8. 5.2. Структурные схемы фоновых программ

Ниже приводится описание работы фоновых программ, приведенных на рисунке 5.1 организации программного обеспечения. На этом рисунке указаны фоновые программы, описание структурных схем которых приводится в настоящем разделе.

Прежде, чем перейти к описанию указанных фоновых программ приведём диаграмму одного из примеров обмена кадрами между пунктами А и Б (рис. 5.2). Далее при описании работы фоновых программ по структурным схемам будем указывать какие фоновые программы выполняют соответствующую им функцию.

Рис. 5.2. Диаграмма обмена кадрами с указанием обработки фоновых программ

5.2.1. Основные положения составления по. Структурная схема р1пд «Запрос и прием очередного пакета с 3 уровня»

На рис. 5.3 приведена структурная схема программы Р1_ПД, ”Запрос и прием очередного пакета с 3 уровня” (т.е. с сетевого уровня). Приведенная схема ПО обеспечивает перенос пакета с сетевого уровня на канальный уровень Х.25. Основные принципы составления ПО системы коммутации реального масштаба времени с большим числом команд.

Приведем основные положения, которых необходимо придерживаться при составлении ПО системы коммутации:

12. иерархический принцип построения ПО (диспетчер программ, фоновые программы, подпрограммы);

13. деление больших ветвей программ с целью упрощения отладки и модернизации ПО;

14. выполнение большинства программ осуществляется путем обработки очередей сообщений, находящихся в различных областях оперативной памяти;

4. составление программного обеспечения с наименьшим числом команд является одной из наиболее важных задач для обеспечения большего числа обслуживаемых пользователей коммутационной станцией и лучших показателей качества обслуживания.

Покажем работу приведенной на диаграмме рис. 5.2 программы Р1_ПД (рис. 5.3).

Рис. 5.3. Структурная схема Р1_ПД ”Запрос и прием очередного пакета с 3 уровня”

Операция 1. Режим передачи очередного пакета в канал? Если да, то переход к диспетчеру программ ДП. Если нет, то переход к операции 2.

Операция 2. Проверка наличия пакета для передачи в канал. В случае такого признака производится переход к операции 3. Этот пакет находится на сетевом уровне.

Операция 3. Проверка числа кадров N(О_повт), находящихся в буфере повторной передачи. Если N(О_повт) равно ширине окна W, то возврат к ДП. Если нет, то переход к операции 4.

Операция 4. Эта операция иллюстрирует деление длинных программ на две. Вначале программа не находится в состоянии «запрос пакета с 3 уровня». Проверка состояния «запрос пакета с 3 уровня». В случае, если не находится в этом состоянии, то переход к операции 5. Иначе, переход к операции 6.

Операция 5. Установка состояния «запрос пакета с 3 уровня».

Операция 6. Поставить пакет 3 уровня в конец очереди О_п32 пакетов, подготовленных к передаче на канальный уровень.

Операция 7. Сброс состояния «запрос пакета с 3 уровня». Переход к ДП.

Как видно из схемы, диспетчер дважды обращается к программе Р1_ПД для того, чтобы осуществить прием одного пакета с третьего уровня: первый раз по цепочке операций 1 - 5, а второй раз 1 - 4, 6 - 7.

Все операции кроме операции 6 просто переводятся на язык программирования. Подробному описанию подлежит операция 6. Под блоком данных в сети Х.25 будем понимать кадр (блок данных второго уровня) или пакет (блок данных третьего уровня). В других технологиях сетей блоки данных часто называются другими терминами (ячейка, фрейм и др.). Дадим определение массива блока данных, который стоит в очереди на обработку программой. Операция 6 производит установку пакета 3 уровня в очередь О_п32. Для построения такой очереди принятый пакет располагается в ОЗУ, где к информационным полям добавляются два служебных поля. Такой пакет со служебными полями будем называть массивом пакета. На рис. 5.4 представлен формат k-го массива пакета в очереди О_п32, где А_k - адрес начала k-го массива пакета. Первые два поля массива пакета являются адресными полями и занимают соответственно начальные адреса предыдущего и последующего массива пакета.

_{Рис. 5.4. Формат k-го массива пакета очереди Оп32}

Массивы блоков данных (в данном случае массивы пакетов), образуют упорядоченную очередь, связывающую их друг с другом в процессе работы системы в реальном масштабе времени (хотя они располагаются в разных местах оперативной памяти). В качестве примера очереди О_п32 приведена очередь из трёх массивов пакетов с начальными адресами A1, А2, А3 (рис. 5.5.).

Рис. 5.5. Пример очереди из трех массивов пакетов

В поле 1 массива пакета 1 установлен 0, и в поле 2 массива последнего пакета 3 также установлен 0. В поле 2 массива пакета 1 указывается адрес начала массива пакета 2 (А2), а в поле 2 массива пакета 2 - адрес начала массива пакета 3 (А3).

Третье поле (n1, n2, n3) означает длину данных соответственно пакета 1, пакета 2, пакета 3.

Алгоритм программного обеспечения часто выполняет следующую функцию: из очереди к одной фоновой программе снимается первый блок данных, и после его отработки устанавливается в хвост (конец) очереди другой фоновой программы. Для этой цели в каждой очереди блоков данных используется одномерная строка характеристики очереди, которая состоит из трёх полей (рис. 5.6). Для очереди О_п32 обозначим характеристику очереди Н_п32. При составлении программного обеспечения оборудования сетей связи это дает возможность экономить машинное время, определив одной-двумя командами наличие или отсутствие блоков в очереди, адреса первого и последнего блока в очереди.

Рис. 5.6. Формат характеристики очереди

На рис. 5.7 приведена характеристика очереди для приведенного примера.

Рис. 5.7. Характеристика очереди

На этом примере покажем, каким образом реализуется операция 5 программы Р1_ПД по установке пакета в конец очереди.

Допустим, начальный адрес этого пакета А4, в полях 3 и 4 установлены соответственно длина пакета в байтах и информационная часть пакета. В поле 2 массива пакета А4 устанавливается 0 (т. к. он занимает последнее место в очереди), в поле 1 устанавливается А3. В поле 2 массива пакета 3 с адресом А3 вместо 0 устанавливается значение начального адреса массива А4.

Приведём изменения в характеристике очереди. В поле 3 вместо 3 устанавливается новое число массивов пакетов в О_п32, т. е. 4, а в поле 2 вместо А3 устанавливается начальный адрес последнего массива пакетов в очереди, т.е. А4.

Работа фоновых программ часто заключается в обработке какого-либо массива очереди, снятии этого массива из одной очереди и установке его в другую очередь. Для организации таких очередей блоков данных с целью их обработки разными фоновыми программами создаётся очередь свободных блоков О_своб. Многие языки программирования высокого уровня предусматривают такую возможность. Первый в очереди О_своб свободный блок используется для записи информационного блока (пакета, кадра и т.п.) и производится его установка в хвост (конец) очереди для обработки какой-либо фоновой программой. При освобождении блока данных после обработки фоновой программой этот блок заносится в хвост О_своб. Поле данных свободных блоков фиксировано, поэтому поле 3 (длина) отсутствует. В некоторых случаях могут быть несколько таких очередей О_своб с разными длинами поля данных, что приводит к экономии оперативной памяти. Форматы массива очереди свободных блоков О_своб и характеристика этой очереди Н_своб во многом аналогичны описанному выше формату О_п32. Поле данных этих блоков свободно для записи конкретных блоков (например, для записи входных блоков данных с канала или с процессора другого уровня).

Передача информационных кадров в канал может осуществляться следующими тремя программами:

• передача очередного кадра «I», находящегося в очереди О_п32 (программа Р2_ПД);

• передача кадра «I» из очереди повтора О_повт после получения отрицательной квитанции REJ с противоположного конца (программа Р3_ПД);

• передача кадра «I» из очереди повтора О_повт после срабатывания таймера, указывающего на превышение допустимого времени ожидания подтверждения правильного приема кадра (программа Р7_ПД).