СОСТАВ ОПЕРАЦИОННОЙ СИСТЕМЫ

Для выполнения возложенных функций операционная система
содержит следующие основные наборы программ:

1. управляющие (программы-диспетчеры), осуществляющие управление очередностью запуска остальных программ внутреннего
программного обеспечения во времени;

2. ввода-вывода, организующие обмен информацией между внешними устройствами и. оперативной памятью ЭУМ по заявкам от программ СКП, СПТО и САДМП;

3. организации, связи человек-машина, обеспечивающие взаимодействие обслуживающего персонала с ЭУМ в процессе эксплуатации и технического обслуживания коммутационного узла.

ПРИНЦИПЫ И ОРГАНИЗАЦИЯ ДИСПЕТЧИРОВАНИЯ

Для реализации функций ЭУМ необходимо так организовать очередность запуска программ, чтобы обеспечить обслуживание вызовов в реальном времени и разделение машинного времени ЭУМ между различными программами в режиме многопрограммной работы.

Существует два основных принципа: принцип запуска программ по заявкам и принцип приоритетности заявок и программ.

Принцип запуска программ по заявкам означает, что программе может быть передано управление только при наличии заявки на ее выполнение ( в том числе и от датчика времени).

В ЭУМ могут одновременно иметься несколько заявок на
выполнение различных программ.

Принцип приоритетности заявок устанавливает приоритеты между заявками в зависимости от требуемой срочности их выполнения.

Назовем набор правил, устанавливающих соответствие между приоритетами заявок и очередностью запуска соответствующих программ, дисциплиной обслуживания заявок, или алгоритмом
диспетчирования программ. В ЭУМ узлов коммутации применяются дисциплины обслуживания заявок с абсолютными, относительными или смешанными приоритетами.

При использовании дисциплины обслуживания заявок с абсолютными приоритетами заявка к программе с более высоким приоритетом может прервать выполняющуюся в данный момент
программу с менее высоким приоритетом и запустить соответствующую этой заявке программу. После выполнения программы с более высоким приоритетом продолжается выполнение прерванной программы (рисунок18.1.а).

Рисунок 18.1 – Временная диаграмма обслуживания заявок

Дисциплина обслуживания заявок с относительными приоритетами также отдает предпочтение в очередности запуска программам, на которые имеются заявки с более высоким приоритетом. Однако в данном случае, если выполняется программа с более низким приоритетом, то прерывания процесса ее выполнения не происходит, а более приоритетная заявка начинает выполняться только по окончании выполнения менее приоритетной программы (рисунок 18.1.б).

Наиболее общим случаем приоритетных дисциплин обслуживания заявок является дисциплина обслуживания заявок со смешанными приоритетами. При использовании этой дисциплины заявки и соответственно программы разбиваются на группы, заявки и программы, находящиеся в различных группах, обладают по отношению друг к другу абсолютными приоритетами, а заявки и программы, находящиеся на одном приоритетном уровне, могут иметь по отношению друг к другу относительные приоритеты.

Для простоты будем считать, что все программы обслуживания вызовов следует разделить на две группы:

1. программы высокой срочности (программы приема и выдачи информации);
2. программы нормальной срочности (программы обработки информации и формирования ППК)

Программам первой группы присваивается абсолютный приоритет (т.е. они могут прервать программы более низкого уровня). Это программы приоритетного уровня (ППУ).

Программы второй группы - программы основного уровня (ПОУ). На их выполнение остается время, свободное от выполнения программ приоритетного уровня.

Чтобы обеспечить работу ЭУС в реальном масштабе времени, программы приема и выдачи информации должны выполняться со строгой периодичностью, а следовательно время работы ЭУМ оказывается разбитым на фиксированные интервалы времени, которые называются первичными периодами ( 1). Величина первичного периода выбирается из минимального периода запуска программ высокой срочности ( 1=10 мс)

• сканирование КПН - 10 мс
• выдача ППК - 20 мс
• сканирование АК - 100мс и т.д.)

Кроме этого стоит задача распределения моментов запуска приоритетных программ по различным первичным периодам. Данная задача решается путем составления таблиц расписаний запуска программ (рисунок18.2).

Рисунок 18.2 – Таблица расписаний

Рассмотрим теперь более подробно принципы построения и работы программ-диспетчеров, входящих в состав операционной (рисунок 18.3).

Будем считать, что диспетчеры включают в себя:

1. диспетчер ППУ
2. диспетчер ПОУ
3. диспетчер прерывания (ДП), который координирует работу ДППУ и ДПОУ

Рисунок 18.3 – Состав программ-диспетчеров

При поступлении сигналов прерывания ДП дает команду ДПОУ на приостановления выполнения программ ПОУ, после этого ДП передает управление ДППУ, который в заданной последовательности запускает программы ППУ, относящиеся к данному первичному периоду. После окончания выполнения этих программ ДППУ обращается к ДП, который вновь возвращает управление ДПОУ, до поступления следующего сигнала прерывания.

В основу работы каждого подчиненного диспетчера (ДППУ или ДПОУ) положено соответствующее расписание. Функциональная схема программной организации процесса управления обслуживанием вызовов показана на рисунке 18.4 и включает в себя следующие элементы: счетчик первичных периодов (СПП), таблицу расписаний (ТР), слово активности программ (САП), слово выполняемых программ (СВП), таблицу начальных адресов программ (ТНАП), и модули программ П1,П2, ...,Пn

Рисунок 18.4 - Функциональная схема программной организации процесса управления обслуживанием вызовов

Как было сказано раньше, число столбцов ТР соответствует числу программ число строк - числу первичных периодов, количество которых определяется как наименьшее общее кратное (НОК) множества запускаемых программ. Номер текущего первичного периода задается СПП, который наращивается на единицу при поступлении сигнала прерывания. После прохождения всех первичных периодов текущего цикла осуществляется переход к первому.

Элементами ТР являются двоичные переменные, принимающие значения 0 или 1. Наличие "1" означает необходимость запуска программы в данном первичном периоде "0"-пропуск этой программы. Частота расположения единиц в столбцах ТР определяется периодом запуска соответствующей программы.

Для блокировки выполнения некоторых второстепенных программ, при перегрузке УС, а также для разрешения или запрета запуска программ, служит слово активности программ САП. Конкретный набор программ запускаемых в данный первичный период определяется словом выполнения программ (СВП), как: <СВП>=<САП>&<ТРi>.

Начальные адреса всех программ сведены в таблицу начальных адресов программ ТНАП, где каждая строка соответствует своей программе. Последовательность действий выполняемых при поступлении сигнала прерывания, когда управление получает ДППУ показаны на следующем рисунке.16.5.а.

В отличие от ППУ, запуск программ ПОУ осуществляется в случайные моменты времени. По отношению к действиям ДППУ в работе ПОУ можно выделить следующие отличия:

• запуск любой программы ПОУ осуществляется только при условии, что имеется хотя бы одна заявка на выполнение данной программы. Этот факт определяется наличием единицы в соответствующем разряде поля заявок ПЗ, которое играет роль САП
• диспетчер ДПОУ работает без обращения к ДП, поэтому переход с одной строки на другую в ТР осуществляется по мере выполнения всех программ текущего первичного периода (СПП=СПП+1)
• при поступлении сигнала прерывания ПОУ прерывается. Чтобы в дальнейшем обеспечить возможность продолжить выполнение программы, промежуточные результаты работы, а также информация о состоянии программы на момент прерывания, хранятся в специальной зоне памяти. Для упрощения считаем, что сохраняется только адрес прерывания в ячейке АПР.

Алгоритм работы программ - диспетчеров основного уровня ДПОУ показан на рисунке 18.5. б.

Рисунок 18.5 - Алгоритм работы ППУ и ПОУ