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1、第5章控制系统的结构与程序管理本讲稿第一页，共八十一页5.1 控制系统的组成控制系统的组成 程控数字交换机的控制系统主要由处理机(CPU)、内存储器(RAM)和各种输入/输出设备(I/O)组成。控制系统与交换网络、接口设备的关系如图5-1所示。本讲稿第二页，共八十一页图5-1控制系统与交换网络、接口设备的关系本讲稿第三页，共八十一页1)处理机处理机(CPU)主要用于收集输入信息、分析数据和输出控制命令。2)内存储器内存储器(RAM)分数据存储器和程序存储器两种。数据存储器又分为两类：一类用来存储永久性和半永久性的工作数据，如系统硬件配置、电话号码、路由设置等；另一类用于存储实时变化的动态数据，
2、例如线路忙闲状态、呼叫进行情况等。3)输入/输出设备输入/输出设备(I/O)类似于计算机的输入/输出设备，用以提供外围环境和交换机内部之间的接口。本讲稿第四页，共八十一页5.2 控制系统的工作模式控制系统的工作模式 控制系统的工作过程具有以下标准模式。1)输入信息处理过程该过程用来接收外部设备送来的信息，如终端设备、线路设备的状态变化，请求服务的信令等。2)信息分析处理过程该过程用来分析并处理相关信息。本讲稿第五页，共八十一页3)输出信息处理过程该过程用来输出处理结果，指导外部设备做相应动作。控制系统工作过程的模式结构如图5-2所示。本讲稿第六页，共八十一页图5-2控制系统工作过程的模式结构本
3、讲稿第七页，共八十一页5.3 控制系统的控制方式和特点控制系统的控制方式和特点 1.集中控制方式集中控制方式早期的程控数字交换机中只配备一个处理机，交换机的全部控制工作都由这个处理机来承担。在这种控制方式下，处理机可独立支配系统的全部资源，有完整的进程处理能力。但也存在着处理机软件规模过大，操作系统复杂，特别是一旦出现故障，可能引起全局瘫痪的缺点。因此，考虑到系统的可靠性，在集中控制方式中，处理机都采用双机主、备用冗余配置方式。主、备用配置方式有冷备用方式和热备用方式两种。本讲稿第八页，共八十一页1)冷备用方式在冷备用方式中，平时备用机不接收电话外设送来的输入数据，不做任何处理，当收到主机发来
4、的倒换请求信号后，才开始接收数据，进行处理。冷备用方式如图5-3所示。冷备用方式的缺点是：在主、备倒换的过程中，新的主用机需要重新启动，重新初始化，这会使数据全部丢失，一切正在进行的通话全部中断。本讲稿第九页，共八十一页图5-3冷备用方式本讲稿第十页，共八十一页2)热备用方式在热备用方式中，主、备用机共用一个存储器，它们平时都接收并保留电话外设送来的输入数据，但备用机不做处理工作。当备用机收到主用机的倒换请求时，备用机进入处理状态。热备用方式的优点是：呼叫处理的暂时数据基本不丢失，原来处于通话状态的用户不中断，如图5-4所示的热备用方式还具有发现故障及时的优点。图5-4中，两台处理机同时接收输
5、入信息，执行相同的程序，并比较其一致性，一致就继续执行下一条指令，不一致说明系统出现了异常，应立即调用故障诊断程序。本讲稿第十一页，共八十一页图5-4热备用方式本讲稿第十二页，共八十一页2.分级控制方式分级控制方式随着微处理机的发展，程控数字交换机里可配备若干个微处理机分别完成不同的工作，这样使程控数字交换机在处理机配置上构成了二级或二级以上的结构。图5-5所示为三级处理机控制系统。在图5-5所示的三级处理机控制系统中，外围处理机用于控制电话外设，完成诸如监视用户摘、挂机状态等简单而重复的工作，以减轻呼叫处理机的负担；呼叫处理机完成呼叫的建立；运行维护处理机完成系统维护测试工作。本讲稿第十三页
6、，共八十一页分级控制方式的优点是：处理机按功能分工，控制简单，有利于软件设计。其缺点是：系统在运行过程中，每一级的处理机都不能出现问题，否则同样会造成全局瘫痪。所以，从某种意义上来说，分级控制方式有类似于集中控制方式的缺点。为了解决这个问题，每一功能级可配备若干个处理机构成多机系统，如图5-6所示。本讲稿第十四页，共八十一页图5-5三级处理机控制系统本讲稿第十五页，共八十一页图5-6分级多机系统本讲稿第十六页，共八十一页在分级多机系统中，每一级功能相同的处理机均采用负荷分担方式。负荷分担是指同级处理机都具有完全的呼叫处理能力，正常情况下它们均匀分担话务量，共享存储器，并由同一操作系统控制。当一
7、台处理机发生故障后，仅会造成其余处理机负荷增加，总体处理速度下降，而不会引起整个系统停运。负荷分担方式的优点是过负荷能力强，并可以防止由于软件的差错而引起的系统阻断。但负荷分担有可能出现处理机同抢一个呼叫的现象，为避免这种现象的发生，在处理机间的通信电路中一般要设置一个互斥电路，如图5-7所示。本讲稿第十七页，共八十一页图5-7负荷分担方式本讲稿第十八页，共八十一页3.全分散控制方式全分散控制方式全分散控制系统也叫单级多机系统，如图5-8所示。图5-8全分散控制方式本讲稿第十九页，共八十一页全分散控制方式的优点是：系统的可靠性高，不管是哪一个处理机出现问题，都只影响局部用户的通信；有助于整个系
8、统硬件、软件的模块化，使系统扩充容量方便，能适应未来通信业务发展的需要。因此，全分散控制系统代表了交换系统的发展方向。一直以来计算机的处理机被人们认为是判断问题、分析问题和解决问题的“大脑”，对于交换机的存储程序控制系统来说也是如此。为了实现通信所希望的功能并满足要求，电信网对程控数字交换机控制设备的结构方式、处理方式都有要求。本讲稿第二十页，共八十一页5.4 程控数字交换机对控制设备的要求程控数字交换机对控制设备的要求 程控数字交换机的控制系统与一般计算机的控制系统相比具有接口种类多、输入数据量大、信号处理实时性强等特点，因此对控制设备的要求应包含对呼叫处理能力的要求、对可靠性的要求和对控制
9、设备灵活性及适用性的要求等。(1)对呼叫处理能力的要求。呼叫处理能力用BHCA(BusyHourCallAttempts)来衡量，其意义是忙时呼叫次数，表示处理机在最忙的1小时(1h)能处理的最大呼叫次数。(2)对可靠性的要求。电话通信应具有不间断的特点，这就要求交换机控制设备的故障率应尽可能地低。一旦出现故障，要求处理故障的时间尽可能地短。(3)对控制设备灵活性及适用性的要求。要求控制系统能适应新的服务要求和技术发展。本讲稿第二十一页，共八十一页5.4.1 控制系统的呼叫处理能力控制系统的呼叫处理能力(BHCA)1.BHCA值的计算值的计算实际中考查控制部件的处理能力往往很难。原因是BHCA
10、值受很多因素的影响，如呼叫类型、被叫状态、接口数量、话务量、处理机结构、软件设计等。不同类型的呼叫其处理的繁简程度是不一样的。另外，呼叫的成功或者失败，使处理机的开销也不一样，因此要获得最终的BHCA值是不容易的。研究人员一般用一个线性模型来估算控制部件的呼叫处理能力。根据这个模型，忙时处理机用于呼叫处理的时间开销为t=a+bN(5.1)本讲稿第二十二页，共八十一页式中：t忙时处理机用于呼叫处理的时间开销；a系统固有开销，与呼叫处理无关的系统开销，如非呼叫状态下的各种扫描监视开销。该值与系统结构、系统容量、接口数量、软件的设计水平等参数有关；b非固有开销，与呼叫处理有关的系统开销，即处理一个呼
11、叫的平均开销时间。由于不同的呼叫所执行的指令数是不同的，因此该值与呼叫类别、呼叫的不同处理结果等参数有关。N忙时所处理的呼叫总数，即BHCA的估算值。本讲稿第二十三页，共八十一页【例5.1】某处理机忙时用于呼叫处理的时间开销为60%，系统固有开销为20%，处理一个呼叫平均开销需时间30ms。求该处理机忙时所处理的呼叫总数(即BHCA)。解：已知t=0.6，a=0.2，b=30，根据t=a+bN得：故BHCA为48000次/小时。本讲稿第二十四页，共八十一页在对控制系统的设计中，往往假设处理占用时间不超过CPU全部运行时间的95%，以保留一定的富余量，所以式(5.1)又可表示为a+bN0.95则
12、本讲稿第二十五页，共八十一页2.BHCA的测试的测试由例题5.1我们了解到，要获得BHCA的实际计算值必须首先给出各种开销所占的百分比和处理一个呼叫平均开销所需的时间，但在实际中这些参数是随机的、不准确的。下面我们介绍一种工程上测试BHCA的方法。工程上测试BHCA时一般采用模拟呼叫器，通过大话务量的测试得到测量值。BHCA值的测试公式为本讲稿第二十六页，共八十一页对式(5.3)有以下几点规定：(1)一个试呼处理是指一次完整的呼叫接续，对不成功的呼叫不予考虑。(2)话务量取最大值计算。我国规定用户话务量最大为0.1Erl/用户，中继话务量最大为0.70Erl/中继线(有关话务量的概念将在第7章
13、介绍)。(3)每次呼叫平均占用时长对用户规定为60s，对中继线规定为90s。本讲稿第二十七页，共八十一页根据式(5.3)可得到处理机对一个用户的BHCA指标为对一条中继线的BHCA指标为本讲稿第二十八页，共八十一页上述结果是在规定了一些前提条件下而得到的测量值，与实际值是有差距的。为了接近实际值，应综合考虑下述情况：(1)要考虑实际中存在一定百分比的未成功试呼，这使得平均一次呼叫占用时长降低(如50s)，因此实际BHCA值要比测试值略高一些。(2)还要考虑测量时取的是最大话务量，实际中会小一些，这使得实际BHCA值要比测试值小一些。本讲稿第二十九页，共八十一页5.4.2 控制系统的可靠性控制系
14、统的可靠性1.和可靠性指标有关的名词及定义和可靠性指标有关的名词及定义 1)失效率和平均故障间隔时间(1)失效率()。失效率()指控制设备在单位时间内出现的失效次数，即故障率，单位为1/h(或记做h1)。失效率是时间的函数，但对于电子设备来说，经过一段时间的老化以后，失效率则是一个常数。本讲稿第三十页，共八十一页(2)平均故障间隔时间(MTBF)。MTBF(Mean Time BetweenFailure)是一个针对技术性能的指标，该指标依赖于系统中各元器件正常工作的概率。失效率()和平均故障间隔时间(MTBF)互为倒数，即(5.4)本讲稿第三十一页，共八十一页2)修复率和平均故障修复时间(1
15、)修复率()。单位时间内修复的故障数叫做修复率，单位为h1。(2)平均故障修复时间(MTTR)。MTTR(MeanTimeToRepair)是一个针对系统维修性能的指标。修复率和平均故障修复时间互为倒数，即(5.5)本讲稿第三十二页，共八十一页3)可用度和不可用度(1)可用度(A)。可用度指程控数字交换机在规定的时间内和规定的条件下完成规定功能的成功概率。可用度是一个定量指标，在系统稳定运行时，失效率()和修复率()都接近为一个常数值，这时可用度为(5.6)可见，可用度(A)是一个综合了技术性能和维修性能的指标。本讲稿第三十三页，共八十一页(2)不可用度(U)。系统丧失规定功能的概率叫做不可用
16、度，它和可用度(A)相对应。因为U+A=1，故相比平均故障间隔时间MTBF来说，平均故障修复时间MTTR非常小，可忽略不计，因此(5.7)本讲稿第三十四页，共八十一页2.可靠性指标的计算可靠性指标的计算1)计算系统在单处理机时的不可用度系统在单处理机时的可用度可按式(5.6)计算，即那么，系统在单处理机时的不可用度可按式(5.7)计算，即本讲稿第三十五页，共八十一页2)计算系统在双处理机时的不可用度系统在双处理机时的不可用度的概率分以下两种情况：(1)处理机A先坏，处理机B再坏的概率。(2)处理机B先坏，处理机A再坏的概率。所以本讲稿第三十六页，共八十一页【例5.2】某处理机平均故障间隔时间为
17、3000小时，平均故障修复时间为4小时，试求：单、双机预期的不可用度；5年中单、双机分别有多少小时因故障停机？根据5年中双机的不可用度求系统中断4小时需多少年？解：本讲稿第三十七页，共八十一页5年中的U单=5365241.3103=57小时5年中的U双=5365243.56106=0.16小时设系统中断4小时需x年，则x4=50.16计算得：x=125年即系统中断4小时需125年。本讲稿第三十八页，共八十一页5.5 程控数字交换机软件程控数字交换机软件 5.5.1 程控数字交换机软件的结构 程控数字交换机软件的结构如图5-9所示。本讲稿第三十九页，共八十一页图5-9程控数字交换机软件的结构本讲
18、稿第四十页，共八十一页1.运行程序运行程序运行程序是维持交换机系统正常运行所必需的程序，运行程序又叫联机程序。(1)执行管理程序。执行管理程序是一个多任务、多处理机的实时操作系统，用以管理系统资源和控制程序的执行。该程序具有任务调度、I/O设备管理和控制、处理机间通信控制和管理、系统进程管理、存储器管理、文件管理等功能。(2)系统监视和故障处理程序。其任务是不间断地对交换机设备进行监视，当交换机中某部件发生故障时，及时识别并切除故障部件(如主/备倒换)，重新组织系统，恢复系统正常运行并启动诊断程序和通知维护人员。本讲稿第四十一页，共八十一页(3)故障诊断程序。该程序用于对发生故障的部件进行故障
19、诊断，以确定故障部位(定位到插件板一级)，然后由维护人员处理，如更换插件板。(4)人机通信程序。该程序用于控制人机通信，对系统维护人员键入的控制命令进行编辑和执行。本讲稿第四十二页，共八十一页(5)呼叫处理程序。该程序用于管理用户的各类呼叫接续，指导外设运行，主要有用户状态管理、交换路由管理、呼叫业务管理和话务负荷控制等。(6)维护运行程序。该程序用于提供人机界面，由维护人员通过维护终端输入的命令，完成修改局数据和用户数据、统计话务量、打印计费话单等维护任务；对用户线和中继线定期进行例行维护测试，业务质量检查，业务变更处理等功能。本讲稿第四十三页，共八十一页2.支援程序支援程序支援程序是开发、
20、开通、调试及维修交换机软件的工具。支援程序又叫脱机程序，它主要由以下几部分组成。(1)语言翻译程序：包括汇编和编译程序，用于将源程序翻译为目标程序。(2)连接装配程序：把分开生成的程序模块连接装配成一个完整的程序。(3)系统生成程序：如局数据或用户数据生成程序。(4)交换局管理程序：包括交换机运行资料的收集、编辑和输出程序等。本讲稿第四十四页，共八十一页3.程控数字交换机数据程控数字交换机数据(1)系统数据。系统数据是交换机系统共有的数据，它通用于所有交换局，不随交换局的安装环境而改变，如控制部件的结构方式、交换网络的控制方式、电源的供电方式等数据。(2)局数据。局数据是描述电话局的类型、容量
21、、状态和具体配置的数据，它专用于某一个电话局，随交换局而定，如局号码、中继群号、中继电路数量、路由方向等数据。(3)用户数据。用户数据是反映用户属性的数据，它专用于某一个用户，如电话号码、用户类别、话机类型、接口安装位置或物理地址、服务功能等数据。本讲稿第四十五页，共八十一页5.5.2 软件工具语言软件工具语言1.SDL语言语言SDL(SpecificationandDescriptionLanguage)是规格与描述语言。它以一种框图和流程图的形式，描述了用户要求、交换机性能指标和设计结果，适用于系统设计和程序设计初期，可概括说明整个系统的功能要求和技术规范。图5-10所示为应用SDL语言描
22、述某系统。本讲稿第四十六页，共八十一页图5-10应用SDL语言描述某系统本讲稿第四十七页，共八十一页2.CHILL语言语言CHILL(CCITTHigh-LevelLanguage)是CCITT高级语言，用于运行软件和支援软件的设计、编程和调试。该语言具有目标代码生成效率高、检错能力强、软件可靠性好、程序易读等特点。一个CHILL程序包括三个基本部分：以“数据语句”描述的数据项，以操作语句描述的对数据项的操作，以程序结构语句描述的程序结构。本讲稿第四十八页，共八十一页3.MML语言语言 MML(Man-MachineLanguage)是一种人机语言，用于程控数字交换机的维护终端操作。下面举一个
23、MML语言的例子。(1)F-150程控数字交换机中的一条MML命令为CHASUB：DNCH，DN=3583，NDN=3585这条MML命令表示将电话号码3583改为3585。各符号的含义：CHA表示修改；SUB表示用户；DNCH表示电话号码修改；DN表示原号码；NDN表示新号码。本讲稿第四十九页，共八十一页(2)ISDX程控数字交换机中的一条MML命令为UNPUBLISHEDCOPYRIGHTPLESSEYCO.PLC.ISDXXJUNET00201004.013.4.1010000000UK12/03/2006AC00510/05/200609:20:10LC：FOSLPLEASE?本讲稿第
24、五十页，共八十一页各符号的含义：UNPUBLISHED COPYRIGHT PLESSEYCO.PLC.表示生产厂名及版权说明；ISDX表示交换机型号；XJUNET00201004.01表示安装单位的名称、编号及标志代码；3.4.101表示软件版本号；UK表示信号音标准为英国；12/03/2006表示2006年3月12日出厂；A表示当前处理机A处于工作状态；C表示人机命令由用户终端口输入(ISDX提供了三个OAM命令I/O口：用户终端口、维护终端口和话务台)；005表示交换机已运行过5次软件备份操作；10/05/200609:20:10表示终端联机时的日期和时间；LC：F表示系统装入工具为软盘
25、驱动器；OSLPLEASE表示请开机并输入通行字；?表示输入命令提示符。本讲稿第五十一页，共八十一页在接收到系统提示后，系统维护员输入开机命令及通行字如下：?OSL0100123456789012其中：OSL表示开机命令；01表示权限级(有0015共16级，00级具有最高权限，仅供厂家安装人员使用，0115级供交换机操作和管理人员使用)；00表示维护人员级，每一权限级内又分为16个用户级，00级具有最高权力，可查阅并更改各级的通行字及允许执行的命令集；123456789012表示通行字，必须是一个12位数字，为利于保密，输入的通行字不在终端上显示。本讲稿第五十二页，共八十一页图5-11三种语言
26、在不同阶段中的应用本讲稿第五十三页，共八十一页5.6 程序的执行管理程序的执行管理 5.6.1 程控数字交换机对操作系统的要求程控数字交换机对操作系统的要求程控数字交换机要求操作系统应具有实时处理、多重处理和高可靠性的特点。(1)实时处理。实时处理指处理机对随时发生的事件做出及时响应，即要求处理机在处理工作的各个阶段都不能让用户等太长的时间，各种操作的处理必须在限定的时间内完成。本讲稿第五十四页，共八十一页(2)多重处理。多重处理也叫多道程序并发运行。处理机对同时出现的数十、数百甚至数千个呼叫都应尽量满足实时处理，此外还需要处理维护接口输入的各种指令和数据，并执行相应的操作，因此要求处理机能同
27、时执行多个任务。(3)处理业务的高可靠性。高可靠性指处理机连续工作的稳定性。电话通信的性质决定了程控数字交换机一旦开通就不能中断。任何工作(如维护、管理、测试、故障处理或增加新业务)都不能影响呼叫处理的正常进行。本讲稿第五十五页，共八十一页5.6.2 多道程序并发运行的可行性多道程序并发运行的可行性下面我们对多道程序并发运行的可行性进行论证。(1)微观上一台处理机一次只能处理一项工作，处理机对各种任务应该是一个一个分时执行的。“同时”处理是从宏观上讲的，因为处理机的运行速度极快(微秒级)，而被处理机指导工作的外部设备的工作速度一般都较慢。因此，处理机在完成一个处理后，并不等待外设响应，而是立即
28、去处理另一个正在等待的任务。所以，在外设缓慢响应的时候，处理机已“同时”处理了多个作业。本讲稿第五十六页，共八十一页(2)在一次完整的通话接续中，并非时刻都要处理机处理。一次通话可以持续数分钟乃至数十分钟，但其间所需的处理机处理时间仅在毫秒数量级，处理机在大多数时间处于等待状态，如用户空闲时、交换机等待用户拨号时、交换机收号过程中、向被叫用户振铃过程中、通话过程中以及用户听忙音时，处理机并不工作。本讲稿第五十七页，共八十一页(3)为每一个呼叫源编写一段接续程序是不现实的，事实上也是不必要的。因为所有电话呼叫的处理过程是相同的，即它们需要的程序代码完全相同，差别仅在于它们的用户数据(如主、被叫电
29、话号码、接口地址、业务权限等)不同。因此，不同用户接口启动的呼叫处理可使用同一程序，这种处理叫群处理。除了上述三个论证外，操作系统还可将各种程序按其重要性和紧急执行程度分为不同的优先级，使得在多个任务出现竞争时，优先级高的先执行，优先级低的后执行。本讲稿第五十八页，共八十一页5.6.3 程序分级程序分级1.故障级程序故障级程序故障级程序的实时性要求最高，优先级别也最高，要求立即执行。故障级程序正常情况下不参与运行,当出现了异常情况时，它由产生故障后的故障中断启动。故障级程序可以中断其他任何程序。视故障的严重程度，故障级程序可分为以下三种。(1)FH(故障高级)程序：处理影响全机的最大故障，如电
30、源中断等。(2)FM(故障中级)程序：处理CPU、交换网络等故障。(3)FL(故障低级)程序：处理接口等局部故障。本讲稿第五十九页，共八十一页2.周期级程序周期级程序周期级程序的实时性要求次之，级别也次之，它们有固定的执行周期，每隔一定时间就由时钟中断启动。周期级程序可以中断基本级程序。视执行周期的严格程度，周期级程序可分为以下两级。(1)H级程序：对执行周期要求很严格，在规定的周期时间里必须及时启动的程序，如号码识别程序等。(2)L级程序：对执行周期的实时要求不太严格的程序，如用户线的扫描监视程序等。本讲稿第六十页，共八十一页3.基本级程序基本级程序基本级程序的实时性要求最低，级别也最低，可
31、以延迟等待和插空执行，如内部分析程序、系统常规自检试验程序等。控制系统60%的程序都属于基本级程序，基本级程序占用了每个周期级程序运行完毕后剩余的全部时间。基本级程序按其重要性及影响面的大小，一般分为BIQ1、BIQ2和BIQ3三级。基本级程序的启动由队列启动，即由访问任务队列来调用相应的程序。故障级、周期级和基本级三种程序的执行顺序如图5-12所示。本讲稿第六十一页，共八十一页图5-12故障级、周期级和基本级三种程序的执行顺序本讲稿第六十二页，共八十一页5.6.4程序调度程序调度故障级程序由故障中断法调度执行；周期级程序由时钟中断法调度执行；基本级程序由队列法调度执行。1.周期级程序的调度原
32、理周期级程序的调度原理周期级程序的调度可用图5-13所示的时间表完成。时间表由时间计数器、屏蔽表、调度表、功能程序入口地址表四部分组成。本讲稿第六十三页，共八十一页图5-13时间表的结构本讲稿第六十四页，共八十一页1)时间计数器时间计数器的计数受时钟中断控制，两个时钟中断之间的时间间隔称做时钟周期。图5-13所示的时间表的时钟中断周期是8ms，则时间计数器每8ms计1次数。所计的值对应调度表的某单元，比如时间计数器记录的值为0010，则对应的调度表为第2号单元(T2)。如果调度表有12个单元，那么计数器就应该是4位二进制码，即由0开始累加到11后再回到0。由此可见，时间计数器实际上是调度表单元
33、地址的索引，可通过计数器的值来控制执行调度表的各个单元的任务。本讲稿第六十五页，共八十一页2)调度表调度表每一单元(T)由若干比特组成(图5-13所示的调度表为16位)，每1位比特对应功能程序入口地址表中的1条程序。比特为“1”时，对应的程序执行，为“0”时不执行。图5-13所示的调度表的每一单元(T)最多可以调度的程序有16个。本讲稿第六十六页，共八十一页3)屏蔽表屏蔽表又称有效位。其中，每1位对应1条程序，而该条程序执行的条件是：屏蔽表调度表=1。屏蔽表不受时钟中断控制，而是由CPU激活。当系统有异常情况发生需中止周期级程序调度故障级程序时，CPU将正在执行的周期级程序所对应的屏蔽位置“0
34、”。本讲稿第六十七页，共八十一页4)功能程序入口地址表功能程序入口地址表是存放周期级程序的地址索引。功能程序入口地址表的行数对应于调度表的位数，即以调度表位数为指针，查找功能程序入口地址表，可得到要执行程序的首地址，从而去调度执行。时间表的控制流程如图5-14所示。本讲稿第六十八页，共八十一页图5-14时间表的控制流程图本讲稿第六十九页，共八十一页【例5.3】某时间表的调度表共12个单元，字长8位，计数器的基本周期为4ms。问：可实现多少个程序的调度？可实现多少种调度周期，各为多少？拨号脉冲的识别程序周期为8ms，在此表内如何安排?解：可实现8个程序的调度；可实现6种调度周期，分别为4ms、8
35、ms、12ms、16ms、24ms和48ms；8ms调度周期在调度表中的安排为隔一个单元设置一个1。本讲稿第七十页，共八十一页【例5.4】设程序A、B、C的实时性要求分别为10ms、20ms和30ms，求：调度表的最大执行周期；调度表的最小单元数；画该调度表。解：因调度表执行周期应短于所有任务中的最小执行间隔要求，故调度表的执行周期是10ms(10、20、30的最大公约数)。调度表行数为123=6。该调度表如图5-15所示。本讲稿第七十一页，共八十一页图5-15调度表本讲稿第七十二页，共八十一页2.基本级程序的调度原理基本级程序的调度原理基本级程序的调度采用计算机原理中的队列法。队列是删除操作
36、在一端进行，而插入操作在另一端进行的线性表。1)队列的结构与特点队列的结构由一张张任务表链接而成，队列中包含以下要素。(1)队首指针HP(HeadPointer)：用以指示队首的地址，便于调度程序取出任务，也称取出口。(2)任务表：主要用于存放与基本级任务有关的数据信息。(3)队尾指针TP(TailPointer)：用以指示队尾的地址，便于把任务编入队列，也称编入口。本讲稿第七十三页，共八十一页2)链形队列的类型链形队列的类型有单链结构、单循环链结构和双循环链结构。(1)单链结构。在单链结构中，每个任务表都包含一个后继指针。单链结构如图5-16所示。图5-16单链结构本讲稿第七十四页，共八十一
37、页(2)单循环链结构。单循环链结构如图5-17所示。图5-17单循环链结构本讲稿第七十五页，共八十一页(3)双循环链结构。双循环链结构的每个任务表中既含后继指针又含前驱指针，如图5-18所示。图5-18双循环链结构本讲稿第七十六页，共八十一页3)基本级程序的典型队列结构在控制系统中，对应每一个用户接口都有一个数据块，每个数据块又分为三个数据区：一个用来存储接口的静态数据；一个用来存储呼叫进程中的动态数据；还有一个用来存储维护管理过程的挥发性数据。一个区就相当于一个任务单元。所有数据块按线性队列排队，数据块的操作通过指针对相应的数据区进行。当进程更迭时，只需装入相应进程的数据区指针和程序指针即可
38、，如图5-19所示。本讲稿第七十七页，共八十一页图5-19基本级程序的典型队列结构本讲稿第七十八页，共八十一页图5-20执行号码分析的基本级程序本讲稿第七十九页，共八十一页图5-21队列调度基本级(B)任务流程本讲稿第八十页，共八十一页3.故障级程序的调度原理故障级程序的调度原理若交换设备出现了故障，则采用中断的方式中断正在执行的周期级或基本级程序，优先执行故障处理程序。(1)故障级程序的类型。故障级程序有识别故障设备程序、主/备用设备切换程序和重新组织中断程序三种。(2)中断方式的操作原理。处理机以5.4ms为一个周期向所控制的设备发出信息，若被控设备收到此信息后可在1.84ms内向处理机回送一个证实信号(ASW，AllSeemsWell)，则表示一切正常。如果处理机在这个规定的时限内收不到证实信号，就认为是该设备有故障，即应调度识别故障设备程序进行中断处理。本讲稿第八十一页，共八十一页