1、现代交换原理现代交换原理第六章第六章 程控交换机的软件系统程控交换机的软件系统考核内容考核内容掌握掌握:1.1.软件特点及组成软件特点及组成 2.2.程序级别的划分程序级别的划分 3.3.任务调度任务调度程序分类程序分类 4.4.进程调度机制进程调度机制现代交换原理现代交换原理大型程控交换机的软件设计工作需要大型程控交换机的软件设计工作需要 100-200100-200人年人年(100100人工作人工作1 12 2年年)。交换机的基本目的交换机的基本目的:建立和释放呼叫建立和释放呼叫软件主要任务软件主要任务:控制交换机运行。呼叫处控制交换机运行。呼叫处 理、管理和维护、系统安理、管理和维护、系
2、统安 全运行和保护功能全运行和保护功能现代交换原理现代交换原理第一节第一节 软件的特点及组成软件的特点及组成一一.特点（对软件系统的要求）特点（对软件系统的要求）规模大规模大时实性时实性(时实效率时实效率)程序按级别划分，在一定时限内要求处程序按级别划分，在一定时限内要求处理机不失时机的对各种程序进行处理，要求理机不失时机的对各种程序进行处理，要求处理机有很强的业务处理能力和确保处理机有很强的业务处理能力和确保QoSQoS现代交换原理现代交换原理多重性多重性(多道程序运行多道程序运行)采用多重处理技术，将若干任务同时处采用多重处理技术，将若干任务同时处理，反映出理，反映出CPUCPU处理软件快
3、的优点。处理软件快的优点。宏观上宏观上:同时处理同时处理(并行处理并行处理)微观上微观上:分时处理分时处理现代交换原理现代交换原理业务的不间断性业务的不间断性可靠性高可靠性高:用可用度衡量用可用度衡量可扩充性可扩充性:修改软件适应未来业务需要修改软件适应未来业务需要可维护性可维护性:实现了程序模块化。每个模块相互实现了程序模块化。每个模块相互独立，将功能分割成许多分功能和子功能。独立，将功能分割成许多分功能和子功能。每一功能用一段程序实现。由于程序结构层每一功能用一段程序实现。由于程序结构层次清楚，修改、调用、增加或删除方便。次清楚，修改、调用、增加或删除方便。双备份双备份:DSNDSN,处理
4、机处理机，计费系统计费系统现代交换原理现代交换原理二二.软件组成软件组成 运行软件运行软件 支援软件支援软件 (一一)运行软件运行软件(联机软件或在线软件联机软件或在线软件)*指存放在交换机处理系统中，交换机在运行中直指存放在交换机处理系统中，交换机在运行中直 接使用的软件。指日常操作处理所经常运行的程接使用的软件。指日常操作处理所经常运行的程 序。在交换机的内存和外存中，数量庞大。序。在交换机的内存和外存中，数量庞大。交换系统呼叫处理、管理和维护等全部程序交换系统呼叫处理、管理和维护等全部程序和数据的总称。和数据的总称。现代交换原理现代交换原理 *操作系统操作系统 *数据库系统数据库系统 *
5、应用软件系统应用软件系统 呼叫处理程序呼叫处理程序 管理程序管理程序 维护程序维护程序现代交换原理现代交换原理应用软件系统应用软件系统呼叫处理程序呼叫处理程序管理程序管理程序维护程序维护程序操作系统操作系统中央处理机中央处理机 处理机处理机外围设备外围设备 交换机交换机外围设备外围设备数据库管理系统数据库管理系统数据数据运行软件系统结构运行软件系统结构现代交换原理现代交换原理 操作系统操作系统 对交换机对交换机(尤指处理机尤指处理机)的硬件和软件的硬件和软件资源进行管理和调度。并为其它软件部分提资源进行管理和调度。并为其它软件部分提供支持。供支持。接口接口:应用软件系统应用软件系统 交换机硬件
6、交换机硬件(类似于计算机的类似于计算机的O.S-Operating System)现代交换原理现代交换原理 数据库系统数据库系统 对软件系统中大量数据进行集中管理。对软件系统中大量数据进行集中管理。实现各部分软件对数据共享访问及数据保护实现各部分软件对数据共享访问及数据保护功能。功能。数据数据:是程序执行的环境和依据。是程序执行的环境和依据。动态数据动态数据:呼叫过程中有许多数据需要暂存呼叫过程中有许多数据需要暂存 且不断变化。且不断变化。半固定数据半固定数据:局数据，用户数据。局数据，用户数据。现代交换原理现代交换原理应用软件系统应用软件系统 直接控制电话、交换维护和管理的程序。直接控制电话
7、、交换维护和管理的程序。现代交换原理现代交换原理(1)呼叫处理程序呼叫处理程序 控制交换机呼叫处理的程序。建立呼叫控制交换机呼叫处理的程序。建立呼叫接续、对呼叫进行监视、释放、计费工作。接续、对呼叫进行监视、释放、计费工作。交换状态的管理交换状态的管理 交换资源管理交换资源管理 交换业务管理交换业务管理 交换负荷管理交换负荷管理 摘机摘机挂机控制全过程挂机控制全过程现代交换原理现代交换原理(2)管理程序管理程序对对EXCHEXCH的运行进行管理和控制的程序。的运行进行管理和控制的程序。1 10 0 有利于软、硬件更新。有利于软、硬件更新。2 20 0 进行计费管理。进行计费管理。3 30 0
8、确保确保QoSQoS。如如:对话务量的观察对话务量的观察 监视用户通话业务监视用户通话业务 对业务的更变对业务的更变现代交换原理现代交换原理(3)维护程序维护程序 支持操作员对交换机的操作和维护工作支持操作员对交换机的操作和维护工作的程序。的程序。对对EXCHEXCH的故障进行检测、诊断、的故障进行检测、诊断、定位和恢复功能及例行测试定位和恢复功能及例行测试。现代交换原理现代交换原理 (二二)支援软件支援软件(脱机软件脱机软件)为特殊场合的需要而配备的程序。为特殊场合的需要而配备的程序。提供两个重要功能提供两个重要功能:1.1.软件开发、生产的工具与环境软件开发、生产的工具与环境2.2.先进的
9、软件维护工具与环境先进的软件维护工具与环境现代交换原理现代交换原理a.软件开发支援系统软件开发支援系统 用来建立源文件和建立用机器语言的目用来建立源文件和建立用机器语言的目标文件。源文件的生成程序、编译程序、连标文件。源文件的生成程序、编译程序、连接编辑程序、测试程序等接编辑程序、测试程序等。例例:(1)源文件的生成程序源文件的生成程序 用高级语言或汇编语言编成的源程序翻用高级语言或汇编语言编成的源程序翻译成机器语言的目标程序。译成机器语言的目标程序。现代交换原理现代交换原理(2)编译程序编译程序 或称汇编程序或称汇编程序(语言翻译程序语言翻译程序)，用于对局，用于对局程序进行修改和扩充。程序
10、进行修改和扩充。(3)连接编辑程序连接编辑程序 把生成的各种程序和数据进行合理编辑，把生成的各种程序和数据进行合理编辑，并连接在一起，形成一个便于执行的一套软并连接在一起，形成一个便于执行的一套软件。件。现代交换原理现代交换原理(4)安装测试程序安装测试程序 局文件生成以后，利用安装测试程序对局文件生成以后，利用安装测试程序对交换系统进行全面测试，模拟各种呼叫状交换系统进行全面测试，模拟各种呼叫状态，检查软件的正确性。态，检查软件的正确性。现代交换原理现代交换原理b.应用工程支援系统应用工程支援系统 交换网规则程序、话局工程设计程序、交换网规则程序、话局工程设计程序、装机工程设计程序、安装测试
11、程序等装机工程设计程序、安装测试程序等。c.软件加工支援系统软件加工支援系统 局数据生成程序、用户数据生成程序、局数据生成程序、用户数据生成程序、交换机程序的组合等交换机程序的组合等。现代交换原理现代交换原理d.交换局管理支援系统交换局管理支援系统资料的收集和分析、交换局资料的变更、资料的收集和分析、交换局资料的变更、资料的编辑等资料的编辑等。以上软件是以上软件是EXCHEXCH必备的，不同必备的，不同EXCHEXCH名称分类不同名称分类不同现代交换原理现代交换原理三三.数据数据 程序与数据分开，编制程序时，不应直程序与数据分开，编制程序时，不应直接出现数据接出现数据(用参数代替用参数代替)。
12、配以不同的数据，程序可以通用配以不同的数据，程序可以通用分为三类分为三类:a.系统数据系统数据 仅与仅与EXCHEXCH系统有关的数据。系统有关的数据。(通用性强，通用性强，不论交换设备装在何种话局，系统数据不变不论交换设备装在何种话局，系统数据不变)现代交换原理现代交换原理b.局数据局数据 反映局内各种设备的状态和特征的数据。反映局内各种设备的状态和特征的数据。与各局的设备情况及安装条件有关的数据。与各局的设备情况及安装条件有关的数据。例如例如:各种话路设备的配置各种话路设备的配置 局间环境的参数局间环境的参数(局向数，每局中继器局向数，每局中继器)接用户交换机接用户交换机 编号方式、特服情
13、况、复原方式编号方式、特服情况、复原方式 交换机类别、接非话终端种类和数量交换机类别、接非话终端种类和数量 计费方式、路由计划、新业务情况计费方式、路由计划、新业务情况现代交换原理现代交换原理c.用户数据用户数据反映用户特征的数据反映用户特征的数据。例如例如:用户类别、话机类别、服务级别、用户类别、话机类别、服务级别、新业务、用户计费类别、用户费率新业务、用户计费类别、用户费率 等级、各种号码等级、各种号码(用户电话簿号、用户电话簿号、用户设备号、时隙号、局号、密码用户设备号、时隙号、局号、密码)等等现代交换原理现代交换原理 第二节第二节 程序设计语言程序设计语言语言语言 汇编语言汇编语言 高
14、级语言高级语言*CCITTCCITT在在7070年代初，推荐三种语言作为年代初，推荐三种语言作为 研制程控交换设备的国际标准研制程控交换设备的国际标准*三种语言三种语言:SDL SDL、CHILLCHILL、MMLMML现代交换原理现代交换原理*三种语言三种语言SDL SDL(Specification and Description Specification and Description Language Language)CHILLCHILL(CCITT High-Level LanguageCCITT High-Level Language)MML MML(Man-Machine L
15、anguageMan-Machine Language)现代交换原理现代交换原理SDL SDL 功能规格和描述语言功能规格和描述语言(图像语言图像语言)用于系统设计初期阶段用于系统设计初期阶段包括包括:系统功能描述、系统设计、软件设计系统功能描述、系统设计、软件设计现代交换原理现代交换原理状态面状态面状态号状态号1.1.状态状态2.2.输入输入3.3.输出输出4.4.判别判别5.5.任务任务现代交换原理现代交换原理 CHILL CCITTCHILL CCITT高级语言高级语言 可直接用来编写程序，用于软件详细设可直接用来编写程序，用于软件详细设计编程阶段。计编程阶段。包括包括:软件设计、程序编
16、制、软件检查软件设计、程序编制、软件检查现代交换原理现代交换原理MML MML 人机通信语言人机通信语言 主要用于交换机的操作、维护、安装及主要用于交换机的操作、维护、安装及测试。包括测试。包括:软件调试、运行维护软件调试、运行维护针对针对EXCHEXCH生存周期不同阶段而产生，要求生存周期不同阶段而产生，要求有两种语言的转换和连接有两种语言的转换和连接(SDL CHILLSDL CHILL)现代交换原理现代交换原理SDLSDLCHILLCHILLMMLMMLSDLSDL和和CHILLCHILL三种语言的不同使用阶段示意图三种语言的不同使用阶段示意图系统功能说明系统功能说明系统设计系统设计软件
17、设计软件设计程序编制程序编制软件检查软件检查运行和维护运行和维护软件维护软件维护现代交换原理现代交换原理 第三节第三节 程序的执行管理程序的执行管理由于由于EXCHEXCH对各种交换处理都有严格的对各种交换处理都有严格的时限要求，因而按照这个时限要求为处理机时限要求，因而按照这个时限要求为处理机工作安排出合理的执行计划，这就需要程序工作安排出合理的执行计划，这就需要程序的执行和管理。的执行和管理。什么叫程序的执行管理什么叫程序的执行管理？*实际上是对处理机工作时间进行管理和分实际上是对处理机工作时间进行管理和分 配，是一种任务调度。配，是一种任务调度。现代交换原理现代交换原理 当许多并发的处理
18、要求等待同一处理机处当许多并发的处理要求等待同一处理机处理时，应该将处理资源分配给哪一项要求。理时，应该将处理资源分配给哪一项要求。*处理机要周期性根据程序轻重缓急确定级别处理机要周期性根据程序轻重缓急确定级别任务调度分类任务调度分类:实时性强实时性强 处理机必须立即响应处理机必须立即响应实时性差实时性差 可稍迟缓可稍迟缓现代交换原理现代交换原理一一.程序的执行级别程序的执行级别*根据实时性，给任务划分不同级别。根据实时性，给任务划分不同级别。故障级故障级:反映一些紧急任务。反映一些紧急任务。时钟级时钟级(周期级周期级):反映反映EXCHEXCH在运行中经在运行中经 常执行的任务。常执行的任务
19、。基本级基本级:没有固定执行周期，插空处理。没有固定执行周期，插空处理。*故障级高于时钟级故障级高于时钟级*根据故障大小根据故障大小现代交换原理现代交换原理故障级故障级FH FH 故障具有全局性，紧急处理。故障具有全局性，紧急处理。如如:主电源掉电，在主告警盘上发出声主电源掉电，在主告警盘上发出声 光告警光告警FM FM 较重要故障。较重要故障。如如:中央处理系统中央处理系统(计费、话务统计计费、话务统计)FL FL 一般故障。一般故障。如如:话路子系统或话路子系统或I/O系统出现故障系统出现故障 (打印机、显示器、键盘打印机、显示器、键盘)现代交换原理现代交换原理根据实时性根据实时性时钟级时
20、钟级H H 执行周期实时要求很严格。执行周期实时要求很严格。如如:拨号脉冲扫描程序拨号脉冲扫描程序8ms8ms10ms10ms启启 动一次动一次L L 执行周期实时要求不太严格。执行周期实时要求不太严格。如如:用户摘用户摘/挂机扫描程序挂机扫描程序 100ms200ms启动一次启动一次现代交换原理现代交换原理*根据重要性及影响面大小根据重要性及影响面大小基本级基本级 BQ1 BQ2 BQ3BQ1 BQ2 BQ3 没有固定执行周期，有任务就执行，程没有固定执行周期，有任务就执行，程序级别最低。序级别最低。现代交换原理现代交换原理二二.程序启动方式程序启动方式1.1.故障级故障级采用故障中断启动采
21、用故障中断启动(由硬件进行故障识别由硬件进行故障识别)*FHFHFMFMFLFL2.时钟级时钟级*采用时钟中断采用时钟中断(如如:F-150 4msF-150 4ms S1240 5ms S1240 5ms)由时钟计数电路向处理机发定时中断请求。由时钟计数电路向处理机发定时中断请求。*HHLLBB等待下次中断等待下次中断现代交换原理现代交换原理*每次中断时只执行各级任务中的一小每次中断时只执行各级任务中的一小 部分部分(因为各程序时限要求不同因为各程序时限要求不同)。现代交换原理现代交换原理HH级级中断中断中断中断L L级级L L级级FLFLFHFHFLFL故障级任务启动举例故障级任务启动举例
22、现代交换原理现代交换原理 时钟中断时钟中断故障级故障级周期级周期级基本级基本级暂停暂停8ms8ms 各级任务执行举例各级任务执行举例 8ms8ms8ms8ms现代交换原理现代交换原理3.基本级基本级B B*由队列启动，先到先服务的原则由队列启动，先到先服务的原则 FIFOFIFO*各级程序启动由任务调度程序来管理各级程序启动由任务调度程序来管理*任务调度程序分类任务调度程序分类:HH级调度程序级调度程序 L L级调度程序级调度程序 B B级调度程序级调度程序现代交换原理现代交换原理*HH、L L级调度程序采用级调度程序采用时间表时间表法法安排安排 每次所执行的任务每次所执行的任务*B B级调度
23、程序采用级调度程序采用队列法队列法安排每次所安排每次所 执行的任务执行的任务现代交换原理现代交换原理 第四节第四节 时间表时间表(时间表法任务调度时间表法任务调度)*EXCHEXCH处理程序有各种不同的执行周期，处理程序有各种不同的执行周期，采用时间表是一种简便而又有效的控制方采用时间表是一种简便而又有效的控制方 法。法。*许多国家采用这种方法作为不同程序周期许多国家采用这种方法作为不同程序周期 的控制方法。的控制方法。美国美国 Bell ESSBell ESS 日本日本 F-150F-150 上海贝尔上海贝尔 S-1240S-1240*由由EPROMEPROM中一段空间构成中一段空间构成现代
24、交换原理现代交换原理 一一.时间表基本概念时间表基本概念1.1.横向横向:代表所管理的程序种类，每一位代表代表所管理的程序种类，每一位代表 一种程序。总位数为处理机字长。一种程序。总位数为处理机字长。纵向纵向:代表时钟中断周期，每一行代表一定代表时钟中断周期，每一行代表一定 的时间单位。的时间单位。2.2.某行、某位填某行、某位填“1 1”代表程序执行代表程序执行 某行、某位填某行、某位填“0 0”代表程序不执行代表程序不执行现代交换原理现代交换原理3.3.总行数决定所管理程序的最大执行周期。总行数决定所管理程序的最大执行周期。例如例如:时间中断周期时间中断周期8ms8ms，时间表有，时间表有
25、2020行，行，最大执行周期为最大执行周期为 8ms8ms/行行x2020行行=160ms=160ms现代交换原理现代交换原理8ms8ms10101111 7 6 5 7 6 5 4 4 3 2 3 2 1 1 0 01 11 11 11 11 11 11 11 11 11 11 11 10 01 10 01 10 01 10 01 10 01 10 01 11 10 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 01 10 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 01 10 02 23 34 45 56 67 78 89 9现代交换原理现代交换原理二二.具体
26、时间表程序执行控制示例具体时间表程序执行控制示例组成组成:时间计数器时间计数器 HTMRHTMR 有效位有效位(屏蔽表或活动位屏蔽表或活动位)HACTHACT 时间表时间表 HTBLHTBL 转移表转移表 HJUMPHJUMP现代交换原理现代交换原理1.1.时间计数器时间计数器(HTMRHTMR)作用作用*也称时间表指示字或指针也称时间表指示字或指针*初值为初值为0 0，每来一次时钟中断加，每来一次时钟中断加1 1，(读取读取 一个单元内容一个单元内容)直到最后一行，自动回零。直到最后一行，自动回零。*计数器读出数据作为时间表地址码，对时间计数器读出数据作为时间表地址码，对时间 表单元地址计数
27、。表单元地址计数。现代交换原理现代交换原理2.2.屏蔽表屏蔽表(HACTHACT)作用作用*也称活动位或有效位也称活动位或有效位*表示某一程序是否处于可执行状态，在程序运行表示某一程序是否处于可执行状态，在程序运行 过程中灵活设置，提供附加控制。过程中灵活设置，提供附加控制。如如:暂停某项程序暂停某项程序(测试测试)或关闭某项群扫描。或关闭某项群扫描。*某一程序执行条件某一程序执行条件:时间表对应位时间表对应位活动位活动位=1=1 时间表对应位时间表对应位=屏蔽表对应位屏蔽表对应位现代交换原理现代交换原理3.3.时间表时间表(HTBLHTBL)作用作用*时间表共时间表共1212行行(T T0
28、0T T1111)时钟中断时钟中断8ms8ms 最大执行周期最大执行周期1212x8ms=96ms8ms=96ms*程序种类程序种类1616种种(0 01515)处理机字长为处理机字长为1616位位现代交换原理现代交换原理4.4.转移表转移表(HJUMPHJUMP)作用作用*又称转移表入口地址或任务地址表、功能程又称转移表入口地址或任务地址表、功能程 序入口地址表序入口地址表*用来提供各种程序的起始地址用来提供各种程序的起始地址*转移表行数转移表行数=时间表位数时间表位数(每单元字长每单元字长)*从时间表中判明某位为从时间表中判明某位为“1 1”时，以位数为时，以位数为指指 针找到转移表，从转
29、移表中得到程序的起始针找到转移表，从转移表中得到程序的起始 地址。地址。现代交换原理现代交换原理HACTHACTHTMRHTMRHTBLHTBL0 01 11 10 00 00 00 00 00 01 11 11 11 11 11 11 1时间计数器清零时间计数器清零T T00 0T T1 115152 21 10 015152 21 1T T111115152 21 10 0HJUMPHJUMP 4 4位时间计数器位时间计数器8ms8ms1 11 1T T2 2拨号脉冲扫描程序拨号脉冲扫描程序PBPB代码扫描程序代码扫描程序位间隔扫描程序位间隔扫描程序现代交换原理现代交换原理第五节第五节 队
30、列队列(队列法的任务调度队列法的任务调度)一一.组成组成:大多数基本级都采用队列法进行调度。大多数基本级都采用队列法进行调度。由一张张任务表链接而成，采用先进先出原由一张张任务表链接而成，采用先进先出原则操作则操作FIFOFIFO。现代交换原理现代交换原理取出口取出口HPHP编入口编入口TPTP T T1 1任务表任务表a a2 2a a1 1 T T2 2任务表任务表a a3 3a a2 2 T Tn n任务表任务表0 0a an na an-1n-1a a1 1a an n现代交换原理现代交换原理 B B级调度程序的作用级调度程序的作用:安排三种队列和每种队列中任务的安排三种队列和每种队列
31、中任务的执行顺序。执行顺序。现代交换原理现代交换原理BQ1BQ1有任务有任务?BQ2BQ2有任务有任务?BQ3BQ3有任务有任务?停机停机BQ1BQ1任务表任务表BQ2BQ2任务表任务表BQ3BQ3任务表任务表Y YNNY YNNY YNNB B级调度程序级调度程序B B级调度程序级调度程序现代交换原理现代交换原理二二.任务表具体内容任务表具体内容 任务表为处理登记表，由其它程序提出来。任务表为处理登记表，由其它程序提出来。例如例如:输入程序中摘机识别发现了某用户摘输入程序中摘机识别发现了某用户摘机时，将所发现用户的设备号码机时，将所发现用户的设备号码(ENEN)送入送入队列去排队。分析程序的
32、去话分析一个一个队列去排队。分析程序的去话分析一个一个地从队列中取出来进行分析。地从队列中取出来进行分析。现代交换原理现代交换原理三三.任务表的特点任务表的特点每张任务表在硬件中每张任务表在硬件中(RAMRAM)位置随机存位置随机存 放，互不关联，依靠软件数据放，互不关联，依靠软件数据(地址码地址码)进行链接。进行链接。队列的最后一张表为空表队列的最后一张表为空表(任务空任务空)，它的，它的 下表地址应填写零。表示队列结束下表地址应填写零。表示队列结束。现代交换原理现代交换原理四四.任务表编入队列任务表编入队列由编入程序完成由编入程序完成直接写入空表中直接写入空表中再找一张新的空表作为新的队尾
33、，修改队再找一张新的空表作为新的队尾，修改队 尾指针尾指针TPTP现代交换原理现代交换原理编入程序编入程序从从(TPTP)找找an 写入任务写入任务 及有关数据及有关数据 an+1 Tn 0 Tn+1 找找Tn+1表表an+1 TPTP 结束结束原队尾表的原队尾表的0改为改为an+1设立新队尾标志设立新队尾标志修改队尾指针修改队尾指针现代交换原理现代交换原理五五.任务表取出队列任务表取出队列 由取出程序完成由取出程序完成 修改队首指针修改队首指针 HP HP 现代交换原理现代交换原理取出程序取出程序B B调度程序调度程序 T T1 1下表下表 首址首址=0=0？找到队首找到队首修改修改HPHP指针指针NNY Y 空队列空队列 (返回返回)B B从从(HPHP)找找a a1 1执行执行T T1 1任务任务a a2 2 HP HP现代交换原理现代交换原理六六.空队列空队列特点特点:HP=TP=aHP=TP=ai i，而且而且T Ti i中下表地址为中下表地址为0 00 0T Ti ia ai ia ai ia ai iHPHPTPTP空队列示意图空队列示意图
