ЦСРС_1 / Grebeshkov_Tehnika_mikroproz_sistem_v_kommutazii_uchebnik_dlya_vuzov_2011

Федеральное агентство связи

Федеральное государственное образовательное бюджетное учреждение высшего профессионального образования

ПОВОЛЖСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ТЕЛЕКОММУНИКАЦИЙ И ИНФОРМАТИКИ

ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕЧНАЯ СИСТЕМА

Техника микропроцессорных систем в коммутации

Самара

Федеральное государственное образовательное бюджетное учреждение высшего профессионального образования

Поволжский государственный университет телекоммуникаций и информатики

Гребешков А.Ю.

Техника микропроцессорных систем в коммутации

Учебник для студентов высших учебных заведений, обучающихся по специальности 210406 – «Сети связи и системы коммутации» и другим специальностям направления 210400 «Телекоммуникации»

Самара

2

Техника микропроцессорных систем в коммутации

ПГУТИ

2011

3

УДК 621.395

ББК

Гребешков А.Ю.

Техника микропроцессорных систем в коммутации: Учебник для вузов.– Самара: Поволжский государственный университет телекоммуникаций и информатики,

2011. – 392 с.:илл.

ISBN

В настоящем учебнике рассматриваются вопросы использования микропроцессорной техники и программного обеспечения в узлах коммутации и средствах связи. Приводится базовая информация по технике микропроцессорных систем и средств, сведения по архитектуре и способам построения современных микропроцессоров. Приводится классификация и описываются принципы построения микропроцессоров и микропроцессорных комплектов различного назначения. Подробно рассматриваются операционные системы реального времени. Даются общие сведения по архитектуре, характеристикам и способам применения сетевых процессоров, процессоров ввода/вывода, процессоров цифровой обработки сигналов. На примере коммутационных систем EWSD, Alcatel 1000S12, AXE-10 рассматриваются вопросы построения и комплексирования управляющих комплексов современных узлов коммутации. Приводятся сведения по тенденциям развития микропроцессоров.

Учебник подготовлен согласно государственному образовательному стандарту высшего профессионального образования, направление подготовки дипломированного специалиста 210400 «Телекоммуникации» для студентов специальностей 210406 «Сети связи и системы коммутации». Учебник может быть рекомендован студентам специальности 210401 «Физика и техника оптической связи», аспирантам, работникам отрасли «Связь», интересующимися вопросами применения микропроцессорных систем в коммутации.

Таб. 9. Ил. 86, Библиогр.: 92 назв.

Рецензия Московского технического университета связи и информатики, зарегистрирована в Московском государственном университете печати (МГУП)

9.02.2011, рег. №1311.

ББК

Техника микропроцессорных систем в коммутации

Содержание

1.8ОРГАНИЗАЦИЯ И ПРОГРАММНОЕ УПРАВЛЕНИЕ ВВОДОМ-ВЫВОДОМ ДАННЫХ,

2.2МНОГОПРОЦЕССОРНЫЕ СИСТЕМЫ УПРАВЛЯЮЩИХ КОМПЛЕКСОВ И ИХ

2.3АРХИТЕКТУРА, СПОСОБЫ СВЯЗИ И КОМПЛЕКСИРОВАНИЕ УПРАВЛЯЮЩЕГО

2.4АРХИТЕКТУРА, СПОСОБЫ СВЯЗИ И КОМПЛЕКСИРОВАНИЕ УПРАВЛЯЮЩЕГО

2.5АРХИТЕКТУРА, СПОСОБЫ СВЯЗИ И КОМПЛЕКСИРОВАНИЕ УПРАВЛЯЮЩЕГО

3.1 СОСТАВ И ФУНКЦИИ ПРОГРАММНОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ УЗЛОВ КОММУТАЦИИ ..159

3.2ФУНКЦИИ И НАЗНАЧЕНИЕ ОПЕРАЦИОННЫХ СИСТЕМ, ВИРТУАЛИЗАЦИЯ И

5

4.МИКРОПРОЦЕССОРНАЯ ТЕХНИКА В ОПТИЧЕСКИХ

4.1МИКРОПРОЦЕССОРНЫЕ СРЕДСТВА ФОРМИРОВАНИЯ И ОБРАБОТКИ

4.2АРХИТЕКТУРА И ОСНОВНЫЕ ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ

4.3РЕАЛИЗАЦИЯ УЗЛОВ И УСТРОЙСТВ ЦИФРОВОЙ СВЯЗИ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ

4.4РЕАЛИЗАЦИЯ УЗЛОВ И УСТРОЙСТВ ОПТИЧЕСКОЙ СВЯЗИ С ПОМОЩЬЮ

5.2ТЕХНОЛОГИИ ОПТИМИЗАЦИИ ВЫЧИСЛЕНИЙ

Уведомление о сохранении авторских и имущественных прав, охране интеллектуальной собственности и товарных знаков Приведѐнные в учебнике схемы, описания, характеристики оборудования и программного

обеспечения соответствуют сведениям из использованных источников информации. Воспроизведение рисунков, схем, фирменных обозначений, торговых марок, товарных знаков в настоящем учебнике осуществляется исключительно в образовательных целях в качестве учебно–иллюстративного материала для подготовки дипломированных специалистов по направлению «Телекоммуникации». Сведения из источников информации, приведѐнные в данном учебнике, получены автором целиком и полностью согласно ст.4, п.2 и ст.13 п. 4 Федерального закона от 29 июля 2004 г. № 98-ФЗ «О коммерческой тайне».

6

Техника микропроцессорных систем в коммутации

Введение

Настоящий учебник разработан согласно требованиям государственного образовательного стандарта высшего профессионального образования по направлению подготовки дипломированного специалиста 210400 «Телекоммуникации» по специальной дисциплине «Техника микропроцессорных систем в коммутации» специальности 210406 «Сети связи и системы коммутации». При написании учебника учитывались требования образовательного стандарта по специальной дисциплине «Микропроцессорная техника в оптических системах связи» специальности 210401 «Физика и техника оптической связи».

Основной целью данного учебника является систематизация и обобщение имеющейся учебной и научной информации в части, касающейся архитектуры микропроцессоров и программного обеспечения узлов коммутации, построения управляющих комплексов узлов коммутации, способов использования микропроцессорной техники и программного обеспечения в узлах коммутации, цифровых узлах и средствах связи, включая оптические средства связи.

Данный учебник охватывает следующие основные темы:

архитектура и основные технические характеристики микропроцессоров различных типов;

организация ввода-вывода: программное управление вводом-выводом, каналы прямого доступа в память;

назначение и виды прерываний;

интерфейсы, устройства сопряжения;

многопроцессорные системы, их архитектура, способы связи, комплексирование; управляющие комплексы узлов коммутации – основные

Техника микропроцессорных систем в коммутации

цифровой связи на микропроцессорной технике; тенденции развития микропроцессорных средств.

Вглаве 1 настоящего учебника вводятся основные понятия и определения, кратко рассматриваются функциональные компоненты микропроцессорной системы, программное управление вводом– выводом и прямой доступ к памяти, устройства сопряжения. Краткость изложения обусловлена наличием более подробных источников информации по рассматриваемым вопросам, которые приведены

всписке основных и дополнительных источников рекомендуемой литературы. Содержание главы 1 необходимо для понимания остальных глав.

Вглаве 2 рассматривается архитектура управляющего комплекса узла коммутации, требования к архитектуре управляющего комплекса, способы связи и комплексирования управляющего комплекса, примеры реализации управляющего комплекса узлов коммутации различных типов на базе многопроцессорных систем. Здесь же кратко рассматриваются вопросы обеспечения надежности аппаратного и программного обеспечения узлов коммутации, определяются перспективы развития управляющих комплексов.

Вглаве 3 рассматривается состав и функции программного обеспечения современных узлов коммутации, операционные системы реального времени. Рассматривается функционирование программного обеспечения с помощью многопроцессорных управляющих комплексов. С помощью примера описывается язык программирования высокого уровня CHILL.

Вглаве 4 рассматриваются микропроцессорные средства формирования и обработки сигналов, реализация узлов и устройств цифровой связи, реализация узлов и устройств оптической связи с использованием микропроцессорной техники.

Вглаве 5 рассматриваются общие тенденции развития микропроцессорной техники.

8

Техника микропроцессорных систем в коммутации

1.Микропроцессорные системы и средства

1.1Основные понятия и определения

Всовременных средствах связи микропроцессорные системы находят самое широкое применение. Это обусловлено повсеместным использованием электронных коммутационных элементов, применением в средствах связи управления по загружаемой компьютерной программе [1, 8,19,28,29,39,65]. Под средством связи понимаются технические и программные средства, используемые для формирования, приема, обработки, хранения, передачи, доставки сообщений электросвязи, а также иные технические и программные средства, используемые при оказании услуг связи или обеспечении функционирования сетей связи. Сеть связи – технологическая система, включающая в себя средства и линии связи и предназначенная для электросвязи. Применение микропроцессорной техники является единственно возможным способом реализовать необходимые функции современного узла коммутации.

Под узлом коммутации (коммутационным узлом) в рамках настоящего учебника понимается «…совокупность технических средств, предназначенных для обработки вызовов, поступающих по абонентским и соединительным линиям сети, для предоставления инициаторам этих вызовов основных и дополнительных услуг связи,

атакже для учета и начисления платы за услуги»([1], стр. 15). Также можно сказать, что узел коммутации выполняет функции средства связи, связанные с формированием, приемом, обработкой, хранением и передачей сообщений электросвязи. Узел коммутации взаимодействует с сетью связи, в том числе с другими узлами и средствами связи.

Под управлением в настоящем учебнике понимается любое изменение состояния узла коммутации, составляющих его частей или осуществляемых им процессов, ведущих к достижению поставленной цели. Основной целью является предоставление услуги связи с качеством, соответствующим нормативному для данного вида соединения, категории вызова и типу пользователя. Дополнительно необходимо поддержание узла коммутации в состоянии, соответст-

9

Техника микропроцессорных систем в коммутации

вующему штатному режиму эксплуатации с показателями, соответствующими паспортным техническим характеристикам.

Под микропроцессорной системой в рамках настоящего учебника понимается функционально-законченное изделие, состоящее из микропроцессора и набора интегральных схем, применяемых в совокупности для обработки данных с использованием соответствующей информационной технологии и алгоритмов. Информационная технология, ИТ – это процессы, методы поиска, сбора, хранения, обработки, предоставления, распространения информации и способы осуществления таких процессов и методов. Центральным аппаратным компонентом микропроцессорной системы, как следует из введенного определения, является микропроцессор.

Микропроцессор, МПр представляет собой цифровое вычислительное устройство обработки данных, функционирующее на основе загружаемой программы для электронно-вычислительных машин, ЭВМ. Конструктивно микропроцессор выполняется в виде одной или нескольких интегральных микросхем. Интегральная (микро)схема – микроэлектронное изделие окончательной или промежуточной формы, предназначенное для выполнения функций электронной схемы, элементы и связи которой нераздельно сформированы в объеме и (или) на поверхности материала, на основе которого изготовлено изделие. Таким материалом в настоящее время является кремний. Интегральная микросхема выполняет определенную функцию преобразования, обработки сигнала и (или) накапливания информации и имеет высокую плотность упаковки электрически соединенных элементов, компонентов или кристаллов, которые с точки зрения требований к испытаниям, поставке и эксплуатации рассматриваются как единое целое. Обработка и преобразование данных может означать, к примеру, аналогово-цифровое преобразование. Под плотностью упаковки понимается отношение суммы элементов интегральной микросхемы к объему интегральной микросхемы. Можно выделить сверхбольшую интегральную микросхему, СБИС где плотность упаковки составляет свыше 100 000 элементов на объѐм микросхемы. Под обработкой данных здесь и далее понимается последовательность систематических операций, производимых над данными. Данные – информация, представленная в

10