通信工程師交換技術(shù)考試多機(jī)控制系統(tǒng)

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4.3.3 多機(jī)控制系統(tǒng)
控制系統(tǒng)對(duì)呼叫的處理過(guò)程包括摘機(jī)檢測(cè)、送撥號(hào)音、收號(hào)、號(hào)碼分析、接續(xù)、掛機(jī)檢測(cè)及拆線等。一次通話可以保持?jǐn)?shù)分鐘乃至數(shù)小時(shí)，但其間所需CPU處理的時(shí)間僅在毫秒數(shù)量級(jí)，因此一臺(tái)CPU可以同時(shí)處理大董呼叫。控制系統(tǒng)的呼叫處理能力常以忙時(shí)試呼(BusyHourCaUAtempts,BHCA)來(lái)衡童。BHCA與衡童交換網(wǎng)絡(luò)能力的話務(wù)量和說(shuō)明接口數(shù)量的端線數(shù)構(gòu)成了交換機(jī)的三個(gè)重要性能指標(biāo)。
控制系統(tǒng)的呼叫處理能力可以用一個(gè)線性模型來(lái)粗略的估算，根據(jù)這個(gè)模型可得到處理機(jī)在單位時(shí)間內(nèi)的工作時(shí)間，稱之為占用率，用i表示，則
t=a+bN
式中《為固定開(kāi)銷(xiāo)，與呼叫處理次數(shù)無(wú)關(guān)，如各種掃描開(kāi)銷(xiāo)。6為每個(gè)呼叫所需的平均處理時(shí)間，不同的呼叫所執(zhí)行的指令數(shù)是不同的，比如中途掛機(jī)和完成通話，本局呼叫和出局呼叫等。iV為單位時(shí)間內(nèi)所處理的呼叫總數(shù)，即BHCA。
為了保障交換機(jī)具有必要的過(guò)負(fù)荷能力和故障處理能力，通常處理機(jī)的占用率不設(shè)計(jì)成100%,而是保留一定的余量，余量開(kāi)銷(xiāo)所占的時(shí)間一般不低于整個(gè)可用時(shí)間的5%?？刂葡到y(tǒng)中處理機(jī)處理時(shí)間的計(jì)算和分配是軟件設(shè)計(jì)中的一項(xiàng)主要內(nèi)容，圖4-47所示為處理機(jī)所承擔(dān)任務(wù)的時(shí)間分配圖。當(dāng)沒(méi)有呼叫時(shí)，系統(tǒng)開(kāi)銷(xiāo)包括固定開(kāi)銷(xiāo)和填空時(shí)間，由于固定開(kāi)銷(xiāo)與話務(wù)負(fù)荷無(wú)關(guān)，不隨呼叫次數(shù)而變化，因此是一條平行于橫軸的水平線。填空時(shí)間與呼叫處理時(shí)間分享剩余的時(shí)間，所以隨著呼叫次數(shù)的增加，填空時(shí)間逐步減少，呼叫處理所占用的時(shí)間逐步增加，直到填空時(shí)間為零，這時(shí)處理機(jī)達(dá)到滿負(fù)荷。當(dāng)處理機(jī)的負(fù)荷超過(guò)單獨(dú)一臺(tái)CPU所能承擔(dān)的限度時(shí)，必須采用多臺(tái)CPU共同分擔(dān)處理任務(wù)，構(gòu)成多機(jī)控制系統(tǒng)。

多機(jī)控制系統(tǒng)有集中控制和分散控制兩種基本方法。假設(shè)某一交換機(jī)的控制系統(tǒng)由n臺(tái)處理機(jī)組成，它實(shí)現(xiàn)/項(xiàng)功能，每一功能由一個(gè)程序提供，系統(tǒng)有一個(gè)資源，如圖4-48所示。如果在這個(gè)系統(tǒng)中，每一臺(tái)處理機(jī)均能達(dá)到全部資源，也能執(zhí)行所有功能，則這個(gè)控制系統(tǒng)稱為集中控制系統(tǒng)。集中控制又稱為負(fù)荷分擔(dān)。集中控制的優(yōu)點(diǎn)是每個(gè)處今機(jī)都具有完全的呼叫處理能力，因而當(dāng)一臺(tái)CPU發(fā)生故障時(shí)，僅會(huì)造成其余CPU負(fù)荷增％,總體處理速度下降，而不會(huì)引起整個(gè)系統(tǒng)停運(yùn)。它的缺點(diǎn)是操作系統(tǒng)較復(fù)雜，軟件規(guī)模大，且需要使用特殊的總線控制器。

如果在圖4-48所示的系統(tǒng)中，每一臺(tái)處理機(jī)只能達(dá)到部分資源，只能執(zhí)行部分功能，則稱為分散控制。分散控制又稱為功能分擔(dān)。分散控制的優(yōu)點(diǎn)是邏輯淸楚，各處理機(jī)的操作系統(tǒng)較簡(jiǎn)單，且可以根據(jù)不同的功能需要逸用不同的處理機(jī)。它的缺點(diǎn)是任一CPU發(fā)生故障都會(huì)引起系統(tǒng)局部或全部癱瘓，此外需要附加的機(jī)間通信接口和相應(yīng)的處理軟件。
功能分擔(dān)系統(tǒng)中的一個(gè)重要問(wèn)題是如何分解控制系統(tǒng)所執(zhí)行的操作或任務(wù)，并將它們合理的分配給各處理機(jī)。處理機(jī)之間的功能分配可能是靜態(tài)的，也可能是動(dòng)態(tài)的。靜態(tài)分配就是資源和功能分配一次完成，各處理機(jī)根據(jù)不同分工配備一些專(zhuān)門(mén)的硬件和軟件。這樣做提高了穩(wěn)定性，但降低了靈活性。動(dòng)態(tài)分配是每臺(tái)處理機(jī)可以執(zhí)行所有功能，也可以達(dá)到所有資源，但根據(jù)系統(tǒng)的不同狀態(tài)，對(duì)資源和功能進(jìn)行最佳分配。動(dòng)態(tài)分配機(jī)制較復(fù)雜，因而會(huì)降低系統(tǒng)的可靠性。
多機(jī)分散控制主要適合大容量的程控交換機(jī)，小容量的交換機(jī)以單機(jī)集中控制更為簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)。為了保證控制系統(tǒng)的高度可靠，避免因處理機(jī)故障引起整個(gè)系統(tǒng)停運(yùn)，
常對(duì)主要的控制子系統(tǒng)配有備用處理機(jī)，這樣就形成了主備用雙機(jī)工作方式。圖4-49給出了雙機(jī)結(jié)構(gòu)的基本原理。
來(lái)自外設(shè)的信號(hào)被同時(shí)送給控制系統(tǒng)1和控制系統(tǒng)2,由它們同步處理，但僅有一個(gè)系統(tǒng)輸出處理結(jié)果。在正常情況下，兩臺(tái)CPU中的寄存器和存儲(chǔ)器內(nèi)容完全相同。比較電路實(shí)時(shí)比較兩個(gè)CPU的狀態(tài)。例如，在每條指令執(zhí)行完畢后，比較兩個(gè)CPU寄存器中的內(nèi)容，當(dāng)出現(xiàn)差異L時(shí)，比較電路將發(fā)出告警，由操作系統(tǒng)啟動(dòng)診斷程序，確實(shí)料主備用雙機(jī)工作方式定有故障的處理機(jī)，并使故障處理機(jī)進(jìn)人脫機(jī)狀態(tài)，進(jìn)行故癉的進(jìn)一步處理，暫時(shí)由一臺(tái)處理機(jī)承擔(dān)處理任務(wù)。

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