入口地址，按照这个地址去调用相应的程序基本级调度基本级调度管理程序基本级队列处理,时间表,转移表入口地址,呼叫处理能力分析,怎样评价一台程控交换机的话务能力话务量（交换网络的负荷）：通过交换网络可以同时占用的路由数，用爱尔兰数表示。单位时间控制设备能处理的呼叫次数话务量话务量又称为话务员负载或电话负载，是反映交换系统话务负荷大小的量。它指从主叫用户出发，经交换网络到达被叫用户的话务。显然，呼叫次数越多，每次呼叫占用的时间越长，交换机的负荷就越重。,呼叫处理能力分析,2、影响话务量的基本因素呼叫次数占用时长3、话务量的计算话务量等于呼叫次数乘上平均呼叫占用时间4、话务量可以用来衡量设备的利用率5、呼损：损失话务量与流入话务量之比，就是呼叫损失率，简称呼损6、流入话务量-完成话务量=损失话务量,呼叫处理能力分析,话务量的计算在时间T内发生的呼叫次数和呼叫占用时长的乘积，称为话务量单位：爱尔兰例：呼叫强度为1800次小时，呼叫时间为160小时次，则话务量Y1800次小时X160小时次30Erl呼损率：损失话务量/流入话务量,BHCA值的估算通常用一个线性模型来估算处理机的时间开销tt=a+bNa与系统容量等固定参数有关，是与话务量无关的开销。b是处理一次呼叫的平均时间开销,N为一定时间内各种呼叫接续的总数，即处理能力值（BHCA）,呼叫处理能力分析,呼叫处理能力分析,控制设备的呼叫处理能力忙时试呼次数（BHCA）：反映交换