Электронные управляющие машины

Цифровые коммутационные станции

Способы построения управляющих устройств и внешние устройства цифровых коммутационных станций.

Электронные управляющие машины

Во всех современных цифровых коммутационных станциях применяется программное управление. При этом управляющие устройства представляют собой электронные управляющие машины (ЭУМ). Эти машины имеют структуру, подобную структуре вычислительных машин общего назначения, в частности, персональных компьютеров. ЭУМ работает с данными, представляющими собой двоичные коды, которым соответствуют дискретные электрические сигналы, передаваемые между управляющим устройством и другими узлами АТС.

Структура электронной управляющей машины приведена на рис. 6.9.

Рис. 6.9

Основными узлами ЭУМ являются процессор, запоминающие устройства и устройства ввода-вывода.

Процессор выполняет арифметические и логические операции в соответствии с программой, записанной в запоминающих устройствах, а также координирует работу остальных узлов ЭУМ. В составе процессора имеются три обязательных элемента: арифметико-логическое устройство, блок регистров для временного хранения данных, участвующих в операциях, и устройство управления процессом выполнения команд программы. Важной характеристикой процессора является его разрядность, равная числу двоичных разрядов (бит) в каждом слове данных, обрабатываемых арифметико-логическим устройством. В управляющих устройствах цифровых АТС применяются 8-, 16- и 32‑разрядные процессоры.

Запоминающие устройства (ЗУ) предназначены для хранения программ и данных. Логически они представляют собой совокупность ячеек памяти, в каждой из которых может храниться определенное число двоичных разрядов. Разрядность ЗУ либо равна одному байту (8 битам), либо соответствует разрядности процессора. Каждой ячейке запоминающего устройства присвоен двоичный номер – адрес, с помощью которого к ней может обратиться процессор.

Связь между процессором и запоминающими устройствами осуществляется по шинам адресов (A), данных (D) и управления (C). Каждая из них состоит из нескольких линий (электрических цепей, предназначенных для передачи дискретных сигналов). При записи или считывании информации процессор передает в ЗУ по шине A адрес ячейки, к которой будет производиться обращение. Затем он формирует сигнал управления записью/считыванием и посылает его по одной из линий шины C. По этому сигналу происходит обмен данными посредством шины D. Разрядность шины адресов (то есть количество линий в ней) соответствует длине адреса ячейки ЗУ и чаще всего равняется 16, 24 или 32. Разрядность шины данных обычно кратна 8 и может быть меньше, больше или равна разрядности процессора.

Процессор и запоминающие устройства синхронизируются от одного тактового генератора, что обеспечивает их устойчивое взаимодействие посредством системных шин.

Процессор обменивается данными с объектами управления посредством устройств ввода-вывода (УВВ). УВВ представляют собой набор интерфейсов для подключения к шинам A, D и C электронной управляющей машины линий управления коммутационным полем и линейными комплектами АТС, а также для стыковки с внешними запоминающими устройствами и терминалом оператора станции. Интерфейсы обеспечивают согласование протоколов обмена информацией, в том числе электрических и временных характеристик сопрягаемых устройств. Устройства ввода-вывода содержат регистры, через которые происходит обмен информацией с внешними по отношению к ЭУМ устройствами. Обращение к регистрам УВВ со стороны процессора происходит подобно обращениям к ячейкам ЗУ – с помощью шин адресов, данных и управления.

ЭУМ современных цифровых АТС строятся на основе микропроцессоров и однокристальных микроконтроллеров. Микропроцессор – это процессор, выполненный в виде одной интегральной схемы. В отличие от микропроцессора, микросхема однокристального микроконтроллера содержит не только процессор, но и другие элементы ЭУМ, в том числе запоминающие устройства и устройства ввода-вывода.

Запоминающие устройства электронных управляющих машин также строятся на интегральных микросхемах. По своим физическим свойствам ЗУ подразделяются на оперативные (ОЗУ) и постоянные (ПЗУ). Для их обозначения также используются англоязычные аббревиатуры – RAM и ROM соответственно. ОЗУ являются энергозависимыми, информация в них полностью стирается при пропадании электропитания. Процессор может считывать и записывать информацию в каждую из ячеек ОЗУ. Запоминающие устройства этого типа характеризуются наибольшим быстродействием.

Постоянные запоминающие устройства – энергонезависимые. Из ячеек ПЗУ процессор может только считывать информацию. Стирание содержимого таких ЗУ производится либо блоками из нескольких тысяч ячеек, либо для всех ячеек сразу. Информация в них обычно заносится с помощью специальных приборов – программаторов – при изготовлении или в процессе технического обслуживания управляющих устройств АТС. В настоящее время также распространены ПЗУ с электрическим стиранием и программированием (Flash-ROM), перезапись которых может производиться в процессе работы ЭУМ.

Архитектура большинства современных микропроцессорных систем такова, что программы и данные находятся в одном общем ЗУ. Это означает, что в любой ячейке может храниться как команда программы, так и данные, подлежащие обработке. Распределение областей памяти между программами и различными видами данных осуществляется при разработке программного обеспечения. Во время работы АТС основные программы обычно находятся в ОЗУ (хранение всего программного обеспечения в ПЗУ характерно только для небольших офисных АТС). Долговременное хранение программ обеспечивают внешние запоминающие устройства (ВЗУ). При начальном запуске станции программное обеспечение пересылается из ВЗУ через устройства ввода-вывода в ОЗУ. В качестве внешних запоминающих устройств чаще всего используются накопители на жестких магнитных дисках и накопители, построенные на микросхемах ПЗУ типа Flash-ROM. На некоторых цифровых станциях, выпущенных в предыдущие годы, встречаются накопители на магнитной ленте.

Важную роль в работе управляющего устройства играют интерфейсы, входящие в состав УВВ. Большинство интерфейсов, обеспечивающих сопряжение ЭУМ с коммутационным полем, линейными комплектами и другими узлами АТС, разрабатываются в процессе конструирования конкретного коммутационного оборудования и не совместимы с аппаратурой других производителей. Для подключения же внешних запоминающих устройств и терминалов операторов применяются стандартные интерфейсы.

Накопители на жестких магнитных дисках и Flash-ROM, использующиеся в качестве ВЗУ, обычно имеют интерфейс SCSI или PCMCIA. Первый из этих интерфейсов был разработан для применения в рабочих станциях и серверах вычислительных сетей; второй – для портативных персональных компьютеров.

Терминалы операторов, представляющие собой персональные компьютеры, могут подключаться к управляющим устройствам АТС двумя способами. Первый способ заключается в непосредственном соединении терминала с УВВ электронной управляющей машины. Для такого соединения обычно используется последовательный интерфейс RS232C (рекомендация МСЭ V.24). Многие производители начали оснащать свое оборудование также интерфейсом локальной вычислительной сети Ethernet. Второй способ подключение терминала через коммутируемую телефонную сеть. Такое подключение позволяет выполнять дистанционно операции технического обслуживания станции. При подключении к цифровой абонентской линии компьютер, используемый в качестве терминала, должен быть оборудован ISDN-интерфейсом BRI (обычно S₀). Подключение компьютера к аналоговой абонентской линии осуществляется с помощью стандартного модема передачи данных.

Дата добавления: 2015-10-28