TSSN-软件架构

在本章中，我们将了解电信交换系统和网络的软件架构。

为了更好地理解，SPC系统的软件可以分为两类——系统软件和应用软件。软件架构涉及SPC的系统软件环境，包括语言处理器。许多功能以及呼叫处理都是操作系统的一部分，在该操作系统下执行操作和管理功能。

呼叫处理是主要的处理功能，它是面向事件的。用户线路或中继线上发生的事件会触发呼叫处理。呼叫建立不是在交换机的一个连续处理序列中完成的。整个过程与持续几十或几百毫秒的许多基本过程是一致的，并且许多调用同时处理，并且每个调用都由单独的 Process处理。进程是一个活动实体，它是正在执行的程序，有时甚至称为任务。

多道程序环境中的进程

在本节中，我们将了解多道程序设计环境中的进程是什么。多道编程环境中的进程可能是以下之一 -

  • 跑步
  • 准备好
  • 被阻止

进程的状态由其当前活动、其执行的进程以及其状态经历的转换来定义。

  • 如果处理器当前正在执行一条指令，则称进程正在运行。

  • 如果运行进程的下一条指令正在等待或有一条指令超时，则称进程已准备好。

  • 如果一个进程正在等待某个事件发生才能继续进行，则称该进程被阻塞。

下图展示了运行、就绪和阻塞之间的转换过程。

跑步

当一些进程处于运行状态时，一些进程将处于就绪状态，而另一些进程则处于阻塞状态。就绪列表中的进程将按照优先级排列。被阻塞的进程是无序的，它们按照事件等待发生的顺序解除阻塞。如果某个进程未执行并等待其他指令或资源，则通过将该进程推入就绪列表可以节省处理器时间，并且当其优先级较高时将被解除阻塞。

过程控制块

进程控制块代表操作系统中的每个进程。PCB是一个数据结构，包含有关流程的以下信息。

  • 进程当前运行状态

  • 处于就绪状态的进程优先级

  • CPU调度参数

  • 当进程中断时保存CPU的内容

  • 进程的内存分配

  • 显示进程的详细信息，例如进程数量、CPU 使用情况等

  • 与进程关联的事件和 I/O 资源的状态

PCB 拥有获得 CPU 后接下来要执行的进程的所有信息。CPU寄存器包括程序状态字（PSW），其中包含下一条要执行的指令的地址、当前允许或禁止的中断类型等。

当CPU执行某个进程时，当当前运行的进程被阻塞或者触发高优先级进程的事件或中断发生时，需要切换该进程。这种情况称为进程切换，也称为上下文切换。这种中断优先级机制如下图所示。

过程

如果进程A扫描特定的用户线路并发现它空闲，则该进程与该用户建立呼叫。但是，如果另一个进程B申请了优先级，同时与同一个用户建立呼叫，则两个进程需要同时向同一个用户进行呼叫，这是不建议的。其他共享表和文件也可能出现类似的问题。

有关交换机资源（中继线、寄存器等）及其当前利用率的信息以表格形式保存。这些表在需要时由不同进程共享。当两个或多个进程同时选择同一个表时，就会出现此问题。这个问题可以通过为每个进程提供对共享表的访问来解决。

资源共享

每当一个进程使用共享表或任何共享资源时，所有其他需要相同资源的进程都将保持等待。当正在运行的进程完成使用资源时，它将被分配给第一个处于等待状态的优先就绪进程。这种使用共享资源的过程称为互斥。正在访问共享资源的进程被认为位于其“关键部分”或“关键区域”中。互斥意味着对于给定的共享资源，在任何情况下只有一个进程可以位于关键区域中。关键部分的进程编码非常仔细，不存在无限循环。这有助于该过程不被阻止。所做的工作更加准确、高效。这有助于其他正在等待的进程。

如果信号量中的两个进程必须共享公共资源，则它们会在一定的时间间隔内共享该资源。当一个人使用资源时，另一个人则等待。现在，在等待时，为了与另一个同步，它会读取在此之前写入的任务。这意味着，该进程的状态应该不为零，并且应该继续递增，否则将被发送到阻止列表。阻止列表中的进程一层一层地堆叠在一起，并允许根据优先级使用资源。

下图显示了该过程的工作原理 -

资源

如果信号量中的两个或多个进程无限期地等待资源并且没有得到零返回到阻塞状态，而其他进程在阻塞状态中等待使用同一资源，而没有一个进程可以使用该资源但只能等待，这样一种状态称为死锁状态。

这些技术是为了预防、避免、检测和恢复死锁而开发的。因此，这些涵盖了用于切换处理器的操作系统的显着特征。

软件制作

SPC 软件生产非常重要，因为其复杂性和软件规模，以及较长的使用寿命以及可靠性、可用性和可移植性。

软件生产是软件工程的一个分支，它处理复杂系统的大规模软件的生产和维护中遇到的问题。软件工程的实践分为四个阶段。这些阶段弥补了软件系统的生产。

  • 功能规格
  • 正式描述和详细规格
  • 编码与验证
  • 测试与调试

交换系统的应用软件可分为呼叫处理软件、管理软件和维护软件；交换系统的应用软件包采用模块化组织。

随着存储节目控制的引入，可以向订户提供大量新的或改进的服务。缩位拨号、录音或免拨电话、空闲回拨、呼叫转移、话务员接听、来电号码记录、呼叫等待、咨询保持、电话会议、自动报警、性病限制、恶意呼叫等多种增强服务追踪等都是随着电话技术的这些变化而引入的。

多级网络

多级网络是为了比 Crossbar 交换系统更有效地在更多用户之间提供连接而构建的网络。

前面讨论的 Crossbar 交换网络有一些限制，如下所述 -

  • 交叉点的数量将是连接站数量的平方，因此对于大型交换机而言成本高昂。

  • 交叉点的故障会阻止与交叉点所连接的两个订阅者的连接。

  • 即使所有连接的设备都处于活动状态，也只有少数交叉点被利用

为了找到弥补这些缺点的解决方案，建立了多级空分交换机。通过将交叉开关分成更小的单元并将它们互连，可以构建具有更少交叉点的多级开关。下图显示了多级开关的示例。

双工器

像上面这样的多级开关需要的交叉点数量比交叉开关所需的交叉点数量要少。根据上面的例子，对于 8 个（输入）和 8 个（输出）的不同用户（被叫用户和主叫用户），普通 Crossbar 网络中所需的交叉点将是它们的平方，即 64 个。多级Crossbar网络，只需40个Crosspoints就足够了。正如上图所示。在大型多级Crossbar 交换机中，降低幅度更为显着。

多级网络的优点

多级网络的优点如下 -

  • 减少了横杆的数量。
  • 连接路径的数量可以更多。

多级网络的缺点

多级网络的缺点如下 -

  • 多级切换可能会导致阻塞。

  • 如果增加中间开关的数量或尺寸可以解决这个问题，但是成本也随之增加。

阻塞

阻塞减少了交叉点的数量。下图将帮助您更好地理解阻塞。

多

在上图中，有 4 个输入和 2 个输出，用户 1 连接到线路 3，用户 2 连接到线路 4。红色线表示连接。然而，还会有更多的请求到来；如果用户3和用户4发出呼叫请求，则无法处理，因为呼叫无法建立。

上述区块的订阅者（如上图所示）也面临同样的问题。一次只能连接两个块；无法连接两个以上或所有输入（因为这取决于存在的输出数量）。因此，无法同时建立多个连接，这可以理解为呼叫被阻塞。