通信工程師交換技術(shù)控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與特點(diǎn)

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　　4.3.2 控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與特點(diǎn)
控制系統(tǒng)的工作過程常具有下述標(biāo)準(zhǔn)模式。
1）接收外界信息，如外部設(shè)備的狀態(tài)變化、請求服務(wù)的命令或信令消息等。
2）分析并處理信息，即在計(jì)算機(jī)內(nèi)部對接收到的信息進(jìn)行分析處理。
3）輸出處理結(jié)果，輸出驅(qū)動外設(shè)的控制信號或指導(dǎo)外設(shè)運(yùn)行的狀態(tài)信息等。
SPC控制系統(tǒng)中，外設(shè)輸人的信號暫時(shí)存儲在存儲器，由處理器在適當(dāng)?shù)臅r(shí)刻讀出和處理，其輸出過程與輸人過程相似。圖4-45給出了計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的一般邏輯結(jié)構(gòu)和電路結(jié)構(gòu)。接口的作用是將外來信息轉(zhuǎn)變成適合處理器處理的數(shù)據(jù)形式，或反之。接口數(shù)據(jù)寫人存儲器的過程常需借助于處理器，這既可以由接口中獨(dú)立的處理器完成，也可由控制系統(tǒng)的主處理器完成。接口數(shù)據(jù)的讀取和存儲有相應(yīng)的操作程序，常稱為接口驅(qū)動程序。接口驅(qū)動程序的調(diào)用有查詢方式和中斷方式，兩種方式對外界信號的響應(yīng)速度不同。査詢方式時(shí)，接口驅(qū)動程序由操作系統(tǒng)定時(shí)調(diào)用，其優(yōu)點(diǎn)是可以在操作系統(tǒng)控制下運(yùn)行，因而管理比較容易。

它的缺點(diǎn)是對外界變化的響應(yīng)有一定的延時(shí)。此外，無論外界信號是否發(fā)生了變化，查詢過程必須定期進(jìn)行，占用較多CPU時(shí)間，效率低。在中斷方式下，接口驅(qū)動程序由接口信號變化產(chǎn)生中斷調(diào)用，其優(yōu)點(diǎn)是實(shí)時(shí)性強(qiáng)，且僅在外界信號到達(dá)時(shí)啟動程序，效率較髙。它的缺點(diǎn)是中斷的隨機(jī)性很大，被中斷程序的環(huán)境必須得到妥善保護(hù)，因此中斷處理方式相對較復(fù)雜。實(shí)際應(yīng)用中應(yīng)根據(jù)輸入信號的實(shí)時(shí)性要求及處理器的負(fù)荷來決定接口驅(qū)動程序的調(diào)用方式。
計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的硬件常有固定的組成：接口（1/0)、存儲器（MEM)和中央處理器(CPU),其邏輯組成是簡單的，但具體實(shí)現(xiàn)卻是多樣的。實(shí)際控制系統(tǒng)的種種差別，主要來自它們使用的CPU的不同。目前各半導(dǎo)體制造商生產(chǎn)的CPU,在總線結(jié)構(gòu)、控制方式及傳輸時(shí)序等方面無統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，因而不同的CPU常要求使用不同的外設(shè)接口電路。接口電路必須將外設(shè)輸人的信號轉(zhuǎn)變成適合CPU總線傳輸?shù)男盘?，使CPU能如同讀寫存儲器那樣讀寫接口電路。因此，接口電路的設(shè)計(jì)除了要考慮外設(shè)的特性，還與連接的總線有關(guān)。實(shí)際程控交換機(jī)的控制系統(tǒng)可由多個(gè)CPU組成，各CPU總線之間，外設(shè)與各CPU總線之間存在著大量的接口，如何設(shè)計(jì)和選擇這些接口是硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)的一個(gè)重要內(nèi)容。
圖4-46給出了計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的常見接口，這些接口連接的外設(shè)不同，輸人信號形式不同。隨著交換機(jī)接口種類的增加，控制系統(tǒng)的對應(yīng)接口也會相應(yīng)增加?？梢钥吹?，用戶接口提取的帶外信令被直接送人控制系統(tǒng)，帶內(nèi)信令則通過交換網(wǎng)絡(luò)送人控制系統(tǒng)。帶外信令及振鈴控制均是0/1開關(guān)信號，僅需lbit表示，控制系統(tǒng)中的相應(yīng)接口應(yīng)能將來自多個(gè)用戶接口監(jiān)測信令合并為適合總線傳輸?shù)?位或16位并行數(shù)據(jù)。帶內(nèi)信令當(dāng)采用PCM編碼時(shí)，控制系統(tǒng)的PCM信令I(lǐng)/O必須具有適當(dāng)?shù)膫鬏斔俾?，如?dāng)PCM信令為TS,6單路信令時(shí)，I/O應(yīng)工作于64kbit/s速率。此外，I/O應(yīng)能將來.自交換網(wǎng)絡(luò)的串行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為適合總線傳輸?shù)牟⑿袛?shù)據(jù)。當(dāng)帶內(nèi)信令采用MF編碼時(shí)，控制系統(tǒng)的MFI/0應(yīng)能將相應(yīng)的DTMF信號或MFC信號轉(zhuǎn)換成若干位（通常是4位）的二進(jìn)制碼字，并行輸出。接續(xù)控制1/0提供交換機(jī)

CPU控制交換網(wǎng)絡(luò)的接口。大多數(shù)的集成電路交換芯片都提供了控制接口，當(dāng)這些接口與控制總線相兼容時(shí)，交換芯片可直接跨接到CPU總線上。計(jì)費(fèi)I/O單向輸出計(jì)費(fèi)信息至計(jì).費(fèi)系統(tǒng)。維fI/O提供了操作、維護(hù)人員訪問季統(tǒng)軟件的人口。計(jì)費(fèi)系統(tǒng)、維護(hù)終端與控制系統(tǒng)之間的k息傳輸，完全是計(jì)算機(jī)之間的通信，可以采用多種方式來實(shí)現(xiàn)。最常見的是采用RS-232來傳輸，傳遞的信息可以是ASCII字符形式，也可以是二進(jìn)制編碼形式。
存儲器用來存儲程序、工作數(shù)據(jù)和動態(tài)數(shù)據(jù)。程序存儲器通常禁止寫搡作，工作數(shù)據(jù)存儲器僅允許通過維護(hù)終端接口訪問或讀寫，動態(tài)數(shù)據(jù)則是實(shí)時(shí)變化的，一般存儲在RAM中。為了節(jié)省存儲器空間，一些不常運(yùn)行的程序，比如脫機(jī)診斷程序，通常存儲在外部磁帶或磁盤中，僅在需要時(shí)調(diào)人內(nèi)存。一些基礎(chǔ)程序和數(shù)據(jù)也可能固化在ROM中。
與一般計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)相比，交換機(jī)的SPC控制系統(tǒng)有下列特點(diǎn)。
1）接口種類多，輸人數(shù)據(jù)量大，實(shí)時(shí)性強(qiáng)。
2）接口信號形式多，有ASCII字符形式，二進(jìn)制編碼形式、半字節(jié)和整字節(jié)等。
3）控制系統(tǒng)的CPU和I/O等硬件的設(shè)計(jì)應(yīng)以恰好滿足需要為目標(biāo)，以此換取可靠性和處理速度的提高及成本的下降。
4）系統(tǒng)必須高度可靠，長期24小時(shí)連續(xù)運(yùn)行。
根據(jù)上述特點(diǎn)，程控交換機(jī)常使用專門的CPU和I/O集成電路。

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