TSSN - Architecture logicielle

Dans ce chapitre, nous découvrirons l'architecture logicielle des systèmes et réseaux de commutation de télécommunications.

Le logiciel des systèmes SPC peut être classé en deux pour une meilleure compréhension - System Software et Application Software. L'architecture logicielle traite de l'environnement logiciel système de SPC, y compris les processeurs de langage. De nombreuses fonctionnalités ainsi que le traitement des appels font partie du système d'exploitation sous lequel les opérations et les fonctions de gestion sont effectuées.

Le traitement des appels est la principale fonction de traitement, orientée événement. L'événement qui se produit au niveau de la ligne ou de la jonction de l'abonné déclenche le traitement de l'appel. L'établissement des appels ne se fait pas en une seule séquence de traitement continue dans le central. L'ensemble de ce processus est cohérent avec de nombreux processus élémentaires qui durent quelques dizaines ou centaines de millisecondes et de nombreux appels sont traités comme tels simultanément et chaque appel est traité par unProcess. Un processus est une entité active qui est unprogram in execution, parfois même appelé task.

Processus dans un environnement de multiprogrammation

Dans cette section, nous verrons ce qu'est un processus dans un environnement multiprogrammé. Un processus dans un environnement multiprogrammation peut être l'un des suivants:

  • Running
  • Ready
  • Blocked

L'état d'un processus est défini par son activité actuelle et le processus qu'il exécute et les transitions que subit son état.

  • On dit qu'un processus est running, si une instruction est en cours d'exécution par le processeur.

  • On dit qu'un processus est ready si la prochaine instruction d'exécution d'un processus est en attente ou a une instruction qui a expiré.

  • On dit qu'un processus est blocked, s'il attend qu'un événement se produise avant de pouvoir continuer.

La figure suivante indique le processus qui montre la transition entre exécution, prêt et bloqué.

Alors que certains processus sont en cours d'exécution, certains seront à l'état prêt tandis que d'autres sont bloqués. Les processus de la liste prête seront conformes aux priorités. Les processus bloqués ne sont pas ordonnés et ils se débloquent dans l'ordre dans lequel les événements attendent de se produire. Si un processus n'est pas exécuté et attend une autre instruction ou ressource, le temps du processeur est économisé en poussant ce processus dans la liste prête et sera débloqué lorsque sa priorité est élevée.

Bloc de contrôle de processus

Le bloc de contrôle de processus représente chaque processus du système d'exploitation. PCB est une structure de données contenant les informations suivantes sur le processus.

  • État de fonctionnement actuel du processus

  • Priorité de processus qui sont à l'état prêt

  • Paramètres de planification du processeur

  • Enregistre le contenu du processeur, lorsqu'un processus est interrompu

  • Allocation de mémoire au processus

  • Les détails du processus comme son numéro, l'utilisation du processeur, etc. sont présents

  • Statut des événements et des ressources d'E / S associés au processus

PCB a toutes les informations sur les processus à exécuter ensuite quand il obtient le CPU. Les registres CPU comprennent unProgram Status Word (PSW) qui contient l'adresse de la prochaine instruction à exécuter, les types d'interruptions activées ou désactivées actuellement, etc.

Pendant que la CPU exécute un processus, ce processus doit être commuté lorsque le processus en cours d'exécution est bloqué ou qu'un événement ou une interruption qui déclenche un processus de haute priorité se produit. Une telle situation s'appelleProcess Switching, également connu sous le nom de Context Switching. Un tel mécanisme de priorité d'interruption est décrit dans la figure suivante.

Si un processus Ascanne une ligne d'abonné particulière et la trouve libre, puis le processus établit un appel avec cet abonné. Cependant, si un autre processus B revendique la priorité et établit un appel avec le même abonné en même temps, alors les deux processus doivent effectuer un appel vers le même abonné en même temps, ce qui n'est pas suggérable. Un problème similaire peut également se produire avec d'autres tables et fichiers partagés.

Les informations sur les ressources de l'échange (lignes de réseau, registres, etc.) et leur utilisation actuelle sont conservées sous forme de tableaux. Ces tables, si nécessaire, sont partagées par différents processus. Le problème se produit lorsque deux ou plusieurs processus optent pour la même table en même temps. Ce problème peut être résolu en donnant accès à chaque processus à une table partagée.

Partager des ressources

Chaque fois qu'un processus utilise une table partagée ou une ressource partagée, tous les autres processus qui en ont besoin doivent être maintenus en attente. Lorsque le processus en cours a fini d'utiliser la ressource, elle sera allouée au premier processus prêt prioritaire qui est maintenu en attente. Ce processus d'utilisation des ressources partagées est appeléMutual Exclusion. Le processus, qui accède à la ressource partagée, est dit être dans saCritical Section ou Critical Region. L'exclusion mutuelle implique qu'un seul processus peut être dans la région critique à n'importe quelle instance pour une ressource partagée donnée. Le codage pour que le processus soit dans la section critique est fait très soigneusement afin qu'il n'y ait pas de boucles infinies. Cela aide à ne pas bloquer le processus. Le travail effectué est plus précis et efficace. Cela aide les autres processus en attente.

Si deux processus d'un sémaphore doivent partager une ressource commune, celle-ci est partagée par eux pendant certains intervalles de temps. Pendant que l'un utilise la ressource, l'autre attend. Maintenant, en attendant, pour être en synchronisme avec l'autre, il lit la tâche qui était écrite jusque-là. Cela signifie que l'état de ce processus doit être différent de zéro et doit continuer à s'incrémenter, ce qui sinon serait envoyé à la liste bloquée. Les processus qui sont dans la liste bloquée sont empilés les uns sur les autres et sont autorisés à utiliser la ressource en fonction de la priorité.

La figure suivante montre le fonctionnement du processus -

Si deux ou plusieurs processus dans un sémaphore attendent indéfiniment une ressource et n'obtiennent pas zéro pour revenir à l'état de bloc, tandis que d'autres processus attendent dans l'état bloqué pour l'utilisation de la même ressource alors qu'aucun ne pourrait utiliser la ressource mais attendre, tel un état s'appelle le Deadlock State.

Les techniques ont été développées pour la prévention, l'évitement, la détection et la récupération des blocages. Par conséquent, ceux-ci couvrent les principales caractéristiques du système d'exploitation pour les processeurs de commutation.

Production de logiciels

La production de logiciels SPC est importante en raison de sa complexité et de la taille du logiciel ainsi que de sa longue durée de vie et de sa fiabilité, sa disponibilité et sa portabilité.

La production de logiciels est cette branche de l'ingénierie logicielle qui traite les problèmes rencontrés dans la production et la maintenance de logiciels à grande échelle pour des systèmes complexes. La pratique du génie logiciel est classée en quatre étapes. Ces étapes constituent la production de systèmes logiciels.

  • Spécifications fonctionnelles
  • Description formelle et spécifications détaillées
  • Codage et vérification
  • Test et débogage

Le logiciel d'application d'un système de commutation peut être divisé en un logiciel de traitement des appels, un logiciel administratif et un logiciel de maintenance; les progiciels d'application d'un système de commutation utilisent une organisation modulaire.

Avec l'introduction du contrôle de programme stocké, une multitude de services nouveaux ou améliorés peuvent être mis à la disposition des abonnés. De nombreux types de services améliorés tels que la numérotation abrégée, les appels enregistrés ou les appels sans numérotation, le rappel lorsqu'il est libre, le transfert d'appel, la réponse de l'opérateur, l'enregistrement du numéro d'appel, la mise en attente des appels, la mise en attente de consultation, les conférences téléphoniques, l'alarme automatique, l'interdiction STD, les appels malveillants traçage, etc. sont tous introduits avec ces changements dans la téléphonie.

Réseaux multi-étapes

Les réseaux à plusieurs étages sont les réseaux conçus pour fournir des connexions entre plus d'abonnés plus efficacement que les systèmes de commutation Crossbar.

Les réseaux de commutation Crossbar discutés précédemment ont certaines limitations comme décrit ci-dessous -

  • Le nombre de Crosspoint sera le carré du nombre de stations connectées, ce qui est donc coûteux pour un grand commutateur.

  • L'échec de Crosspoint empêche la connexion avec ces deux abonnés entre lesquels le Crosspoint est connecté.

  • Même si tous les périphériques connectés sont actifs, seuls quelques points de croisement sont utilisés

Afin de trouver une solution pour subventionner ces inconvénients, les commutateurs de division spatiale à plusieurs étages ont été construits. En divisant le commutateur Crossbar en unités plus petites et en les interconnectant, il est possible de construire des commutateurs à plusieurs étages avec moins de points de croisement. La figure suivante montre un exemple de commutateur à plusieurs étages.

Le commutateur à plusieurs étages comme celui ci-dessus nécessite moins de points de croisement que ceux nécessaires pour la commutation de crossbar. Selon l'exemple ci-dessus, pour les 8 (entrée) et 8 (sortie) différents abonnés (abonnés appelés et appelants), les points de croisement nécessaires dans un réseau Crossbar normal seront au carré d'eux, soit 64. Cependant, dans le réseau Crossbar à plusieurs étages, seulement 40 Crosspoints suffisent. Ceci est comme indiqué dans le diagramme ci-dessus. Dans un grand commutateur Crossbar à plusieurs étages, la réduction est plus significative.

Avantages d'un réseau à plusieurs étages

Les avantages d'un réseau à plusieurs étages sont les suivants -

  • Le nombre de barres transversales est réduit.
  • Le nombre de chemins de connexion peut être plus.

Inconvénients d'un réseau à plusieurs étages

Les inconvénients d'un réseau à plusieurs étages sont les suivants:

  • Les commutateurs à plusieurs étages peuvent provoquer Blocking.

  • Le nombre ou la taille des commutateurs intermédiaires, s'il est augmenté, peut résoudre ce problème, mais le coût augmente avec cela.

Blocage

Le blocage réduit le nombre de points de croisement. Le diagramme suivant vous aidera à mieux comprendre le blocage.

Dans la figure ci-dessus, où il y a 4 entrées et 2 sorties, l'abonné 1 a été connecté à la ligne 3 et l'abonné 2 a été connecté à la ligne 4. Les lignes rouges indiquent les connexions. Cependant, il y aura plus de demandes à venir; une demande d'appel de l'abonné 3 et de l'abonné 4, si elle est faite, ne peut pas être traitée, car l'appel ne peut pas être établi.

Les abonnés du bloc ci-dessus (comme le montre le schéma ci-dessus) sont également confrontés au même problème. Seuls deux blocs peuvent être connectés à la fois; il est impossible de connecter plus de deux ou toutes les entrées (car cela dépend du nombre de sorties présentes). Par conséquent, un certain nombre de connexions ne peuvent pas être établies simultanément, ce qui signifie que les appels sont bloqués.