TSSN - Software Architecture هيكلة البرمجيات

 TSSN - Software Architecture هيكلة البرمجيات

في هذا الفصل ، سوف نتعرف على هندسة البرمجيات لأنظمة وشبكات تحويل الاتصالات.

البرنامج من أنظمة SPC يمكن تصنيفها الى قسمين لفهم أفضل - برمجيات النظام و البرامج التطبيقية . تتعامل بنية البرنامج مع بيئة برامج النظام الخاصة بـ SPC بما في ذلك معالجات اللغة. تعد العديد من الميزات جنبًا إلى جنب مع معالجة المكالمات جزءًا من نظام التشغيل الذي يتم بموجبه تنفيذ وظائف الإدارة والعمليات.

معالجة المكالمات هي وظيفة المعالجة الرئيسية ، وهي موجهة نحو الحدث. يؤدي الحدث الذي يحدث عند خط المشترك أو صندوقه الرئيسي إلى بدء معالجة المكالمة. لا يتم إعداد المكالمة في تسلسل معالجة واحد مستمر في التبادل. تتوافق هذه العملية برمتها مع العديد من العمليات الأولية التي تستمر لبضع عشرات أو مئات المللي ثانية ويتم معالجة العديد من المكالمات على هذا النحو في وقت واحد ويتم التعامل مع كل مكالمة بواسطة عملية منفصلة . العملية هي كيان نشط وهو برنامج قيد التنفيذ ، وأحيانًا ما يطلق عليه مهمة .

عملية في بيئة متعددة البرمجة

في هذا القسم ، سنرى ما هي العملية في بيئة متعددة البرمجة. قد تكون العملية في بيئة متعددة البرمجة واحدة مما يلي -

• ادارة
• جاهز
• ممنوع

يتم تحديد حالة العملية من خلال نشاطها الحالي والعملية التي تنفذها والتحولات التي تمر بها حالتها.

• يُقال أن العملية قيد التشغيل ، إذا كان المعالج قيد التنفيذ حاليًا.

• يُقال أن العملية جاهزة إذا كانت التعليمات التالية لتشغيل العملية تنتظر أو تحتوي على تعليمات انتهت مهلتها.

• يُقال إن العملية محظورة ، إذا كانت تنتظر حدوث حدث ما قبل أن تتمكن من المتابعة.

يوضح الشكل التالي العملية التي توضح الانتقال بين التشغيل والجاهز والمنع.

بينما تكون بعض العمليات في حالة التشغيل ، سيكون بعضها في حالة الاستعداد بينما يتم حظر البعض الآخر. ستكون العمليات في القائمة الجاهزة وفقًا للأولويات. العمليات المحظورة غير مرتبة ويتم إلغاء حظرها بالترتيب الذي تنتظر به الأحداث. إذا لم يتم تنفيذ العملية وانتظرت بعض التعليمات أو الموارد الأخرى ، فسيتم توفير وقت المعالج عن طريق دفع هذه العملية إلى القائمة الجاهزة وسيتم إلغاء حظرها عندما تكون أولويتها عالية.

كتلة التحكم في العملية

تمثل كتلة التحكم في العملية كل عملية في نظام التشغيل. ثنائي الفينيل متعدد الكلور عبارة عن بنية بيانات تحتوي على المعلومات التالية حول العملية.

• حالة التشغيل الحالية للعملية

• أولوية العملية التي تكون في حالة الاستعداد

• معلمات جدولة وحدة المعالجة المركزية

• يحفظ محتوى وحدة المعالجة المركزية ، عند توقف العملية

• تخصيص الذاكرة للعملية

• تفاصيل العملية مثل رقمها واستخدام وحدة المعالجة المركزية وما إلى ذلك موجودة

• حالة الأحداث وموارد الإدخال / الإخراج المرتبطة بالعملية

يحتوي PCB على جميع المعلومات حول العمليات التي سيتم تنفيذها بعد ذلك عندما يحصل على وحدة المعالجة المركزية. تتضمن سجلات وحدة المعالجة المركزية (CPU) كلمة حالة البرنامج (PSW) التي تحتوي على عنوان التعليمات التالية التي سيتم تنفيذها ، وأنواع المقاطعات التي تم تمكينها أو تعطيلها حاليًا ، إلخ.

أثناء تنفيذ وحدة المعالجة المركزية لبعض العمليات ، يجب تبديل هذه العملية عندما يتم حظر العملية الجارية حاليًا أو حدوث حدث أو مقاطعة تؤدي إلى عملية ذات أولوية عالية. يسمى هذا الموقف تبديل العمليات ، والذي يُعرف أيضًا باسم تبديل السياق . يتم وصف آلية أولوية المقاطعة هذه في الشكل التالي.

إذا قامت العملية A بمسح خط مشترك معين ووجدته مجانيًا ، فإن العملية تنشئ مكالمة مع هذا المشترك. ومع ذلك ، إذا طالبت عملية أخرى (ب) بالأولوية وأقامت مكالمة مع نفس المشترك في نفس الوقت ، فإن كلا العمليتين تحتاجان إلى إجراء مكالمة إلى نفس المشترك في نفس الوقت ، وهو أمر لا يمكن اقتراحه. قد تحدث مشكلة مماثلة مع الجداول والملفات المشتركة الأخرى أيضًا.

يتم الاحتفاظ بالمعلومات حول موارد التبادل (جذوع ، سجلات ، إلخ) واستخدامها الحالي في شكل جداول. تتم مشاركة هذه الجداول عند الحاجة من خلال عمليات مختلفة. تحدث المشكلة عندما تختار عمليتان أو أكثر نفس الجدول في نفس الوقت. يمكن حل هذه المشكلة عن طريق منح حق الوصول إلى كل عملية إلى جدول مشترك.

تقاسم الموارد

عندما تستخدم إحدى العمليات جدولًا مشتركًا أو أي مورد مشترك ، يجب أن تظل جميع العمليات الأخرى التي تحتاج إلى نفس الشيء قيد الانتظار. عند انتهاء عملية التشغيل باستخدام المورد ، سيتم تخصيصها لأول عملية جاهزة ذات أولوية والتي تظل قيد الانتظار. تسمى عملية استخدام الموارد المشتركة الاستبعاد المتبادل . يقال أن العملية ، التي تصل إلى المورد المشترك ، تكون في قسمها الحرج أو المنطقة الحرجة. يعني الاستبعاد المتبادل أن عملية واحدة فقط يمكن أن تكون في المنطقة الحرجة في أي حالة لمورد مشترك معين. يتم إجراء الترميز للعملية في القسم الحرج بعناية فائقة بحيث لا توجد حلقات لانهائية. هذا يساعد في عدم حظر العملية. العمل المنجز أكثر دقة وكفاءة. هذا يساعد العمليات الأخرى التي تنتظر.

إذا كان لابد من مشاركة عمليتين في الإشارة في مورد مشترك ، فسيتم مشاركتهما من قبلهما لفترات زمنية معينة. بينما يستخدم المرء المورد ، ينتظر الآخر. الآن ، أثناء الانتظار ، لكي يكون متزامنًا مع الآخر ، يقرأ المهمة التي كُتبت حتى ذلك الحين. هذا يعني أن حالة هذه العملية يجب أن تكون غير صفرية ويجب أن تستمر في الزيادة ، والتي بخلاف ذلك سيتم إرسالها إلى القائمة المحظورة. العمليات الموجودة في القائمة المحظورة مكدسة واحدة فوق الأخرى ويسمح لها باستخدام المورد وفقًا للأولوية.

يوضح الشكل التالي كيف تعمل العملية -

إذا انتظرت عمليتان أو أكثر في إشارة إلى أجل غير مسمى لمورد ولم تحصل على الصفر للعودة إلى حالة الكتلة ، بينما تنتظر العمليات الأخرى في الحالة المحظورة لاستخدام نفس المورد بينما لا يمكن لأي منها استخدام المورد ولكن تنتظر ، مثل دولة تسمى حالة الجمود.

وقد تم تطوير التقنيات لمنع حدوث مأزق وتجنب واكتشاف وتعافي. لذلك ، تغطي هذه الميزات البارزة لنظام التشغيل لتبديل المعالجات.

إنتاج البرمجيات

يعد إنتاج برنامج SPC أمرًا مهمًا نظرًا لتعقيده وحجم البرنامج جنبًا إلى جنب مع العمر التشغيلي الطويل والموثوقية والتوافر وقابلية النقل.

إنتاج البرمجيات هو ذلك الفرع من هندسة البرمجيات الذي يتعامل مع المشاكل التي تواجه إنتاج وصيانة البرامج واسعة النطاق للأنظمة المعقدة. يتم تصنيف ممارسة هندسة البرمجيات إلى أربع مراحل. هذه المراحل تعوض عن إنتاج أنظمة البرمجيات.

• المواصفات الفنية
• الوصف الرسمي والمواصفات التفصيلية
• الترميز والتحقق
• الاختبار والتصحيح

يمكن تقسيم برنامج التطبيق لنظام التحويل إلى برنامج معالجة المكالمات والبرامج الإدارية وبرامج الصيانة ؛ تستخدم حزم البرامج التطبيقية لنظام التبديل منظمة معيارية.

مع إدخال التحكم في البرنامج المخزن ، يمكن توفير مجموعة من الخدمات الجديدة أو المحسّنة للمشتركين. العديد من أنواع الخدمات المحسّنة مثل الاتصال المختصر ، أو مكالمات الأرقام المسجلة أو عدم وجود مكالمات اتصال ، أو معاودة الاتصال عندما تكون مجانية ، أو إعادة توجيه المكالمات ، أو رد المشغل ، أو سجل رقم الاتصال ، أو انتظار المكالمات ، أو عقد الاستشارات ، أو المكالمات الجماعية ، أو التنبيه التلقائي ، أو حظر STD ، أو المكالمات الخبيثة التعقب ، وما إلى ذلك مع هذه التغييرات في الهاتف.

شبكات متعددة المراحل

الشبكات متعددة المراحل هي الشبكات التي تم إنشاؤها لتوفير اتصالات بين المزيد من المشتركين بشكل أكثر كفاءة من أنظمة التحويل عبر Crossbar.

تحتوي شبكات تبديل Crossbar التي تمت مناقشتها مسبقًا على بعض القيود كما هو موضح أدناه -

• سيكون عدد نقاط التقاطع هو مربع عدد المحطات المرفقة ، وبالتالي يكون هذا مكلفًا بالنسبة لمحول كبير.

• يمنع فشل Crosspoint الاتصال بهذين المشتركين اللذين يتم توصيل Crosspoint بينهما.

• حتى إذا كانت جميع الأجهزة المتصلة نشطة ، يتم استخدام عدد قليل فقط من نقاط التقاطع

من أجل إيجاد حل لدعم هذه العيوب ، تم بناء مفاتيح تقسيم الفضاء متعددة المراحل. من خلال تقسيم مفتاح Crossbar إلى وحدات أصغر وربطها ، من الممكن بناء مفاتيح متعددة المراحل بنقاط متقاطعة أقل. يوضح الشكل التالي مثالاً على مفتاح متعدد المراحل.

يحتاج المفتاح متعدد المراحل مثل المفتاح أعلاه إلى عدد أقل من نقاط التقاطع من تلك المطلوبة في تبديل Crossbar. وفقًا للمثال الموضح أعلاه ، بالنسبة للمشتركين المختلفين (المدخلات) و 8 (المخرجات) (كلا المشتركين المتصلين والمطلوبين) ، ستكون نقاط التقاطع المطلوبة في شبكة Crossbar العادية مربعة منهم ، وهو 64. ومع ذلك ، في شبكة Crossbar متعددة المراحل ، يكفي 40 نقطة فقط. هذا كما هو موضح في الرسم البياني أعلاه. في مفتاح Crossbar كبير متعدد المراحل ، يكون التخفيض أكثر أهمية.

مزايا الشبكة متعددة المراحل

مزايا الشبكة متعددة المراحل هي كما يلي -

• يتم تقليل عدد العارضتين.
• يمكن أن يكون عدد مسارات الاتصال أكثر.

عيوب الشبكة متعددة المراحل

عيوب الشبكة متعددة المراحل هي كما يلي -

• قد تتسبب المفاتيح متعددة المراحل في حدوث حظر .

• يمكن أن يؤدي عدد أو حجم المحولات الوسيطة في حالة زيادتها إلى حل هذه المشكلة ، لكن التكلفة تزداد مع هذا.

المنع

الحظر يقلل من عدد نقاط العبور. سيساعدك الرسم التخطيطي التالي على فهم الحظر بطريقة أفضل.

في الشكل أعلاه ، حيث يوجد 4 مدخلات ومخرجات 2 ، تم توصيل المشترك 1 بالخط 3 وتم توصيل المشترك 2 بالخط 4. تشير الخطوط ذات اللون الأحمر إلى التوصيلات. ومع ذلك ، سيكون هناك المزيد من الطلبات القادمة ؛ لا يمكن معالجة طلب الاتصال من المشترك 3 والمشترك 4 إذا تم ، حيث لا يمكن إجراء المكالمة.

يواجه المشتركون في الكتلة أعلاه أيضًا (كما هو موضح في الرسم البياني أعلاه) نفس المشكلة. يمكن توصيل كتلتين فقط في وقت واحد ؛ لا يمكن توصيل أكثر من اثنين أو كل المدخلات (لأنه يعتمد على عدد المخرجات الموجودة). ومن ثم ، لا يمكن إنشاء عدد من الاتصالات في وقت واحد ، وهو ما يُفهم على أنه يتم حظر المكالمات.