第五讲_电路交换系统软件部分

4.4程控交换的软件系统4.4.1特点和组成1.特点规模大，要为数万个端口提供呼叫处理，还要包括复杂的维护管理系统。实时性强，交换机软件要求能及时收集外围端口状态并做出适当反应，属于实时控制软件。通常外围端口状态变化有用户摘挂机、中继线占用、脉冲拨号等，要求响应时间小于100ms，脉冲拨号要求小于10ms。基本特点状态并发出现，多道程序同时执行。在一部交换机上可能同时出现几十个甚至上百个呼叫，而且还会出现多个待处理的任务处于不同的进程中，这就要求多道程序同时执行。多道程序同时执行，不仅是交换机处理程序的需要，也是所有实时处理软件的特点。基本特点可靠性要求很高。交换设备除了对硬件系统有高可靠运行要求外，对软件也有极高的可靠运行要求。典型的可靠性指标是正确呼叫处理率98%，40年内系统中断时间不超过2小时。硬件设备要有备份，软件要求能够自动监测硬件和软件故障，并且在不影响系统运行情况下能对故障进行隔离或修复。基本特点能适应各种应用环境，具有很高的可维护性。应用环境包括：安装条件、线路条件、编号方案、路由方案等。可维护性包括：可以随着技术发展不断完善软件系统的性能；增加新功能时易于修改软件。采用模块化、结构化软件设计方法。2.交换软件的组成交换软件运行软件系统支援软件系统操作系统数据库应用软件系统软件开发、生产的工具与环境软件维护的工具与环境呼叫处理程序管理程序维护程序图4.25交换软件系统构成运行软件系统的结构实时多任务操作系统中央处理机处理机外围设备交换机外围设备数据库管理系统数据应用软件呼叫处理程序管理程序维护程序图4.26运行软件系统结构交换软件系统组成比例操作系统，占20%呼叫处理软件，占15%管理系统软件，占25%维护软件，占40%4.4.2程控交换机的操作系统即计算机的操作系统，是应用程序和硬件之间的中间程序。操作系统向下，可直接对相关硬件进行操作，通过驱动程序实现动作，硬件可以请求操作系统暂停CPU当前工作而为其服务。操作系统向上，可调用、排队应用程序，并将应用程序置入CPU进行运算，对数据库系统进行调用、数据访问执行和管理。操作系统界面应用软件数据库管理系统操作系统系统调用/状态激活调用返回/运算结果硬件系统控制数据状态数据图4.28操作系统界面1.进程的概念进程是指并发程序的执行过程，有时也称为“任务”或“活动”，进程是系统分配资源的基本单位，是一个具有独立功能的程序段对某个数据集的一次执行活动。对进程的几种定义：–进程是可以并行执行的计算部分；–进程是一个独立的、可以调度的活动；–进程是一个抽象实体，当执行某任务时它要分配和释放各种资源；–行为的规则叫程序，程序在处理机上执行时的活动叫进程；–一个进程是一系列逐一执行的操作，操作的确切含义有赖于用怎样的进程来描述。进程的概念程序，是一个静态的概念，是指令的有序集合，没有任何执行的含义。进程，动态概念，强调执行过程，它可被动态地创建，调度执行后消亡。进程有并行的特征，是竞争计算资源的基本单位。作业，是某任务要求计算机所作工作的集合，是用户向计算机提交的任务实体，作业的完成需经过四个阶段：提交、收容、执行和完成。进程描述和进程控制快进程是一个程序对某个数据集的执行过程，从计算机活动角度看，需要能反映进程存在、变化的实体—静态描述。静态描述，由进程控制块PCB、程序段和可操作的数据结构集组成。PCB包含进程的描述、控制和资源信息，反映进程的动态特征。–控制信息，进程当前状态，如就绪、执行、挂起、等待等。–资源信息，占用内存大小、指针、共享程序、设备号、数据长度、缓存区、数据结构指针、文件指针等。2.程序调度程序调度，就是按一定排序和策略将相关处理程序置入计算机中执行。调度策略，分为静态和动态调度：–静态调度，处理机时间分成若干片，按程序优先级分配时间片来执行。–动态调度，事件激活模式，OS按其优先级别分配处理机时间，灵活，实时响应好。程序级别，交换机程序可分为故障级、时钟级(呼叫处理)、基本级(分析、维护管理等)。程序级别划分和执行表4.1程序级别的划分故障级时钟级基本级FH级FM级FL级H级L级BQ1BQ2BQ#紧急处理处理机故障话路和I/O子系统故障严格定时要求的处理较低定时处理内部处理内部处理维护处理4msFMFLHLB(a)(b)(c)图4.31执行中可能遇到的情况时钟级调度利用时钟源周期性向CPU产生时钟中断，再用时钟计数器的时间计数表调度执行。时间计数器，指示当前中断周期执行任务表中的那行任务。时间表，按计数顺序登记某一时段的任务。屏蔽字，表示一行中的任务有效位。转移表，执行程序的入口地址。时钟级调度时间计数器（8ms)转移表入口地址屏蔽表时间表1111110011111111111111111111时间计数器清零用户群2扫描用户群1扫描中继接口扫描号位间隔识别DTMF拨号识别脉冲拨号识别图4.32时间表时间表调度控制流程8ms时钟中断读计数器的值读时间表单元内容表内容逻辑乘屏蔽表内容结果右移一位最高位？是1否？是否是转移表，找出相应的程序入口地址是1否？执行该时钟级程序计数器清零返回是计数器增1否否图4.33时间表调度控制流程数据表格激活处理模式为了解决不同环境应用的适应性问题和方便新功能添加，通常将各类事件、应用环境、条件等制作成表格，并以数据表格模式激活应用处理软件。优点：当规范或者应用发生变化时，不必改变处理软件的程序结构，只需修改表格中的数据。举例，A和B表示两个独立的数字变量，按其值的组合，三个程序中将有一个将按规定执行。数据表格激活处理软件模式条件AB00001111待执行程序初始应用变化后应用R1R2R3R3R1R1R2R1AB10R1R2R3初始应用的流程AB10R1R2R3B1001变化后应用的流程1动作激活程序流程数据表格激活处理软件模式读A索引的第1表格标志按程序编号转移R1R2R301读后续索引的表格第1表格标志A值第2表格B值01R1001100R2R3变化前的数据第1表格标志A值第2表格B值1001100R2R3变化后的数据01001R2R1R1数据表格激活处理软件模式流程图数据表格激活程序的一般结构数据表格激活程序用第一个参数查第一级表格标志F?用下一参数查下一级表格10根据查表结果执行程序结束数据表格激活程序的一般结构基本级调度基本级调度BQ1有任务码？取一项执行BQ2有任务码？BQ3有任务码？有取一项执行有没有没有有取一项执行结束队首指针队尾指针0BQ1BQ2BQ3图4.34基本级程序调度管理流程4.4.3呼叫处理能力分析呼叫处理能力常用忙时试呼次数(BHCA)来衡量。1.影响BHCA值的因素，包括处理机速度、指令功能、空时处理机开销、呼叫处理开销、其他开销、程序结构、安全系数、话务参数等。2.BHCA值估算公式，t=a+b·N，a是与话务量无关的开销，b是一次呼叫的平均处理时间，N为某一时段内各类呼叫的总次数，也称作忙时试呼次数。4.4.4数据结构1.数据类型–动态数据，呼叫处理机系统运行中不断变化的状态数据，常以表格、控制表形式存放。–半固定数据，用户数据(号码、端口、类型等)；系统数据，也叫局数据(路由、线数、迂回方案、编号方案等)。2.动态数据的表格结构–忙闲状态表、服务性能表、呼叫转移表等。表格结构缩位拨号登记表0099缩位代码4562783698标志位转移用户坐标码图4.37缩位拨号带码表图4.38呼叫转移登记表3.数据库结构常采用关系数据库，利用商用数据库可提高系统的安全可靠性和编程兼容性，省时省力。键域元组图4.39关系数据库模式EN(设备码)DN(号簿码)……5526233579155962335799表4.2EN/DN表4.5程序设计语言1.规范描述语言(SDL)，是CCITT建议的一种高级语言，用来描述电话交换系统的行为。该语言可用来说明待设计系统的功能和行为，也可说明已实现系统的功能和行为。2.汇编语言和高级语言，汇编语言是面向处理机过程的语言，效率高、实时性强，但与具体处理器关系密切，编制和修改都较困难。高级语言，如CHILL、C语言，CHILL语言是CCITT规范的交换系统编程语言，但C语言应用更广泛。程序设计语言3.人机会话语言(MML)，是一种交互式人机操作和维护命令语言，用于对交换机的操作、维护、安装和测试。人机命令，采用命令名：参数名=参数值的形式。输出语言，以文字形式说明命令的执行情况。当前多用Xwindows等图形界面方式。作业4、5、6