5 Операционная система
5.1 Структура операционной системы Задачи операционной системы. Основные программы операционной системы: управляющие, программы ввода-вывода и связи «человек-машина», программы перезапуска атс.
Основной задачей операционной системы является координация совместной работы программ внутреннего ПО, оборудования и обслуживающего персонала с целью обеспечения эффективной работы коммутационной станции.
Основные функции операционной системы выполняют подсистемы (рисунок 19):
управляющих программ (программ-диспетчеров), осуществляющих управление очередностью запуска во времени остальных программ внутреннего ПО;
программ ввода-вывода, организующих обмен информацией между внешними устройствами и оперативной памятью ЭУС по заявкам программ внутреннего ПО;
программ связи “человек-машина”, обеспечивающих взаимодействие обслуживающего персонала с ЭУС;
программ запуска ЦСК,осуществляющих установку памяти ЭУС и оборудования станции в исходное состояние и проверку его работоспособности.
Рисунок 19
5.2 Принципы диспетчеризации программных процессов Организация многопрограммного режима и запуска программ по расписанию.
Для эффективной программной реализации основных и вспомогательных функций ЭУС необходимо так организовать функционирование ПО, чтобы обеспечить:
обслуживание вызовов в реальном времени,
разделение машинного времени ЭУС между различными программами в режиме многопрограммной работы.
Необходимая организация запуска программ во времени создается на основе использования принципов запуска программ по заявкам и приоритетности программ.Совокупность правил, устанавливающих очередность запуска программ называюталгоритмами диспетчеризации программ или дисциплинами обслуживания заявок.Различают дисциплины обслуживания сабсолютными, относительными и смешанными приоритетами.
Реализация алгоритмов диспетчеризации обеспечивается с помощью аппаратных и программных средств ЭУС. К аппаратным средствам диспетчеризации относится блок прерывания программ и таймеры. В качестве программных средств используются управляющие программы операционной системы:диспетчер прерываний и диспетчеры приоритетных уровней.
Диспетчер прерываний (главный диспетчер) относится к высшему иерархическому уровню ПО и обеспечивает поочередный запуск программ, относящихся к разным приоритетным уровням. Получив сигнал прерывания от таймера или блока прерывания программ диспетчер прерываний передает управление диспетчеру приоритетного уровня.
Диспетчер приоритетного уровня управляет очередностью запуска программ, относящихся к его уровню.
Программы имеют различную степень срочности исполнения.
Программы обнаружения сигналов (программы сканирования) и программы выдачи периферийных команд имеют высокую степень срочности. Они должны выполняться в реальном масштабе времени регулярно через заданные промежутки времени с минимальными задержками. Превышение времени задержки запуска программ высокой срочности приводит к нарушению работы коммутационной станции. К программамнормальной срочностиотносятся программы обработки информации и эксплуатационно-технического обслуживания. Для программ нормальной срочности допускаются задержки исполнения, что приводит к незначительному снижению качества обслуживания абонентов.
Для запуска программ высокой степени срочности используется временное расписание. Расписание записано в память и задает периодичность запуска каждой программы данного уровня.
Минимальный период запуска программ указанного уровня называют первичным периодом(Dt). Периоды запуска программ, отличающиеся от первичного, должны быть ему кратны.
Интервал времени, состоящий из некоторого числа последовательных первичных периодов, в течение которого все программы данного уровня будут запущены хотя бы один раз, называется циклом расписания. Цикл расписания равен максимальному периоду запуска программ данного уровня.
Рисунок 20
В состав схемы программной реализации запуска программ по расписанию входят (рисунок 20):
таблица расписания (матрица циклов МЦ);
счетчик первичных периодов или подциклов (СПЦ);
слово активности программ (САП);
слово вызова программ (СВП);
таблица начальных (базовых) адресов программ;
программные модули (П0…Пn-1).
Таблица расписаниясоставляется в соответствии с требованиями периодичности запуска программ. Количество строк в таблице равно количеству первичных периодов (подциклов) в цикле расписания, а число столбцов – количеству программ. Наличие “1” на пересечении столбца и строки означает, что в данном подцикле программа должна выполняться, наличие “0” – пропуск программы.
Счетчик подцикловобеспечивает обращение к нужной строке таблицы расписания. Его содержимое изменяется циклически по сигналу от таймера и соответствует номеру первичного периода (номеру строки таблицы).
Слово активности программиспользуется для разрешения или запрета на запуск программы. Запрещение запуска может быть вызвано перегрузкой ЭУС. Выполнение программ в данном подцикле регулируетсясловом вызова программы, которое формируется путем логического умножения содержимого строки таблицы расписания и САП.
Инициализация алгоритма запуска периодических процессов обеспечивается при поступлении сигнала от диспетчера прерываний. Диспетчер приоритетного уровня, получив управление:
определяет номер строки в МЦ по содержимому СПЦ;
формирует СВП логическим умножением содержимого строки МЦ на САП;
осуществляет поразрядный анализ СВП посредством операции поиска крайней левой единицы. В случае её отсутствия через интервалDtпроизойдет обращение к следующей строке МЦ.
Если “1” найдена, в данный разряд СВП записывается “0” с целью предотвращения повторной обработки процесса и выдается команда запуска соответствующей программы. Для этой цели номер разряда СВП пересчитывается в адрес таблицы начальных адресов программ, из которой извлекается базовый адрес нужного программного модуля. После окончания работы программы диспетчер анализирует следующие разряды СВП с целью обнаружения “1” и т.д. до тех пор, пока результат анализа не даст “0”.
После окончания цикла расписания СПЦ устанавливается в “0”, а диспетчер приоритетного уровня передает управление диспетчеру прерываний.
[1], с. 162…165; [2],с. 124…130.