TSSN-ソフトウェアアーキテクチャ
この章では、電気通信スイッチングシステムとネットワークのソフトウェアアーキテクチャについて学習します。
SPCシステムのソフトウェアは、理解を深めるために2つに分類できます– System Software そして Application Software。ソフトウェアアーキテクチャは、言語プロセッサを含むSPCのシステムソフトウェア環境を扱います。呼処理に伴う多くの機能は、操作および管理機能が実行されるオペレーティングシステムの一部です。
呼処理は、イベント指向の主要な処理機能です。加入者の回線またはトランクで発生するイベントは、呼処理をトリガーします。コールのセットアップは、交換の1つの連続した処理シーケンスでは実行されません。このプロセス全体は、数十ミリ秒または数百ミリ秒続く多くの基本プロセスと一致しており、多くの呼び出しは同時に処理され、各呼び出しは個別に処理されます。Process。プロセスはアクティブなエンティティであり、program in execution、時には task。
マルチプログラミング環境でのプロセス
このセクションでは、マルチプログラミング環境でのプロセスとは何かを見ていきます。マルチプログラミング環境でのプロセスは、次のいずれかになります。
- Running
- Ready
- Blocked
プロセスの状態は、現在のアクティビティと実行されるプロセス、およびその状態が受ける遷移によって定義されます。
プロセスは running、命令が現在プロセッサによって実行されている場合。
プロセスは ready プロセスを実行する次の命令が待機中の場合、または命令がタイムアウトした場合。
プロセスは blocked, 続行する前に何らかのイベントが発生するのを待っている場合。
次の図は、実行中、準備完了、およびブロック間の移行を示すプロセスを示しています。
一部のプロセスが実行状態にある間、一部は準備完了状態になり、他のプロセスはブロックされます。準備完了リストのプロセスは、優先順位に従って行われます。ブロックされたプロセスは順序付けられておらず、イベントの発生を待機している順序でブロックが解除されます。プロセスが実行されず、他の命令またはリソースを待機している場合、そのようなプロセスを準備完了リストにプッシュすることでプロセッサ時間が節約され、優先度が高いときにブロックが解除されます。
プロセス制御ブロック
プロセス制御ブロックは、オペレーティングシステムの各プロセスを表します。PCBは、プロセスに関する次の情報を含むデータ構造です。
プロセスの現在の実行状態
準備完了状態にあるプロセス優先度
CPUスケジューリングパラメータ
プロセスが中断されたときにCPUの内容を保存します
プロセスへのメモリ割り当て
数、CPU使用率などのプロセスの詳細が表示されます
プロセスに関連付けられているイベントとI / Oリソースのステータス
PCBには、CPUを取得したときに次に実行されるプロセスに関するすべての情報があります。CPUレジスタにはProgram Status Word (PSW)次に実行される命令のアドレス、現在有効または無効になっている割り込みのタイプなどが含まれます。
CPUが何らかのプロセスを実行している間、現在実行中のプロセスがブロックされたとき、または優先度の高いプロセスをトリガーするイベントまたは割り込みが発生したときに、そのプロセスを切り替える必要があります。そのような状況はと呼ばれますProcess Switching、別名 Context Switching。このような割り込み優先メカニズムを次の図に示します。
プロセスの場合 A特定の加入者線をスキャンして空きがあることを確認すると、プロセスはその加入者との通話を確立します。ただし、別のプロセスBが優先順位を要求し、同じサブスクライバーとのコールを同時に確立する場合、両方のプロセスが同時に同じサブスクライバーにコールを発信する必要があります。これはお勧めできません。他の共有テーブルやファイルでも同様の問題が発生する可能性があります。
交換のリソース(トランク、レジスターなど)とそれらの現在の使用率に関する情報は、テーブルの形式で保持されます。これらのテーブルは、必要に応じてさまざまなプロセスで共有されます。この問題は、2つ以上のプロセスが同時に同じテーブルを選択した場合に発生します。この問題は、共有テーブルへの各プロセスへのアクセスを許可することで解決できます。
リソースの共有
プロセスが共有テーブルまたは共有リソースを使用する場合は常に、同じものを必要とする他のすべてのプロセスは待機し続けます。実行中のプロセスがリソースの使用を終了すると、待機している最初の優先順位付けされた準備完了プロセスに割り当てられます。共有リソースを使用するこのプロセスは、Mutual Exclusion。共有リソースにアクセスしているプロセスは、その中にあると言われていますCritical Section または Critical Region。相互排除は、特定の共有リソースの任意のインスタンスで1つのプロセスのみがクリティカル領域に存在できることを意味します。クリティカルセクションにあるプロセスのコーディングは、無限ループがないように非常に注意深く行われます。これは、プロセスがブロックされないようにするのに役立ちます。行われる作業は、より正確で効率的です。これは、待機している他のプロセスに役立ちます。
セマフォ内の2つのプロセスが共通のリソースを共有する必要がある場合、特定の時間間隔でそれらによって共有されます。一方がリソースを使用している間、もう一方は待機します。さて、待っている間、他のタスクと同期するために、それまでに書かれたタスクを読み取ります。つまり、そのプロセスの状態はゼロ以外であり、増分し続ける必要があります。そうしないと、ブロックされたリストに送信されます。ブロックリストにあるプロセスは積み重ねられ、優先度に従ってリソースを使用できます。
次の図は、プロセスがどのように機能するかを示しています-
セマフォ内の2つ以上のプロセスがリソースを無期限に待機し、ゼロを取得してブロック状態に戻らない場合、他のプロセスはブロック状態で同じリソースの使用を待機しますが、リソースを使用することはできませんが、待機します。状態はと呼ばれます Deadlock State.
この手法は、デッドロックの防止、回避、検出、および回復のために開発されました。したがって、これらは、プロセッサを切り替えるためのオペレーティングシステムの顕著な機能をカバーしています。
ソフトウェア制作
SPCソフトウェアの作成は、ソフトウェアの複雑さとサイズに加えて、長寿命と信頼性、可用性、移植性のために重要です。
ソフトウェア生産は、複雑なシステム向けの大規模ソフトウェアの生産と保守で発生する問題に対処するソフトウェアエンジニアリングの分野です。ソフトウェア工学の実践は4つの段階に分類されます。これらの段階は、ソフトウェアシステムの生産を補います。
- 機能仕様
- 正式な説明と詳細な仕様
- コーディングと検証
- テストとデバッグ
交換システムのアプリケーションソフトウェアは、呼処理ソフトウェア、管理ソフトウェア、および保守ソフトウェアに分けることができます。スイッチングシステムのアプリケーションソフトウェアパッケージは、モジュラー構成を使用します。
ストアドプログラムコントロールの導入により、加入者は多数の新しいサービスまたは改善されたサービスを利用できるようになります。短縮ダイヤル、録音された番号通話またはダイヤルなしの通話、空き時間帯のコールバック、電話転送、オペレーターの応答、通話番号の記録、キャッチホン、相談保留、会議通話、自動アラーム、STD禁止、悪意のある通話など、さまざまな種類の拡張サービスこれらのテレフォニーの変更により、トレースなどがすべて導入されます。
マルチステージネットワーク
多段ネットワークは、クロスバースイッチングシステムよりも効率的に多くの加入者間の接続を提供するために構築されたネットワークです。
前述のクロスバースイッチングネットワークには、以下に説明するようにいくつかの制限があります。
クロスポイントの数は、接続されているステーションの数の2乗になるため、大きなスイッチの場合はコストがかかります。
Crosspointに障害が発生すると、Crosspointが接続されている2つのサブスクライバーとの接続が妨げられます。
接続されているすべてのデバイスがアクティブであっても、使用されるクロスポイントはごくわずかです。
これらの欠点を補うための解決策を見つけるために、多段スペース分割スイッチが構築されました。クロスバースイッチをより小さなユニットに分割して相互接続することにより、より少ないクロスポイントで多段スイッチを構築することが可能です。次の図は、多段スイッチの例を示しています。
上記のような多段スイッチは、クロスバースイッチングで必要なものよりも少ない数のクロスポイントを必要とします。上記の例によると、8(入力)および8(出力)のさまざまなサブスクライバー(呼び出し側サブスクライバーと呼び出し側サブスクライバーの両方)の場合、通常のクロスバーネットワークで必要なクロスポイントはそれらの2乗、つまり64になります。多段クロスバーネットワーク、40クロスポイントで十分です。これは上の図に示されているとおりです。大型の多段クロスバースイッチでは、削減がより重要になります。
多段ネットワークの利点
多段ネットワークの利点は次のとおりです。
- クロスバーの数が減ります。
- 接続パスの数はさらに多くなる可能性があります。
多段ネットワークのデメリット
多段ネットワークのデメリットは次のとおりです。
多段スイッチは原因となる可能性があります Blocking。
中間スイッチの数またはサイズを増やすとこの問題を解決できますが、これに伴ってコストが増加します。
ブロッキング
ブロックすると、クロスポイントの数が減ります。次の図は、ブロッキングをよりよく理解するのに役立ちます。
上の図では、4つの入力と2つの出力があり、サブスクライバー1はライン3に接続され、サブスクライバー2はライン4に接続されています。赤い色の線は接続を示します。ただし、さらに多くのリクエストが来るでしょう。加入者3および加入者4からの発呼要求は、発呼を確立できないため、処理できません。
上記のブロックのサブスクライバーも(上の図に示されているように)同じ問題に直面しています。一度に接続できるブロックは2つだけです。3つ以上またはすべての入力を接続することはできません(存在する出力の数に依存するため)。したがって、複数の接続を同時に確立することはできません。これは、通話がブロックされていると理解されます。