Tárolt programvezérlésű telefonközpontok operációs rendszere

Tárolt programvezérlésű telefonközpontok operációs rendszere D R . KÓCZY T. L Á S Z L Ó B M E Híradástechnikai Elektronika I n t é z e t

ÖSSZEFOGLALÁS A tanulmány a mintegy 20 éves múltra visszatekintő tárolt program­ vezérlésű telefonközpontok operációs rendszerelnek, ezen belül elsősorban az ütemezési megoldásoknak adja áttekintését. A tör­ téneti fejlődéssel összhangban először az egyszerű és összetettebb Időosztásos, majd a fejlettebb funkclőosztásos megoldásokat Ismer­ teti, melyeket összefoglalva funkcióorientált ütemezéseknek nevez­ hetünk. A második rész a különböző hlvásosztásos, majd a virtuális processzoros ütemezési algoritmusokra mutat példákat — ez utób­ biak a folyamatorlentált eljárások. A befejezésben az ütemezési rendszereknek a modern univerzális célú konkurrens operációs rend­ szerekben való elhelyezkedésére mutat rá.

1. Bevezetés Az u t ó b b i évtizedben a hazai kapcsolástechnikai szak­ emberek érdeklődésének is k ö z é p p o n t j á b a k e r ü l t e k a t á r o l t program vezérlésű k ö z p o n t o k . Ez különösen igaz, a m i ó t a a B H G - b a n megindult a t p v — először kvázielektronikus, majd teljesen elektronikus — k ö z p o n t o k g y á r t á s a , illetve a jelenleg is intenzíven folyó fejlesztési munka, melynek eredményeiről és jövőbeli útjairól a H í r a d á s t e c h n i k á b a n is számos t a n u l m á n y s z á m o l t be — i t t csak az u t ó b b i évek n é ­ h á n y cikkére u t a l u n k : [1], [2], ül. [3], [4]. A k o n k r é t rendszerek, központcsaládok ismertetése mellett azonban — úgy véljük — nem érdektelen az általánosabb, a nemzetközi e r e d m é n y e k e t is fel­ dolgozó á t t e k i n t é s sem; célunk a jelen t a n u l m á n y ­ ban a különböző, ismertebb kapcsolástechnikai g y á r ­ t ó vállalatok n é h á n y fontos t e r m é k e alapján kiemelni a közös vagy é p p e n eltérő jellegzetességeket. T e r m é ­ szetesen nincs m ó d a k o r l á t o z o t t terjedelem keretei k ö z ö t t teljes k é p e t adni, e helyett csupán a t p v köz­ pontok vezérlő szoftverjének egyik leglényegesebb komponensét, az operációs rendszert, s ezen belül is a feladatok ütemezésének megoldását vizsgáljuk. Célunk olyan á t t e k i n t é s nyújtása, amely a k o n k r é t szakirodalmat t a n u l m á n y o z ó k számára egyfajta glo­ bális szemléletet ad, s ezáltal az ismertetett rend­ szerek működésének megértését könnyíti, de esetleg a fejlesztők s z á m á r a is tartalmaz n é h á n y ötletet. Mielőtt r á t é r n é n k a fentiekben k ö r ü l h a t á r o l t t é m a elemzésére, előrebocsátunk n é h á n y általánosabb gondolatot a t p v szoftver rendszerekkel kapcsolat­ ban. E rendszerekkel szemben t á m a s z t o t t funkcio­ nális és gazdasági jellegű követelmények nagy m é r ­ t é k b e n m e g h a t á r o z z á k a s t r u k t ú r á t és az általános jellemzőket. E követelmények közül a legfontosab­ bakat az a l á b b i a k b a n foglaljuk össze: — valós idejű vezérlési sebesség, gyors reakcióidő a b e a v a t k o z á s t igénylő változások esetén; B e é r k e z e t t : 1985. m á j u s 2 0 - á n ( # )

394

DR. KÓCZY

T.LÁSZLÓ

1975- ben szerzett a Buda­ pesti Műszaki Egyete­ men a Villamosmérnöki Kar műszer- és irányí­ tástechnika szakán okle­ velet, ugyanitt 1976-ban kutató és fejlesztő irányú szakmérnöki oklevelet. 1977-ben a fuzzy mate­ matikai módszerek és al­ kalmazásuk témakörében a BME-n kapott egye­ temi doktori fokozatot. 1976- tól a BME Hír­ adástechnikai Elektroni­ ka Intézet tud. segéd­ munkatársa, majd tanár­ segéde, 1983-tól adjunk­ tusa. Közben 1982/83ban egy tanévet töltött a BHG Fejlesztési Inté­

zetében ipari tapasztalat­ szerzésen. Részt vett több a BHG-val, ül. a TKIval közös fejlesztési mun­ kában. Számos publiká­ ciója jelent meg fuzzy matematika, útkeresési el­ járások és tpv vezérlési kérdések témakörben. A Mathematical Reviews recenzense, tagja az Ame­ rikai és a Lengyel Mate­ matikai Társulatnak, a HTE IB vezetőségének és több MTESZ egye­ sületnek, továbbá a Kar­ közi Alkalmazott Mate­ matikai Munkaközösség Szervező Bizottságának, ül. a KAMM Füzetek és a KAMM Bulletins szerkesztőségének tagja.

— igen nagy megbízhatóság; — változtathatóság mind egy terméken, termékcsa­ ládon belül a k o n k r é t helyszínfüggő igényeknek megfelelően; mind pedig az új technológiák, új szolgáltatások bevezetését lehetővé téve üzem k ö z b e n ; — a karbantartás és üzemeltetés automatizálása a költségek csökkentése érdekében. E követelmények közül az első meghatározza az egyes szoftver funkciók végrehajtásának módját, mely éppen az operációs rendszer ütemezési feladat­ köréhez kapcsolódik. Az adott környezeti ponton je­ lentkező információ (pl. ívponti állapotváltozás) meg­ h a t á r o z o t t időn belüli feldolgozást, beavatkozást igényel (pl. t á r c s a h a n g indítás). Ez azonban felté­ telezi az észlelés gyors bekövetkezését is. Az észlelés — feldolgozás — b e a v a t k o z á s funkció h á r m a s elvég­ zésére rendelkezésre álló idő meghatározza azt a maxi­ mális periódushosszat, amelyen belül meg kell te­ remteni az adott feladatokat elvégző összes program aktivizálódásának és lefutásának a lehetőségét. Ter­ mészetesen, ha az adott környezeti ponton az adott perióduson belül nem é r k e z e t t információ, a tény­ leges aktivizálás nem következik be. A program­ egységek ilyen periodikus vagy legalábbis ciklikus indítása, i l l . az indítás lehetőségének megadása je­ lenti az operációs rendszer ütemezési feladatkörét. A fentiek alapján megállapíthatjuk, hogy az ilyen ütemezésre feltétlenül jellemző lesz a ciklikus szerve­ zés — amely valamilyen értelemben minden tpv k ö z p o n t b a n megtalálható. Híradástechnika

XXXVI.

évfolyam 1985. 9. szám

A megbízhatóság k ö v e t e l m é n y e szintén erősen érin­ t i az ütemezés kérdését, a k o n k r é t ütemezési alap­ technikák ugyanis külső vagy belső zavarok, infor­ mációtorzulások h a t á s á r a a k ö z p o n t működésének bizonyos funkciókieséseit, vagy a k á r m a r a d ó k á r o ­ sodását (természetesen szoftver károsodását) idéz­ hetik elő. Ezeknek a p r o b l é m á k n a k a megoldására természetesen léteznek olyan eljárások, amelyekkel az ütemezési alapmódszert kiegészítve, megbízható rendszert lehet létrehozni. Nagyon lényeges a v á l t o z t a t h a t ó s á g k r i t é r i u m a , amelyet mind funkcionális, mind pedig piaci t é n y e ­ zők erősen motiválnak. Ez a k r i t é r i u m az egyik elő­ idézője a t p v szoftverek szigorú moduláris felépítésé­ nek, mely a teljes rendszer funkcionális modularit á s á t követi. (Egy t o v á b b i , hasonlóan erős ok a fej­ lesztési „technológia", amely a világ valószínűleg ez idáig létrehozott legnagyobb m é r e t ű szoftver rendszereinél csak kvázifüggetlen modulok előállí­ tása formájában képzelhető el.) A programok mo­ duláris megoldása viszont kihat az egyes program­ blokkok aktivizálásának, „felütemezésének" az egy­ séges módjára is. A k a r b a n t a r t á s , üzemeltetés összefügg a fentebb m á r említett kérdésekkel, elsősorban a megbízható­ sággal és a modularitással. K ü l ö n probléma az auto­ matikus k a r b a n t a r t á s t , a d m i n i s z t r a t í v jellegű tevé­ kenységet végző programok ütemezése. Ellentétben a kapcsolástechnikai funkciókkal, ezek a modulok többnyire nem igényelnek szigorú időhöz k ö t ö t t futást, így aktivizálásuk t ö r t é n h e t kevésbé merev rendszerben: az ilyen feladatok elnevezése h á t t é r job. E bevezetés végén megadjuk a t p v k ö z p o n t o k b a n található vezérlő szoftver funkciócsoportjainak á t ­ tekintését (1. 1. ábra). A szoftver rendszer 3 fő egy­ ségből tevődik össze: — Operációs rendszer; — Hívásfeldolgozó rendszer; — Karbantartó és üzemeltető rendszer. Az operációs rendszer feladatait négy csoportba oszthatjuk. — A ciklikusan végrehajtandó feladatok és a h á t ­ térj obok ütemezése; — Mindenfajta tevékenység időzítése; — A rendszerben t a l á l h a t ó különböző erőforrások (pufferek, várakozó sorok) kezelése; — A vezérlő rendszert alkotó processzorok, i l l . a programmodulok k ö z ö t t i üzenetek kezelése. A tényleges kapcsolástechnikai funkciókat a k ö ­ vetkező csoportokba szokás sorolni: — Végpont (terminális pont) vezérlés, amelybe az előfizetői vonalak, t r ö n k ö k , speciális feladatú ívponti áramkörök, jelgenerátorok, jelvevők, vizsgálóáramkörök stb. letapogatása és m ű ­ ködtetése tartozik; — Kapcsolómező vezérlés, amelybe a keresztpon­ tok, összekötő á r a m k ö r ö k stb. állapotainak n y i l v á n t a r t á s a , lefoglalásuk, m ű k ö d t e t é s ü k stb. tartozik; — A fenti k é t csoporthoz kapcsolódó nagy menynyiségű adat kezelése, az adatmező karbantar­ tása. Híradástechnika

XXXVI,

évfolyam

1985. 9. szám

Időzítés

Ütemezés

Operációs rendszer

Erőforrás

-

Üzenet

-

kezelés

kezelés

1 Végpont

-

vezérlés

Kapcs.

mező

vezérlés

Hívás

-

Feldolgozás

Adatbázis kezelés

1 Karbantartás

Üzemeltetés

H75-1 1. ábra. Tpv szoftver alkotóelemei

Végül a k a r b a n t a r t á s és üzemeltetés csoportba összefoglalható s z á m t a l a n feladat, amely program­ terjedelemben, a teljes rendszer nagyobbik felét képezi. Ennek részletesebb elemzésével i t t nem fog­ lalkozunk, mivel az ütemezés kérdéséhez kevésbé közvetlenül kapcsolódik. Megemlítjük, hogy a t p v k ö z p o n t o k környezetében még számos t o v á b b i szoftver egység is t a l á l h a t ó : a fejlesztést, g y á r t á s t és üzembe helyezést, valamint a k a r b a n t a r t á s t és üzemvitelt t á m o g a t ó számítógépes i l l . t p v rendszerek programjai. Mivel azonban ezek m a g á v a l a k ö z p o n t t a l csak áttételes, off-line kapcso­ latban állnak, a szoros értelemben vett t p v köz­ pont szoftverhez nem sorolhatók.

2. Az ütemezési elvek osztályozása Vizsgálatainkat a t o v á b b i a k b a n az operációs rend­ szerre, azon belül is a feladatok ütemezésének kér­ désére szűkítjük. A t é m a klasszikus szakirodalma a különböző k ö z p o n t o k b a alkalmazott ütemezési mód­ szereket h á r o m típusba sorolja: egyszerű időosztásos, funkcióosztásos és hívásosztásos elvre [5]. Hasonló osztályozást alkalmazott k o r á b b a n e t a n u l m á n y szer­ zője is — az u t ó b b i típus élesebb k e t t é o s z t á s á v a l k i ­ egészítve [6]. Megállapíthatjuk azonban, hogy az előbbi k é t típus — t o v á b b i rokon eljárásokat is ide­ sorolva — lényegi vonásaiban erősen hasonló. Az ú u . hívásosztásos módszer viszont — az eseményorien­ t á l t ütemezést is ideszámítva — az újabb rendszerek­ ben alkalmazott folyamatszemléletű, virtuális pro-

395

• Egyosz

,CÓ'-

t

á

'

y

0

-

S

osztás * r- . . < Funkcióorientalizált V

^Többosztályos ^jrldofeladat flaqek

, .• Funkció. • osztás

M

Aktivizálás! számlálók Ütemezés

\

Esemény bemenetű

\

Tár /orientált

Folyamat . orientált J

S y

-

\

\

HÍvástár A

,

-

h „ ^ „ „ „ * -

bemenetű ^

Virtuális processzorok

2. áfira. Ütemezési elvek csalátlíája

cesszoros feldolgozási elv alapjait tartalmazza, ezek az eljárások t e h á t egy második fő csoportot alkot­ nak. A k é t alaptípus elnevezésére javasoljuk a k ö ­ vetkező kifejezéseket: funkcióorientált, i l l . folyamatorientált ütemezés. A funkcióorientált ütemezés alaptípusai közé a k ö v e t k e z ő — egyre fejlettebb változatok — sorol­ hatók : — — — —

egyszerű időosztás; többosztályos időosztás; idő-feladat flages aktivizálás; aktivizálási számlálók módszere.

Az u t ó b b i k e t t ő a „funkcióosztásos" megoldás mere­ vebb és rugalmasabb v á l t o z a t a . A folyamatorientált ütemezés tárorientált és vir­ tuális processzoros megoldásokat foglal össze. A t á r ­ orientált megoldás k é t alaptípusa az eseménybeme­ netű és a hívástárbemenetű ütemezés. A 2. ábrán a fenti típusok „családfáját" látjuk. A funkcióorientált ütemezés általános jellegzetessé­ ge az, hogy a végrehajtandó feladatok tényleges el­ oszlásától függetlenül az ütemezés mindig a funkciók merev sorrendjében t ö r t é n i k . Kissé leegyszerűsítve: ha p l . egy k ö z p o n t b a n egy adott i d ő s z a k b a n egyál­ t a l á n nincs olyan épülő beszédkapcsolat, amely egy előfizetői készülékre t á r c s a h a n g k i a d á s á t igényelné (mert az adott időszakban, i l l . azt közvetlenül meg­ előzően nem k e z d e m é n y e z e t t egyetlen előfizető sem hívást), a megfelelő i d ő p o n t o k b a n mégis aktivizáló­ dik a t á r c s a h a n g k i a d á s á t végző program, majd vala­ milyen munkalista a l a p j á n önállóan d ö n t arról, hogy tényleges b e a v a t k o z á s t az adott ciklusban nem kell végeznie. Az egyes módszerek k ö z ö t t a lényegi k ü ­ lönbség abban rejlik, hogy az egyre fejlettebb válto­ zatokban az aktivizálás időpontjai, illetve a periodi­

396

citások egyre jobban k ö v e t i k az adott feladat t é n y ­ legesen szükséges aktivizálási gyakoriságát s így a processzoridő egyre jobb kihasználását jelentik. Az időosztásos változatok h á t r á n y a , hogy az a k t i ­ vizálás tényleges k o n k r é t időpontja sem mindig de­ finiált, a funkcióosztásos módszerek, ezt a p r o b l é m á t lényegében kiküszöbölték. Az összes idesorolható ütemezési módszer közös h á t r á n y a azonban, hogy funkciótól függő, nagy m é r e t ű m u n k a l i s t á k a t fel­ tételeznek, melyek k ö z ö t t az információáramlást k i ­ zárólag maguk az egyes funkciókat ellátó programok biztosítják — ez az egyes programok felelősségét megnöveli, hiszen a tranziens jellegű hibák is ka­ tasztrofális követelménnyel j á r h a t n a k — egy vagy t ö b b hívás felépítése, illetve felügyelete szempontjá­ ból. Végül azt is megemlítjük, hogy a funkcióorien­ t á l t ütemezéshez olyan funkcionális programblok­ kok illeszkednek, melyek — a szigorú feladatszétvá­ lasztás m i a t t — minden esetben egyedi döntési mechanizmust igényelnek, vagyis a funkcionális programblokk és az adatbázis k ö z ö t t i szoftver i n ­ terfész semmilyen szempontból nem szabványosít­ ható. A fenti csoporttal ellentétben, a folyamatorientált ütemezésnél mindig a tényleges feldolgozási igények­ nek megfelelő programok aktivizálódnak, így ez az elv optimálishoz közeli időkihasználást jelent. Ter­ mészetesen ennek a kedvező tulajdonságnak á r a is v a n : az aktivizálás mechanizmusa körülményesebb, illetve időigényesebb. Előnye azonban, hogy homo­ gén jellegű a d a t b á z i s t használt, ami a különböző funkciók egységes rendszerbe t ö r t é n ő összeépítését és a programadatbázis interfész egységesedését ered­ ményezi. Említésre m é l t ó , hogy i t t az információk á t a d á s a az egyes funkciók k ö z ö t t nem dimamikus módon, a programfunkciók közbejöttével t ö r t é n i k , hanem az a d a t b á z i s lényegében statikus m ó d o n hor­ dozza a programok által folyamatosan kezelt ada­ tokat, így a tranziens funkciókiesések csupán az álla­ p o t á t m e n e t e k késleltetését idézhetik elő, s nem k e r ü l h e t sor a teljes információ vagy információ­ csoport végleges elvesztésére. A súlyos működési hibák természetesen i t t is vezethetnek katasztrofális következményekre. A következőkben részletesen ismertetjük az egyes ütemezési elveket. 3. Az időosztásos ütemezés Az ütemezés legkezdetlegesebb megoldása az egy­ szerű időosztásos ütemezés. Ennek lényege az, hogy az egyes funkcionális modulok közül kiválasztják a leggyakoribb aktivizálást (felütemezést) igénylőt, és ehhez alkalmazkodik az összes többi program­ blokk aktivizálása is. Az így alkalmazott periodici­ t á s , p l . 25 ms, nyilvánvaló, hogy számos program esetén felesleges gyakoriságot jelent, hiszen t ö b b ­ nyire elegendő a néhányszor 100 ms-os reakcióidő, amely természetesen az információészlelés sebességére is megenged p l . 100 ms-ot. A programok rögzített sorrendjét a feladatcímtábla adja (3. ábra). Ebben a t á b l á z a t b a n sorban el vannak helyezve a végrehaj­ t a n d ó feladatoknak megfelelő aktivizálandó program­ blokkok kezdőcímei. Az ütemező feladata csupán Híradástechnika

XXXVI.

évfolyam 1985. 9. szám

n

1.feladat címe

Mutató

feladat

2.

címe

változó

feladat címe

ü

Cikluszáró feladat

címe

H75-3 3. ábra. Feladatcímtábla szerkezete egyszerű időosztásnál

annyi, hogy a címeken valamilyen m u t a t ó v á l t o z ó segítségével végiglépkedjen, s az egyes feladatok végrehajtását indítsa. E feladatoknak megfelelő programok saját maguk döntik el, hogy az adott ciklusban végzendő-e tevékenység, illetve hogy h á n y beszélgetéssel, terminállal stb. kapcsolatban. A programok végén mindig visszatérés az ütemezőbe szerepel. A feladatcímtábla végén á l t a l á b a n egy olyan speciális program t a l á l h a t ó , amely v o l t a k é p p e n az ütemezési rendszer része, ennek feladata a ciklus­ kezdet visszaállítása, p l . a m u t a t ó v á l t o z ó t a r t a l m á ­ nak kiinduló helyzetbe való visszaírása stb. E megoldás h á t r á n y a , hogy a legszigorúbb k ö v e ­ t e l m é n y h e z igazodik, így az időkihasználás nagyon rossz. Lényegesen jobb a helyzet a több feladatosz­ tályt megkülönböztető időosztásos megoldásnál. E k k o r az egyes programblokkok az aktivizálási gyakoriság előírt minimális értéke szerinti osztályokba vannak rendezve, pl. 2 0 - 1 5 0 ms, 2 0 0 - 1 5 0 0 ms, 2 - 6 0 s stb. Az egyes osztályokon belüli besorolásnál természetesen a szigorúbb k ö v e t e l m é n y a m é r v a d ó . A legegyszerűbb megoldásnál az osztályok száma 2—3, mindegyik osz­ t á l y külön feladatcímtáblával rendelkezik. Az ü t e ­ mezés alapciklusa a leggyakoribb behívás periódus­ ideje, minden alapcikluson belül mindenik, az első prioritási osztályba t a r t o z ó program aktivizálásra k e r ü l . T e g y ü k fel, hogy az alapciklusidő 20 ms, ekkor a helyesen m é r e t e z e t t vezérlőjű k ö z p o n t b a n a 20 mso n k é n t a k t i v i z á l t programok e g y ü t t e s futási ideje (a felütemezés idejét is beleértve) 20 ms-nál lénye­ gesen kevesebb lesz. (Pl. 10 ms.) A f e n n m a r a d ó üres időben t ö r t é n i k a 2. osztályú feladatok végzése, ter­ mészetesen a 2. feladatcímtábla alapján. Legyen p l . a 2. osztály programjainak ütemezési gyakorisága 200 ms, ekkor egy másodrendű ciklus (200 ms) alatt ezen feladatok s z á m á r a rendelkezésre álló összidő pl. 100 ms lesz. (Hiszen 200 ms alatt 10-szer futnak a ciklusonként 10 ms-ot igénybe vevő 20 ms-os prog­ ramok.) H a nincs t ö b b feladatosztály, az összfutásidő megközelítheti a fennmaradó 100 ms-ot, ha van t o v á b b i osztály is, természetesen nem h a s z n á l h a t ó k i a 100 ms sem. Híradástechnika

XXXVI.

évfolyam

1985. 9. szám

Minden méretezés alapjául valamilyen feltételezett forgalmi terhelés szolgál. A valóságban azonban elő­ fordulhat, hogy a tényleges forgalmi érték a k á r lé­ nyegesen túllépi a tervezett csúcsértéket. E k k o r az adott forgalom által é r i n t e t t programok futási ideje megnövekszik, hiszen ha p l . egy 20 ms-os ciklusban 30 előfizető emelte fel a kézibeszélőjét, a h u r o k z á ­ rást észlelő és erre reagáló (t-hangot kiadó) program futási ideje lényegesen magasabb, m i n t ha csak 3 h u ­ rokzárás t ö r t é n t . ( B á r az sem igaz, hogy a futás­ idők a r á n y a 10-szeres, hiszen bizonyos vizsgálati lépéseket el kell végezni akkor is, ha az adott vona­ lon nem t ö r t é n t v á l t o z á s : éppen e vizsgálatok alap­ j á n d ö n t a program, hogy t o v á b b i tevékenységre szükség van-e.) H a ez az összfutásidő növekedés elér egy kritikus é r t é k e t , veszélybe kerül a t ö b b i feladat­ osztályba t a r t o z ó programok a k t i v i z á l á s á n a k a le­ hetősége. H a az előbbi példa adatait t e k i n t j ü k 2 fel­ a d a t o s z t á l y esetén, a ciklusonként tervezett maxi­ mális futásidő legyen o s z t á l y o n k é n t 10 ms, illetve 80 ms. E k k o r a tervezett forgalmi értékek esetén 200 m s - o n k é n t 2 0 0 - 1 0 - 1 0 - 8 0 = 20 ms üresjárási idő marad. E n n é l kisebb forgalom esetén természe­ tesen még nagyobb ez az idő. A z ilyen üresjárási időt á l t a l á b a n k i s z o k t á k használni, az ú n . h á t t é r ­ feladatok f u t t a t á s á r a ( k a r b a n t a r t á s rutinszerű ellen­ őrzései stb.). H a azonban az első osztályú feladatok összfutásideje 20%-kal megnő a tervezett értékhez képest, az üresjárási idő e l t ű n i k : 2 0 0 - 1 0 - 1 2 - 8 0 = 0. T o v á b b i növekedés esetén m á r negatív volna ez az érték, a gyakorlatban ez azt jelenti, hogy — mivel az első osztályú feladatok f u t t a t á s a mindig az elsődle­ ges — a m á s o d i k osztályú programok közül n é h á n y egyáltalán nem k e r ü l h e t aktivizálásra a 200 ms-os cikluson belül! H a ez t ö b b cikluson keresztül ismét­ lődik, a k ö z p o n t m á r nem teljesíti feladatát. Ilyen esetben egy lehetséges megoldás a ciklushossz rugalmas t á g í t á s a . Ebben a megoldásban az egyes ciklusok hossza a túlterhelésnek megfelelően n ő , t e h á t a tényleges aktivizálás gyakorisága az előírt érték alá csökken. Ez természetesen megint csak oda vezet, hogy egy bizonyos h a t á r o n t ú l a k ö z p o n t nem tudja teljesíteni feladatait. Megfigyelhetjük azt is, hogy a fenti ütemezési módszernél kellemetlen t é n y a második és esetleg t o v á b b i osztályba t a r t o z ó feladatok tényleges a k t i ­ vizálási időpontjának igen bizonytalan volta. Egy második osztályú feladat futása k e z d ő d h e t a m á ­ sodrendű ciklus (pl. 200 ms) vége felé, ha az első osztályú feladatok a m á s o d r e n d ű ciklus első részé­ ben nagyon sok időt lefoglaltak (4a ábra); vagy az elején, ha az első osztályú feladatok futása általá­ ban nagyon rövid idő alatt befejeződött (4b ábra). A J r jelölt második osztályú feladatot végző program m i n d k é t esetben nagyjából azonos ponton aktivizálódik a saját osztálya s z á m á r a rendelkezésre álló összfutásidőn belül. Ez azonban a tényleges m á s o d r e n d ű cikluson belül nagyon eltérő i d ő p o n t o t jelenthet. H a egy a típusú ciklust b típusú k ö v e t , ez azt eredményezi, hogy a valóságban 200 ms-nál lényegesen kevesebb, ha fordítva, b t í p u s ú t k ö v e t a jellegű ciklus, akkor pedig lényegesen t ö b b idő telik el a J program k é t aktivizálása k ö z ö t t . Ez az idő p l . 20 ms-os és 200 ms-os ciklusidőknél elvileg v e i

2

2 i

397

C/mtábla

Elsoosztályú programok futásideje

Másodosztályú programok futósrdeje

IH75-4I 4. ábra. Második osztályú feladat (Jzi) sorrakerülése különböző terheléseknél

7.

feladat címe

2

feladat címe

n.

feladat címe

Cikluszóro feladatcíme

1H75-5I 5. ábra. Ütemezési táblák E P központoknál

k b . 20 ms és 380 ms k ö z ö t t mozoghat! Ha egy b t í p u s ú ciklust a típusú követ, amelyik túlterhelt és J nem is kerül futásra, ez az idő 380 ms-nál jóval nagyobb is lehet. Az első értékek á l t a l á b a n nem je­ lentenek nagy problémát, a felső h a t á r közelébe eső idők viszont m á r okozhatnak h i b á t . Szerencsére az ilyen szélső értékek sorozatosan csak akkor for­ dulhatnak elő, ha maguk a ciklusidők is rugalmasan t á g u l n a k . A ciklusok időzítése viszont m á r az operá­ ciós rendszer általános időzítő feladatkörével függ össze, melyet i t t részletesen nem t á r g y a l u n k . Az időosztásos ütemezés fentiekben ismertetett k é t a l a p v á l t o z a t á t ilyen közvetlen formában, illetve ö n m a g á b a n a tényleges rendszerekben nem alkal­ m a z z á k (éppen a fentiekben e m l í t e t t nehézségek miatt). R ö v i d e n ismertetjük azonban a második v á l t o z a t továbbfejlesztett megoldását, melyet a B H G által g y á r t o t t E P E X központcsalád (nem EP y.) elemei­ nek céljára fejlesztettek k i [7]. E megoldás lényege az, hogy az összes ü t e m e z e n d ő feladat címei egyetlen t á b l á z a t b a n szerepelnek (tetszőleges sorrendben). A feladatcím t á b l á v a l p á r h u z a m o s a n létezik egy fel­ a d a t o s z t á l y flegtáblázat, amely jelzi az adott prog­ ram osztálybasorolását. Lehetőség van olyan felada­ tok ütemezésére is, amelyek az aktivizálási gyako­ riság szerinti osztályok egyikébe sem sorolhatók: a csak bizonyos feltételek teljesülése esetén felüteme­ zendő programok (pl. ha a program számára üzenet érkezett, vagy a program s z á m á r a üzenetküldési lehetőség a d ó d o t t ) . A t á b l á z a t o k szerkezetét 1. az 5. ábrán. B á r m e l y feladat ütemezési gyakoriságát a 0., 1., 2. vagy 3. osztályba való t a r t o z á s h a t á r o z z a meg; megengedett ugyanannak a feladatnak (prog­ ramnak) t ö b b osztályba való egyidejű besorolása is. A 0. osztály egyébként speciális, a vezérlő szoftver belső működéséhez szükséges alapprogramok szá­ m á r a van fenntartva, az 1—3. osztály a 10 ms, 100 ms és 2500 ms felütemezési gyakoriságot jelenti. Mindig a 0. osztályba tartozik a ciklust le­ záró ú n . újraütemező (1. feljebb). P é l d á n k mutatja, hogy valamely program ütemezése t ö r t é n h e t cikli­ kusan és feltételtől függően is. A mindenkori a k t i ­ vizált feladat ütemezésének „ o k a " , vagyis az adott felütemezést előidéző flag rögzített helyen rendelke­ zésre áll, t e h á t az egyes feladatok mindig el t u d j á k dönteni, hogy az adott aktivizálás miatt, i l l . milyen célból t ö r t é n t . 2 /

Ez u t ó b b i módszernek t o v á b b r a is h á t r á n y a az

398

egyes feladatok tényleges futáskezdeteinél megmu­ t a t k o z ó bizonytalanság — p l . egy első osztályba tartozó feladat k é t aktivizálása között e x t r é m eset­ ben 19 ms (sőt, a rugalmas ciklushossznövelés miatt még ennél több) is eltelhet, nagy előnye azonban, hogy egyetlen egységes feladatcímtáblázatot tartal­ maz, így az egyes programok üzemközbeni k i i k t a ­ tása, helyettesítése m á s , esetleg másik osztályba tartozó feladattal, nem okoz problémát. A következőkben r á t é r ü n k a funkcióorientált ü t e ­ mezés fejlettebb v á l t o z a t á r a , az ú n . funkcióosztásos elv ismertetésére.

4. A funkeióosztásos ütemezés Az ú n . funkcióosztásos ütemezési elv alkalmazásának célja az, hogy az egyes programblokkok felütemezé­ sének k o n k r é t időpontja jól k é z b e n t a r t h a t ó legyen. Lényege az időosztásos megoldáséval egyezik, i t t azonban a feladatok merev osztálybasorolása helyett lehetőség van az előírt aktivizálási gyakoriság nagy pontosságú b e t a r t á s á r a . Az ütemezés alapja i t t is valamilyen rövid i d ő t a r t a m ú ciklus, az egyes fel­ adatok aktivizálása azonban elvileg az alapciklus idő tetszőleges többszörösével t ö r t é n h e t . Klasszikus, merevebb változata a feladat-idő flagtáblázatos módszer. Ez az elv került alkalmazásra a Bell Laboratories első ESS központjaiban [8], [9]. A megoldás lényegét a 6. ábra segítségével ismertet­ jük. Az ütemezendő feladatok címtáblázatához egy olyan t o v á b b i t á b l á z a t kerül hozzárendelésre, amely az alapidő ciklus valamilyen véges többszörösére (m) tartalmazza az ütemezési tervet. A t á b l á z a t egy oszlopa az ütemezés egy alapciklusát szimbolizálja, az oszlop z. pozíciója az í. feladat aktivizálásának előírását tartalmazza, ha értéke 1. A flag 0 értéke esetén az adott ciklusban az adott program nem kerül behívásra. Legyen az alap ciklusidő t, ekkor vannak olyan programok, amelyek aktivizálása csak 21, 31, . . .

m

t időközönként szükséges, ezeknél a fel­

a d a t o k n á l csak minden 2., 3

lopban 1

a flag értéke, a többi oszlopban 0. A fenti módszer lényege, hogy tetszőleges ütemeHíradástechnika

XXXVI.

évfolyam

1985. 9. szám

Cim

tábla

1.

feladat címe

2.

feladat címe

O

U

D

1

1

0

1

• •

t)

O

O

1

7

1

7

0

1

0

7

•

•

n -7.

feladat címe

0

1

0

0

1

0

n

feladat címe

0

0

1

0

0

1

n.

IH75-6] 6. ábra. Feladat-idő ílag táblázat (ESS központoknál)

zési gyakoriság esetén ± t pontossággal meg lehet adni az ugyanazon program k é t felütemezése k ö z ö t t eltelt időt. Az időosztásos megoldásnál ez az érték elvileg csak + mt volt — az mt ciklusidejű prioritási osztály esetén. A flagtáblázat h á t r á n y a , hogy na­ gyon sokféle behívási gyakoriság esetén mérete igen nagy. Megjegyezzük azonban, hogy m á r a korai ESS központoknál is összetettebb ütemezési megoldást alkalmaztak, nem a fenti funkcióosztásos megoldás alkotta az ütemező rendszer egészét. A teljes rend­ szer alapja egy időosztásos hurok, amelyben a nem szigorú behívási gyakorisággal rendelkező progra­ mok ciklikus aktivizálása folyik. E programok k ö z ö t t szerepel azonban egy, a h í v á s t á r a k információi alap­ j á n , az ú n . tranziens h í v á s t á r feldolgozási feladato­ k a t végző rutinokat aktivizáló program is. Ennek a működése m á r az ütemezési elvek másik csoportjá­ ba tartozik, ez ugyanis egyszerű példája a h í v á s t á r bemenetű hívásosztásos ütemezésnek. A fenti ke­ retbe illeszkedik az időzített megszakítás által indí­ t o t t funkcióosztásos ütemező — t u l a j d o n k é p p e n ezek ürejárási idejében t ö r t é n i k a nem fix gyakorisá­ gú programok ciklikus felütemezése. P é l d a k é n t megemlítjük, hogy az ESS No. 2. rend­ szernél az alapciklusidő 25 ms, az időosztásos ciklus ideje pedig k b . 100 ms. Jellemző, hogy a k ö t ö t t ütemezési gyakoriságú processzorok behívási perió­ dusai között ennél nagyobb érték is t a l á l h a t ó : p l . : az MFC számjegyküldő program 150 m s - o n k é n t hívódik be. (Ha ugyanis k é t behívás k ö z ö t t a távolság lényegesen kisebb volna, a vétel biztonságát veszé­ lyeztetné.) Az aktivizálás pontossága t e h á t nem csak a maximális, hanem a minimális aktivizálási időköz szempontjából is lényeges. A fenti adatok összeha­ sonlítása végett megadjuk az ESS család lényegesen korszerűbb tagjának, az ESS No. 4-nek hasonló idő­ adatait [10], [11]: Az alapciklus hossza 10 ( + 3) melyhez 11 — 35 ms i d ő t a r t a m ú időosztásos ciklus tartozik. Az időadatok jelentős eltérését az magya­ rázza, hogy a központcsalád első tagjainál számos olyan funkciót huzalozott vezérlésű interfészáram­ körök l á t t a k el a u t o n ó m m ó d o n , amelyeket a kor­ szerűbb rendszerekben m á r a t p v vezérlő vett á t . Megemlítjük, hogy a nagy k a p a c i t á s ú No. 1 típusú k ö z p o n t o k b a n folyamatosan kicserélték a vezérlő rendszert a No. 4-ben alkalmazott No. 1A jelű pro­ Híradástechnika

XXXVI.

évfolyam

1985. 9. szám

cesszorra, i l l . a vezérlő szoftver is korszerűsödött. (Erre a kérdésre a későbbiekben m é g visszatérünk.) A funkcióosztásos ütemezés legrugalmasabb vál­ t o z a t a k é n t említjük az aktivizálási számlálók alkal­ m a z á s á t . E z t a megoldást a l k a l m a z t á k az L . M . Ericsson által kifejlesztett A X E és rokon k ö z p o n t o k k ö z p o n t i vezérlőjében [12]. A megoldás lényegét a 7. ábrán szemléltetjük. Minden feladathoz egy szoftver számláló rekesz van rendelve. A z ütemezési alapciklus kezdetekor minden számláló é r t é k é t 1-gyel csökkenti az ütemező. E z u t á n a t á b l á z a t o n végighaladva, azok a programok kerülnek felüte­ mezésre, amelyeknek a számlálója 0-vá v á l t . Minden feladat elvégzése u t á n a megfelelő program a szám­ láló é r t é k é t újra beállítja, a k ö v e t k e z ő ütemezés ide­ jére. Ez a módszer biztosítja, hogy az alapciklusidő tetszőleges többszöröse legyen valamely feladat be­ hívási időköze, anélkül, hogy ez az ütemezési t á b l á ­ zatok m e n e t é t növelné. Természetesen a véletlen­ szerűen egybeeső sok behívás esete ellen ez a meg­ oldás nem véd, p l . az összes behivási időközök leg­ kisebb közös többszörösének megfelelő periodici­ tással olyan túlterhelt ciklusok jelentkeznek, amikor minden feladat ütemezésre kellene kerüljön. H a a legkisebb közös többszörös igen nagy érték (sok re­ latív p r í m t a l á l h a t ó az egyes behívási időközök k ö ­ zött), az ilyen túlterhelés valószínűsége igen kicsiny. Megfelelő védekezési t e c h n i k á v a l az ilyen esetek h a t á s a is közömbösíthető. Szintén h á t r á n y o s a m ó d ­ szer időigényes volta, szemben az előbbi v á l t o z a t t a l . Az A X E rendszerről alkotott pontosabb k é p érde­ k é b e n megemlítjük, hogy a fenti, funkcióosztásos megoldás csak a k ö z p o n t i vezérlő operációs rendsze­ rére jellemző: az ú n . regionális processzorokban ettől teljesen eltérő ütemezési megoldást alkalmaznak. Ennek lényege egy egyszerű időosztásos, egyosztályos ütemezés ( I . 2. pont), mely azonban egy meg­ szakításra é p í t e t t magasabb prioritási osztállyal van k o m b i n á l v a . í g y kerülnek ütemezésre a központi vezérlőből érkező üzenetek h a t á s á r a a k t i v i z á l t jobok. Mivel a regionális processzorok alapfeladatköre egy­ szerű tevékenységet tartalmaz, ahol a futásidő nagy­ m é r t é k b e n független a forgalomtól (pl. vonali leta­ pogatás nyugalmi á l l a p o t b a n ) , az időosztásos meg­ oldás i t t kielégítő pontosságot eredményez a behívási gyakoriságok szempontjából.

2

2 feladat számláló

feladat címe

• •

• • n

7 feladat számláló

Cimtabla

1. feladat címe

feladat címe

• • • Számláló tábla

• « • n.

feladat számláló

1H75-7I 7. ábra. Ütemezési táblák aktivizálási számlálókkal (AX köz­ pontoknál)

399

5. A hívásosztásos ütemezés Aktivizálandó

Az ütemezési elvek osztályozása során említettük, hogy a 3. és 4. fejezetben ismertetett időosztásos és funkcióosztásos ütemezések lényegüket tekintve ha­ sonlóak, ezért egy közös főcsoportba soroltuk őket. Az eddig t á r g y a l t , funkcióorientált ütemezések elvé­ vel élesen szembeállítható a folyamatorientált szem­ lélet, melynek alapgondolata a klasszikus hívásosz­ tásos ütemezési módszerekben jelent meg. Ez az alap­ gondolat a merev periodicitás helyett a feladattól függő, rugalmasan ciklikus felütemezés megvalósí­ t á s á t tűzi k i célul. A módszer lényegének ismerte­ téséhez vezessük be először a hívástár fogalmát. A h í v á s t á r a m e m ó r i á b a n elhelyezett olyan infor­ mációcsomag, mely nem valamely á r a m k ö r h ö z , ívponthoz, hanem egy fennálló, vagy k e z d e m é n y e z e t t á l l a p o t b a n levő híváshoz tartozik. Ennek megfelelően a h í v á s t á r a k nem állandó, hanem a hívásszituációtól függő, változó t a r t a l m ú a k , illetve az egy időben a rendszerben t a l á l h a t ó h í v á s t á r a k száma is változ­ hat, 0 és egy adott maximális érték k ö z ö t t . (Ez u t ó b ­ b i t a rendelkezésre álló memóriaterület, illetve a for­ galmi k a p a c i t á s szabja meg.) N é h á n y rendszerben a h í v á s t á r technikai kivitelezése bonyolultabban tör­ t é n i k , p l . a logikailag egységes h í v á s t á r fizikailag t ö b b , nem összefüggő memóriaterületen t a l á l h a t ó kisebb blokkból tevődik össze, ezek k ö z ö t t fix, á r a m körfüggő rész is lehet. E helyen nem feladatunk a h í v á s t á r a k különböző megoldásainak, fejlődésének ismertetése, csupán p é l d a k é n t utalunk egy — klasszikusnak számító — jellegzetes társzerkezetre [9]. A z ESS No. 2 központ­ ban a nem beszédállapotban levő híváshoz rendelt ú n . tranziens hívásrekord egy lehetséges kitöltése l á t h a t ó a 8. ábrán. A t á r első szava a hívás feldolgo­ zásában soron k ö v e t k e z ő program kezdőcímét és egy vezérlő flaget tartalmaz. A második k é t szó a h í v o t t és a hívó azonosítóját adja meg, a legfelső biten a ka­ tegória (előfizető vagy t r ö n k ) t a l á l h a t ó . A következő elem különböző státusinformációkat ad meg, p l . i t t lehet jelezni, ha konferenciabeszélgetés épül fel vagy ha az első s z a b a d ú t keresési kísérlet sikertelen volt. A z időzítés a különböző fázisok esetén előírt várakozási idők, leidőzítési időpontok stb. mérését segíti. Hasonlóan tárolásra kerül a m á r beadott szám­ jegyek száma és a különböző célokra lefoglalt á r a m ­ körök azonosítója. Természetesen a különböző rendszerekben alkal­ mazott hívás tármegoldás ok eltérőek, közös azonban, hogy mindig t a r t a l m a z z á k a hívó és a h í v o t t fél azo­ nosítóját, a hívásfelépítés (vagy lebontás) fázisára vonatkozó státusinformációt és a hívás k a p c s á n lefoglalt rendszer-erőforrások (áramkörök, memória­ blokkok stb.) adatait. A hívástár t e h á t minden lé­ nyeges információt tartalmaz a hívás statikus álla­ p o t á r a nézve. Nem d ö n t h e t ő el azonban egy h í v á s t á r alapján, hogy egy adott pillanatban egy hívás álla­ p o t á b a n valamilyen változásnak be kell-e k ö v e t k e z ­ n i — ez ugyanis mindig külső vagy belső események h a t á s á r a t ö r t é n i k . Az események érzékelése általá­ ban á r a m k ö r o r i e n t á l t m ó d o n t ö r t é n i k — letapoga­ tással vagy megszakítással — természetesen p l . egy belső időzítés lejárta csak képletesen t e k i n t h e t ő va-

400

program

kai.

Hívó

kat.

Hívott

A'L/7, státus

címe

információk Hívó

Számjegy

Időzítés

regiszter

szám

Hívó szolg. Hívott

Összekötő'

flag

áramkör

szolg.

á.k. á.k.

v. cím

H75-8 8. ábra. Példa hívástár szerkezetérc

lamely „ á r a m k ö r " jelzésének, i t t ugyanis egy szoft­ ver modul felel meg a letapogatandó objektumnak. A h í v á s t á r a k és események kettőssége adja a hívás­ orientált ütemezési elv lényegét. Bármely akció üte­ mezését valamely összetartozó hívástár — esemény pár észlelése indítja. A hívástárak valamilyen pufferterületen, esetleg l á n c b a n vannak elhelyezve. A hívástárorientált ütemezési változat esetében az ütemező a nem üres h í v á s t á r a k a t veszi sorra — va­ lamilyen jól definiált sorrend szerint. A h í v á s t á r b a n található azonosítókból megállapítható, hogy mely események vonatkoznak az adott hívásra (ha ilyen esemény adott pillantban egyáltalán t a r t ó z k o d i k a rendszerben). A hívásállapot—esemény párok alapján valamilyen döntési mechanizmus segítségé­ vel az ütemező meghatározza a végrehajtandó job(ok) adatait és felütemezi a megfelelő programo(ka)t. Előfordulhat, hogy az állapotesemény p á r még kevés információt ad a hívás fázisváltásához, ilyenkor to­ v á b b i programok futtatása v á l h a t szükségessé, me­ lyek olyan t o v á b b i információkat (ún. pszeudoeseményeket) generálnak, amelyek alapján a hívás új fázisa m e g h a t á r o z h a t ó . A felütemezett program(ok) a hívástár t a r t a l m á n a k megváltoztatásáról is gondoskodik(nak). A hívástárorientált hívásosztásos ütemezés termé­ szetesen ö n m a g á b a n nem alkalmas egy teljes üte­ mezési rendszer megoldásaként. Vannak ugyanis olyan szituációk, amelyek a hívástárak végigköve­ tésével nem ismerhetők fel. így p l . a híváskezdemé­ nyezéseket jelző események még nem vonatkoznak semmilyen meglevő h í v á s t á r r a : éppen ezek alapján kell új h í v á s t á r a t generálni. Technikailag ez t ö b b ­ nyire úgy t ö r t é n i k , hogy az összes potenciális hívás­ területek k é t csoportra vannak osztva: az üres, „nem­ létező" t á r a k csoportjára és az a k t í v t á r a k csoport­ j á r a . A híváskezdeményezés h a t á s á r a egy üres t á r átkerül az a k t í v t á r a k csoportjába (pl. egy kontrol flag átírásával vagy átláncolással) és kitöltődik a hívó azonosítója, valamint a kezdeményezésnek megfelelő állapot. Természetesen további akciókra Híradástechnika

XXXVI.

évfolyam 1985. 9. szám

is szükség van (pl. t á r c s a h a n g k i a d á s indítása). Innen kezdve m á r a l k a l m a z h a t ó a hívásorientált ütemezés. A kifejezetten á r a m k ö r o r i e n t á l t feladatok (pl. vo­ nalak letapogatása, eseménydetekció) minden eset­ ben a funkcióorientált ütemezés valamilyen meg­ oldása szerint kerülnek aktivizálásra. U t a l t u n k m á r az ESS központcsalád első elemeinél alkalmazott vegyes ütemezési rendszerre, ennek lényege a funkció­ osztás-hívástárorientált hívásosztás kombinációja (vö. [5], [8], [13], [9]). Ezeknél a rendszereknél a hívás­ t á r a k o n t ö r t é n ő előrelépés egy kifejezetten erre a célra alkotott gépi utasítás segítségével t ö r t é n i k , mely a megfelelő pointert a soron k ö v e t k e z ő hívás­ t á r kezdő címére állítja r á . A fentiekben ismertetett elv jellemzői a k ö v e t ­ kezők: — Az információk t o v á b b í t á s a nem a funkcioná­ lis programok feladata, hanem a híváshoz k ö ­ t ö t t hívástáré, így egy-egy program tranziens hibája a hívások feldolgozásában á l t a l á b a n nem okoz m a r a d ó rendellenességet. — Az esemény és hívásállapot (és esetleg pszeudoesemény) b e m e n e t ű döntések mechanizmusa jól egységesíthető, p l . r e k u r z í v f a s t r u k t ú r á v a l realizált á l l a p o t á t m e n e t i t á b l a segítségével. Ez a funkcionális programok egyszerűsödését eredményezi. (Vö. [5], [6].) — Bizonyos funkciók (az a l a p v e t ő e n eseményindításúak) ebbe a rendszerbe közvetlenül nem illeszthetők bele, t e h á t az elvet minden eset­ ben k o m b i n á l n i kell valamilyen funkcióorien­ t á l t megoldással. — A h í v á s t á r a k állandó és k i m e r í t ő l e t a p o g a t á s a lehetővé teszi ezek szoftver k a r b a n t a r t á s á t . Ugyanakkor az események pufferterületei (vá­ rakozó sorai, láncai) nincsenek jól k é z b e n t a r t ­ va, mivel i t t a keresés asszociatív jellegű. A megoldást t e h á t mindig k i kell egészíteni va­ lamilyen eseményorientált k a r b a n t a r t á s i algo­ ritmussal is. A hívásosztásos ütemezés m á s i k lehetséges meg­ oldása az eseményorientált ü t e m e z é s . Ennek kezdeti formája a fenti rendszerhez hasonló, i t t azonban az események várakozó sora, lánca kerül ciklikus leta­ pogatásra, majd az eseményhez t a r t o z ó h í v á s t á r asszociatív jellegű megkeresése (pl. esemény által é r i n t e t t ívpont keresése, mint hívó azonosító) u t á n hasonló jellegű döntés k ö v e t k e z i k , mint a hívás­ tárorientált megoldásban [5], [6j. Ez a megoldás m á r a következő fejezetben t á r g y a l a n d ó virtuális pro­ cesszoros ütemezési elvet valósítja meg, b á r erősen k o r l á t o z o t t f o r m á b a n . Az eseményorientált hívás­ osztás jellemzői: — A funkcionális programok tranziens hibáival szemben u g y a n ú g y védett, m i n t a hívásorientált rendszer. — A döntési mechanizmus szintén egyszerűsíthető. — Nincs feltétlenül szükség a kiegészítő funkció­ orientált ü t e m e z é s r e , b á r a gyakorlatban ez á l t a l á b a n még m e g t a l á l h a t ó . (Vö. az ESS No. 4-nél alkalmazott m e g o l d á s t : [10], [11].) — Az eseménypufferek folyamatos letapogatásá­ val szemben nem történik meg a hívástár terüle­ Híradástechnika

XXXVI.

évfolyam

1985. 9. szám

tek automatikus karbantartása, programmal kell elvégezni.

ezt t e h á t külön

A k ö v e t k e z ő fejezetben részletesen t á r g y a l j u k az alapvetően eseményorientált hívásosztásos megoldás­ ból kifejlődött virtuális processzorok elvén alapuló ütemezési rendszert. 6. A virtuális processzorok elvén alapuló ütemezés Ha az 5. fejezetben t á r g y a l t hívásosztásos ütemezési elvet összehasonlítjuk a 3. és 4. fejezetek különböző funkcióorientált eljárásaival, jelentős különbséget észlelhetünk k ö z ö t t ü k . Míg az idő-, illetve funkció­ osztásos megoldások az elvégzendő feladatokat a k o n k r é t forgalmi szituációtól független t í p u s o k b a sorolják, melyek k o n k r é t programhoz k ö t ö t t e k , s ezek ütemezése a feladattípusok rögzített sorrendjében t ö r t é n i k , a hívásosztás lényege éppen a felmerülő feladatok forgalmi helyzettől függően súlyozott, a mindenkori igényeket megfelelő erőforrás felhaszná­ lással t ö r t é n ő megoldása. Ez u t ó b b i módszer t e h á t lényegesen rugalmasabb, így alkalmasabb a hívások számos fázisának kezelésére és egyéb, p l . karbantar­ tási célokra is. T o v á b b r a is hangsúlyozzuk azonban, hogy bizonyos fázisokban, mint p l . a vonalak ciklikus letapogatása, a merevebb funkcióorientált ütemezés kiválóan illeszkedik a problémához. A jelen fejezetben az ütemezés t e r ü l e t é n alkalma­ zott legmodernebb megoldások közös jellemzőit sze­ r e t n ő k összefoglalni, e megoldások bonyolultsága m i a t t azonban ezt csak az eddigieknél általánosabb keretek k ö z ö t t tesszük meg. A megoldás alapgondo­ l a t a k é n t induljunk k i az elvégzendő feladatok n é h á n y jellegzetességéből. A kapcsoló k ö z p o n t o k b a n megvalósított vezérlési rendszer számos alrendszerre bomlik. Az erős tagolás jól illeszkedik a méret-, v á l t o z t a t h a t ó s á g i és egyéb okokból is szükségszerűen k i a l a k í t o t t moduláris szer­ kezethez. Az alrendszer forgalmával t u l a j d o n k é p p e n egy-egy k o n k r é t hívás kezeléséig és/vagy egy-egy híváskezelési funkcióig is l e m e h e t ü n k . Ebben a szem­ léletben — az alrendszerek közé természetesen a kar­ b a n t a r t á s i , üzemeltetési és egyéb funkciókat is be­ sorolva — igen nagy számú, egymástól vezérlési szempontból kevéssé függő, illetve csak üzenetjellegű k o m m u n i k á c i ó s kapcsolatban álló, egymáshoz képest aszinkron m ó d o n zajló alrendszerhez, ú n . folyamathoz j u t u n k . Ezek mindegyike egy-egy szek­ venciális automata modelljével í r h a t ó le, hiszen k i ­ menete (hatásai, e l k ü l d ö t t üzenetei) a bemenetek (kapott üzenetek, külső információk) adott soroza­ t á n a k a függvényeként alakul k i — a k o r á b b i be­ menetek lényeges megőrzendő információit az al­ rendszer belső állapota tárolja [14]. Egy-egy alrend­ szer h a t á r a i t az alábbiak szerint érdemes megvonni: — az alrendszeren belül legyen erős funkcionális összetartozás (kohézió); — az alrendszeren kívüli feladatokkal (más al­ rendszerek) a vezérlés csatolása legyen minél lazább (aszinkronitás). A fentieknek megfelelő folyamatok mindegyike belülről úgy látja, mintha a processzor kizárólag vele

401

foglalkoznék, s mindazok az időszakok, amikor a valóságban m á s folyamatok futnak, belülről nézve nem léteznek, mivel ekkor a folyamat felfüggesztett á l l a p o t b a n van. Az operációs rendszer és ezen belül elsősorban az ütemezés feladata ilyen megközelítés­ beli az, hogy minden folyamat számára biztosítsa a saját virtuális processzor h a s z n á l a t á t . A fentiekben vázolt szemlélet természetesen nem csak a kapcsolóközpontokon belüli feladatokra vo­ natkozhat. Hasonló alrendszerek jelentkeznek min­ den nagyobb volumenű valós idejű vezérlési irányí­ tási feladaton belül, így p l . a számítógépes folyamat­ szabályozásban. Nem meglepő t e h á t , hogy az egy­ idejűleg, egymáshoz képest aszinkron m ó d o n zajló folyamatok programozásának irodalma és gyakor­ lata a t p v kapcsolástechnikához hasonlóan a 60-as évekre nyúlik vissza — s eredetileg a kapcsolástechni­ k á t ó l meglehetősen függetlenül fejlődött. Az ú n . konkurrens programozás alapirodalma számos olyan gondolatot felvet, melyek a legújabb t p v központok­ ban felhasználásra k e r ü l t e k (1. p l . [15], [16], [17]. A konkurrens programozás első alkalmazásai, illetve a kifejlesztett módszerek jellegükben a t p v kapcso­ lástechnikai ütemezések első csoportjával, a funkció­ orientált ütemezéssel egyeznek, élesen jelentkezik a rokonság p l . a [16]-ban ismertetett elvek és a [12] alapján leírt aktivizálási számlálók módszere k ö z ö t t . Legjellemzőbb ezekre az ütemezésekre az alrendsze­ rek (folyamatok, funkcióorientált programok) állan­ dó száma, melyet az operációs rendszer közvetlenül v á l t o z t a t n i nem t u d . Az alrendszerek tényleges m ű ­ ködésében azonban a kapcsolóközpontok esetében k e z d e t t ő l fogva jelentkezett a környezettől függő fel­ a d a t m e n n y i s é g ingadozása. A rögzített alrendszer — (job típus-) s z á m esetén ez az egyes programok futási idejének igen erős v á l t o z á s á b a n n y i l v á n u l t meg, mely az ütemezési módszerek használhatósá­ g á n a k erős k o r l á t j á t is jelentette. A változó folya­ m a t s z á m ezt a p r o b l é m á t a lehető legrugalmasabban oldja meg — természetesen a vezérlő rendszert túl­ terhelő forgalom h a t á s á t semmilyen ütemezési techni­ ka sem tudja eltakarni. A vázolt virtuális processzoros közelítés természe­ tesen még sokféle k o n k r é t megoldást megenged. Az I T T 1240 (System 12) rendszere [14] p l . az elosz­ t o t t a r c h i t e k t ú r á n a k megfelelően terminális-pont orientált folyamatokra épít. Ez a technika viszony­ lag egyszerűen á t t e k i n t h e t ő , p r o g r a m b l o k k o n k é n t lényegében függetlenül tesztelhető, i l l . cserélhető szoftvert eredményez, melyet különösen a teljes program „ r é t e g e s " szerkezete biztosít. Ennek lénye­ ge a k ö v e t k e z ő : minden terminális jellegű hardver elemet egy hozzárendelt szoftver kezel. E k e t t ő e g y ü t t adja a „virtuális t e r m i n á l t " . A virtuális ter­ minálok kezelését egy olyan k ö v e t k e z ő programszint végzi, amely a külvilágtól csak funkcionális t a r t a l m ú üzeneteket kap — ezt az alsóbb szintre m á r k o n k r é t , de logikai jellegű üzenetek formájában adja á t , a f i ­ zikai parancsok csak a legalsó szinten jelentkeznek. Ez a technika lehetővé teszi, hogy p l . a teljes ter­ minális hardvert úgy kicseréljék (természetesen a m ű k ö d t e t ő handler programokkal e g y ü t t ) hogy p l . az ütemezés szintjén semmilyen v á l t o z t a t á s t ne kelljen végezni, hiszen a folyamatok funkcionális jellemzői ettől még változatlanok maradhatnak.

402

Az egyes alrendszerek (folyamatok) természetesen nem egyenrangúak, a prioritási osztályok az egyes virtuális processzorok aktivizálódásának egymáshoz képesti tényleges idejét meg kell hogy szabják. A B e l l - N o r t h e r n D M S - 1 0 0 családjánál [18] az SOS elnevezésű operációs rendszer a folyamatok 8 prioritási osztályba t ö r t é n ő besorolását teszi lehe­ tővé, a folyamatok ú n . vezérlő blokkja tartalmazza a prioritási címkét (0—7). Az ütemező az aktivizá­ lásra várakozó folyamatok közül először a legmaga­ sabb prioritásúakat választja k i , az azonos prioritású, egyidőben aktivizált folyamatok egymás k ö z ö t t az egyszerű időosztáshoz hasonló elven osztoznak meg az időn. E rendszernél a nagy gyakorisággal végzendő feladatok a központi vezérlőtől függetlenül a u t o n ó m m ó d o n zajlanak, így az egyes folyamatok futása v i ­ szonylag hosszabb lehet. Az ütemezés alapciklusa 6,25 ms, egy folyamat azonban max. 6 ciklus idejét foglalhatja el. (Ilyen hosszú aktivitás azonban igen r i t k á n , csak n é h á n y speciális hívásfeldolgozási fel­ a d a t n á l fordulhat elő, 1. később.) A gyakorlatban egy-egy folyamat 1, legfeljebb 2 ilyen időrést foglal le. A meglepően hosszú idők m a g y a r á z a t a abban a meg­ közelítésben rejlik, hogy a virtuális processzoros fo­ lyamatszemléletű ütemezésnél az ütemező m á r igen bonyolult s így maga az aktivizálás a futásidővel összemérhető nagyságú idősebességet jelez. Hosszabb összefüggő futásnál az aktivizálás rezsi ideje száza­ lékosan kisebb. Ennek szellemében az SOS ütemező lehetőleg mindaddig hagyja a folyamatot futni, amíg az minden, az adott információk ismeretében elvégez­ hető tevékenységet elvégzett, s végül ö n k é n t mond le a futásról (valamilyen újabb üzenetre, leggyak­ rabban időzítésre fog várakozni, vagy megszünteti ö n m a g á t ) . A 6 ciklus u t á n i „erőszakos" futásmeg­ szakítás elsősorban védekezési célú: így nem fordul­ hat elő, hogy egy hibás folyamat, mely ö n k é n t nem mond le a futásról, megbénítja az ütemezést. A hívásfeldolgozási és m á s sürgős, lehívási gya­ korisághoz k ö t ö t t folyamatok mellett természetesen a DMS rendszerben is vannak háttérfeladatok: olyan k a r b a n t a r t á s i , üzemeltetési jobok, amelyek a k t i v i ­ zálása soha nem sürgős, de amelyek futása természe­ tesen szintén szükséges a helyes működéshez. Ezek a folyamatok az alsó h á r o m prioritási osztályt alkotják s így előfordulhatna, hogy a magasabb prioritású folyamatok hosszabb ideig állandóan kiszorítják őket a futásból. Ennek elkerülésére a teljes futási idő 10%-ában kizárólag ezek a folyamatok kerülnek akti­ vizálásra (9. ábra). Az ütemezés t e h á t a következők szerint zajlik: Az ütemező megvizsgálja, hogy van­ nak-e folyamatok a legmagasabb prioritású osztály várakozó sorában. Mindaddig, amíg ez nem üres, e folyamatok k a p j á k meg az őket t a r t a l m a z ó pro­ cesszort. H a ez kiürült, következik a második vára­ kozó sor stb. H a közben újabb folyamat jelent­ kezik futásra egy magasabb osztályban, az éppen a k t í v folyamat lemondásig fut, de u t á n a újra a ma­ gasabb prioritási sor kerül kiürítésre. A futásidő m e g h a t á r o z o t t szeletében ugyanezen szisztéma szerint az alsó 3 osztály várakozó soraiban levő folyamatok kerülnek felütemezésre. A hosszú futású folyamatok olyan m ó d o n kerülik el a 6,25 ms-onként beérkező megszakítást (mely újra az ütemezőbe adja vissza a vezérlést), hogy ezt a Híradástechnika

XXXVI.

évfolyam

1985. 9. szám

• •

y

Felső (realtime) /prioritási osztályok

90 %

(7)

tőség szerint olyan hosszú futással, hogy minimális adat őrzésére legyen csak szükség k é t aktivizálás között. Ilyenkor á l t a l á b a n a híváskezdeményezéstől a tárcsázási hang kiadásáig, a tárcsázás befejezésétől a hívás teljes felépítéséig stb. felfüggesztés nélkül fut a folyamat (a t á r c s á z á s t m a g á t a u t o n ó m egység bevételezi). A hívások k v á z i n y u g a l m i fázisaiban (pl. beszédállapot) a folyamatok teljesen megszün­ tetik ö n m a g u k a t , a hívásra v o n a t k o z ó információkat csupán egy egyszerű hívástár tartja nyilván. Maguk a folyamatok á l t a l á b a n a k ö v e t k e z ő ele­ mekből épülnek fel [20]: — folyamatvezérlő blokk (PCB), amely tartalmazza a folyamat mindenkori prioritását, á l l a p o t á t stb.;

Alsó /• (time sharingJ prioritási osztályok

10 %

<3i Futásiidö

Várakozó

sorok

H75-9 ,9. ábra. Feladatok ütemezési rendje (folyamatok aktivi­ zálása) DMS központoknál

megszakítást maszkolni lehet. 6x6,25 ms u t á n azon­ ban a maszkolás automatikusan leidőzítésre kerül. A fenti rendszerre még a ki/beviteli pontok meg­ szakításai r a k ó d n a k , melyek a legmagasabb priori­ tású folyamatnál is jogosultak a futás felfüggeszté­ sére. Az ütemező megszakításhoz hasonlóan i t t is lehetőség van az időszakos maszkolásra. É r i n t e t t ü k m á r a különösen hosszú aktivitási idejű folyamatok kérdését. A DMS — 100-ban alkalmazott megoldás e szempontból összetettebb, mint a k o r á b ­ biak, pl. a Northern Telecom SP —1 k ö z p o n t j á b a n megvalósított rendszer. Ennek lényege a rövid folya­ ma t a k t i v i t á s i idő (max. 1—2 ms), mely természete­ sen egy-egy hívás „ é l e t é b e n " sokszori folyamatakti­ vizálást jelent. A rövid futásidő a hívások sok rövid fázisra való b o n t á s á t teszi szükségessé, ennek az elő­ nye az, hogy a folyamatok soha nincsenek a k t í v álla­ potban, ha funkcionálisan várakozni kénytelenek (pl. külső válaszra, pszeudoesemény beolvasására). A nehézséget i t t az jelenti, hogy a bonyolult, külön­ leges hívások (pl. pénzbedobós készülékről t ö r t é n ő hívás) esetén a folyamatok felfüggesztett á l l a p o t b a n igen sok (közbenső) adatot kell tárolnia, s a k ö v e t ­ kező aktivizáláskor bonyolult algoritmus szerint kell dönteni a továbbiakról. Ehhez a szemlélethez az egyes folyamatok által igényelt virtuális processzor egységes volta illeszkedik, t e h á t i t t — szélső érték­ ben — egyetlen, igen bonyolult program futása fogja jellemezni a folyamatok a k t i v i t á s á t . A DMS—100 családnál a nem túl bonyolult hívások felépítésére ugyanez a megoldás k e r ü l t alkalmazásra. A különlegesebb eseteket viszont saját virtuális pro­ cesszor (különböző programmal) bonyolítja le, lehe­ Híradástechnika

XXXVI.

évfolyam

1986. 9. szám

— saját stack (csak a folyamat s z á m á r a hozzáfér­ hető adatokkal); — globális címinformációk ( t ö b b folyamat által k ö ­ zösen használt a d a t t e r ü l e t e k címei); — a folyamat programja (mely aktivizálás esetén a folyamat futását valósítja meg). Az adatok t á r o l á s á n a k különböző lehetőségei ter­ mészetesen más megoldásokat is megengednek, így a DMS — 100-nál a h í v á s t á r a k ideiglenesen a folyama­ tok belső a d a t t á r o l á s á n a k feladatait is nagyrészt ellátják. Az ESS No. 5 k ö z p o n t o k b a n a folyamatok nem hívás, hanem híváskezelési funkció szerint különül­ nek el, ezért van szükség a saját belső tárolásra. A rendszerben m e g t a l á l h a t ó fontosabb híváskezelési folyamatok: kapcsolóút felépítés és lebontás, ú t k e ­ resés, illetve végponti választás, konfigurációs ada­ tok kezelése, terminálkezelés (hívó és h í v o t t fél), perifériák kezelései (letapogatás stb.). Ezek mellé adminisztratív, k a r b a n t a r t ó (hibakezelési), program­ kezelési (üzemközbeni módosítás stb.) folyamatok t á r s u l n a k . Ez a szemlélet [20] közel áll a System 12 rendszeréhez [14]. Egy egyszerű hívás felépítésében pl. a 10. ábrán l á t h a t ó folyamatok vesznek részt. A PIO (periféria ki/beviteli) folyamat letapogatja a híváskezdeményezést, majd létrehozza a T I hívó oldali terminálkezelő folyamatot. A választás befe­ jezéséig PIO és T I látja el a feladatokat, e z u t á n T I az információkat az R T A (útkereső és v é g p o n t v á ­ lasztó) folyamatnak k ü l d i el. A k i v á l a s z t o t t ú t v o n a l felépítését SPA (útfelépítő és -lebontó) folyamat végzi el, ugyanez a folyamat hozza létre a T2 h í v o t t oldali terminál folyamatot. A h í v o t t oldal á l l a p o t á t PIO segítségével T2 állapítja meg és erről jelzést küld Tl-nek stb.'" A fentiekben összefoglalt, az ESS No. 5 rendszer­ ben alkalmazott konkurrens programozási technika egyébként szervesen épül a k o r á b b i Bell-központtípusok modernizálása k a p c s á n kialakult, a 3. és 4. fejezetben ismertetett eljárásoknál h a t é k o n y a b b , rugalmasabb ütemezést alkalmazó operációs rendsze­ rekre. A m á r említett, a No. 1 és No. 4 k ö z p o n t o k céljaira alkalmas 1A típusú processzor teljesen új alapszoftvert is alkalmaz [21] ennek ütemezési techni­ kája implicit m ó d o n a virtuális processzoros megoldást közelíti: A feladatok megoldásának ü t e m e z ő b e n rög-

403

H75-10 10. ábra. Egy hívás felépítésében részt vevő folyamatok ter­ minálorientált virtuális processzoros megoldásnál (ESS No. 5-nél)

z í t e t t sorrendje helyett i t t maguk a feladatok ( t u ­ lajdonképpen folyamatok) hordozzák azokat az azo­ nosítókat, amelyek a l a p j á n a mindenkori prioritás e l d ö n t h e t ő . E n n é l az á t m e n e t i rendszernél p r o b l é m á t okoz, hogy míg a merevebb megoldásoknál az ü t e ­ mező k ö z ö t t működése m i a t t fel sem m e r ü l h e t e t t , hogy k é t e g y m á s t k ö v e t ő e n felütemezett program m ű k ö d é s e e g y m á s t akadályozza, a r i t k a virtuális processzor szemléletű megoldásoknál viszont min­ den folyamat aktivizálódásakor a futáshoz szükséges k ö r n y e z e t (pl. stackből) beállítódik, ennél az á t m e n e t i rendszernél egyes programok k ö z ö t t interferencia jöhet létre. A megoldást a programok keresztirányú blokkolása adja, minden olyan program (folyamat), amely futását még nem fejezte be (felfüggesztett ál­ lapotban van), az ütemező számára megadja azokat a programokat ( i l l . programcsoportokat) amelyek futása a felfüggesztett állapot alatt nem megenged­ h e t ő . A z ütemező mindig a legmagasabb prioritású, nem blokkolt programot aktivizálja. E megoldás azonban csak ideiglenes volt, a 80-as évek elejére k i a l a k u l t az ESS k ö z p o n t o k és m á s a Bell Laboratories által g y á r t o t t telefóniai berende­ zések egységes vezérlője és operációs rendszere [22]. Ez az operációs rendszer valósítja meg a m á r t á r ­ gyalt ESS No. 5 k o n k r é t alapszoftverjét, de a No. 1A és No. 4 k ö z p o n t o k n a g y a r á n y ú kapacitásnövelését is (ez u t ó b b i a k n á l pótlólagos 3B20D processzor hozzá­ illesztésével, az ú n . APS v á l t o z a t b a n ) . Az általános célú D M E R T ( i l l . U N I X ) operációs rendszer rugal­ massága és lehetőségei maximálisak, alkalmazási területei messze t ú l n y ú l n a k a távközlésen [23]. A teljes prioritási hierarchia 16 szintet tartalmaz, ebből a 3 legalsó a nem valós idejű (egyszerű time sharing) folyamatok s z á m á r a . A z ütemezés alap­ gondolata hasonló a DMS 100-nál ismertetettéhez, mindig a legnagyobb prioritású v á r a k o z ó sor kiürí­ tése t ö r t é n i k először. Az aktivizálást kérő folyamatok saját szintjük v á r a k o z ó sorának mindig a végére

404

kerülnek, ez biztosítja, hogy szinten belül megvaló­ sulhasson a ciklikus felütemezés. A magasabb priori­ tási folyamatok általában megszakítják az alacso­ nyabb szintű folyamat futását s csak ezek futásról való lemondása u t á n t é r vissza az ütemező a megszakí­ t o t t folyamathoz (ilyenkor azonban ez természetesen nem kerül a várakozó sor végére, csak saját futásról való lemondása u t á n ) . Érdekes a felfüggesztés és ak­ tivizálás együttes idejére v o n a t k o z ó adat: a jellemző érték, k b . 320 \x&, vagyis a D M E R T - n é l az ütemezési időveszteség nagyon kicsi. Az alsó h á r o m prioritási szinten belül az operációs rendszer a folyamatok prioritását dinamikusan osztja k i (a valós idejű fokozatok prioritása rögzített), a time sharing szinteken a várakozás h a t á s á r a nö­ vekszik a prioritás. A folyamatok létrehozása és megszüntetése szintén dinamikus m ó d o n történik, a D M E R T érdekessége, hogy maga az operációs rendszer is folyamatokra bomlik, melyeket a rendszer töltő hoz létre. Az ope­ rációs rendszeren kívüli (tehát p l . a központ m ű k ö ­ dését vezérlő) folyamatokat a folyamatkezelő folya­ mat hozza létre, mely maga is a betöltés során létre­ j ö t t folyamat. T o v á b b i különlegesség, hogy lényegé­ ben bármely folyamat l é t r e h o z h a t új folyamatot önmaga lemásolása ú t j á n (ún. folyamat elágazás). Ez a rendszer tetszőleges konkurrens program létre­ hozására és f u t t a t á s á r a alkalmas. A virtuális processzoros ütemezési megoldások á t ­ tekintését zárjuk n é h á n y gondolattal, melyek kissé k o n k r é t a b b a n összekapcsolják az egyszerű ütemezési a l a p p r o b l é m á k a t az i t t alkalmazott fejlett techni­ kával. Ha valamely hívást a kezdeményezéstől a megszű­ nésig (vagy valamilyen közbenső nyugalmi fázisig) egy folyamat kezel, a hívás különböző állapotai m i a t t más és m á s aktivitási gyakoriság, t e h á t ü t e ­ mezési időköz szükséges. Ez az időköz jellemző az egyes állapotokra, így a folyamat rendelkezésére áll. Minden egyes programfutás végén ez az adat meg­ adja, hogy a program k ö v e t k e z ő futására mikor kell sor kerüljön, vagyis a folyamatot mikor kell a k t i v i ­ zálni, ezt az értéket a program elküldött üzenet formájában közli az időzítő folyamattal, amelyik a t o v á b b i a k b a n gondoskodni fog az érintett program megfelelő i d ő p o n t b a n t ö r t é n ő újraaktivizálásáról — így folyamatunk a futásról lemond és felfüggesztett állapotba kerül. Amikor az időzítő (pl. dinamikusan hozzárendelt belső aktivizálási számlálói segítségével) észleli, hogy egy adott folyamatot indítani kell, el­ k ü l d i az üzenetet, az ütemező tevékenysége csupán abban áll, hogy az adott pillanatban feldolgozatlan üzenettel rendelkező, t e h á t aktivizálásra váró folya­ matok közül a prioritásnak megfelelően egyet kivá­ lasszon. Természetesen maga az időzítő folyamat is bizonyos időközönkét aktivizálást kér, hiszen külön­ ben nem t u d n á a különböző időzítések számlálóit kezelni. (Pl. t ö r t é n h e t megszakítás segítségével is.) Ilyen m ó d o n biztosított az, hogy minden feladat a szükséges i d ő p o n t b a n (semmi esetre sem előbb) hajtódjék végre, természetesen nagyon sok folyamat egyidejű futásra várása esetén i t t is hasonló problé­ m á k állnak elő, mint a k á r egy időosztásos ütemezés­ nél, torlódás esetén. Híradástechnika

XXXVI.

évfolyam 1985. 9. szám

A jellegzetes funkcióorientált feladatok (pl. letapo­ gatás) nem híváshoz, hanem t o v á b b r a is funkcióhoz k ö t ö t t e k , de szintén egy-egy folyamat k e r e t é b e n kerülnek megvalósításra, a folyamatot a k t i v i t á s a alatt (mely ilyen esetben célszerűen r ö g z í t e t t idő­ k ö z ö n k é n t t ö r t é n i k ) a funkcióorientált ütemezéshez hasonló elvű virtuális processzor fogja kiszolgálni. Az ilyen, rögzített időközű (és viszonylag sűrű) tevékenységek természetesen nagy prioritást kapnak. Megállapíthatjuk t e h á t , hogy e legfejlettebb rend­ szerek alkotóelemként az összes k o r á b b i eljárást t a r t a l m a z h a t j á k , illetve t a r t a l m a z z á k is.

7. Összegezés T a n u l m á n y u n k b a n á t t e k i n t e t t ü k a t p v telefonköz­ pontok operációs rendszerének funkcióit, s kiemelten foglalkoztunk az ütemezés kérdésével. A t p v k ö z p o n t szoftver alapvetően konkurrens jellegű, így k e z d e t t ő l fogva olyan ütemezési megoldások létrehozását te­ k i n t e t t é k célnak, amelyek sok feladat k v á z i p á r h u z a mos, egymástól jórészt független megoldását t e t t é k lehetővé. Az első alkalmazott megoldások az elvégzendő funkció szerinti merev ciklikus végrehajtást alkal­ maztak, ezeket együttesen funkcióorientált ü t e m e ­ z é s e k n e k n e v e z t ü k . Legfejlettebb v á l t o z a t a i k , a funk­ cióosztásos rendszerek az egyes feladatok előírt leg­ kisebb végrehajtási gyakoriságának megfelelő rugal­ mas felütemezési rendszert alkalmaztak. Az előbbi csoporttal szemben áll az a technika, amikor nem az ütemező rögzített t á b l á z a t a i , hanem a magukban a végrehajtandó feladatokban (prog­ ramban, vezérlő blokkban) hordozott információ képezi az aktivizálás alapját. Ezek kezdeti formája a híváskezelés feladatait (hívásosztásos ütemezés), fejlettebb v á l t o z a t a i pedig az összes vezérlési fel­ adatot ilyen folyamatszemléletű ütemezéssel valósít­ j á k meg. A folyamatok egymástól gyakorlatilag függetlenek és mindegyikük saját virtuális proceszszorát látja végrehajtóként. E rendszerek alkalmazási köre igen széles k ö r ű , ennek megfelelően számos vál­ tozatban fejlődtek k i , az utolsó fejezetben mozaik­ szerű k é p e t igyekeztünk adni a legfontosabb ilyen megoldásokról; befejezésként a D M E R T rendszer né­ h á n y jellegzetességéről, mely az irodalomból ismert legfejlettebb konkurrens ütemezési megoldást tar­ talmazza — mindenesetre a t p v telefonközpontok területén. IRODALOM [1] Makay Attila —Hasenauer Miklós—Dr. Reznák Roxán: TPV telefonközpontok hívásfeldolgozó feladatainak programozása. Híradástechnika, 1983. No. 1. pp. 2 7 - 3 1 . [2] Horváth Imre: Magyar fejlesztésű kis kapacitású digitális alközpontcsalád. Híradástechnika, 1984. No. 6. pp. 241-247.

Híradástechnika

XXXVI.

évfolyam

1985. 9. szám

[3] Pató Lajos: A TPV központok folyamatos kor­ szerűsítésének szükségessége és feltételei. Hír­ adástechnika, 1982. No. 11. pp. 505-507. [4] Eisler Péter: A kapcsolástechnikai fejlesztések főbb irányai a BHG-ban. Híradástechnika, 1983. No. 8 - 9 . pp. 348-350. [5] M. T. Hills — S. Kano: Programming electronic switching systems—real-time aspects and their language implications. Péter Peregrinus L t d . , Stevenage, 1976. 207. p. [6] Kóczy T. László: Szoftver a kapcsolástechniká­ ban. Magyar Posta Központja, Budapest, 1983. 229 p. [7] Kovács Zoltán — Marosdi János —Szebeni Zoltán: EP512 műszaki információ: System2 számítás­ technikai m ű k ö d t e t ő rendszer. INF6-025034-011. B H G F I dokumentáció. Bp., 1984. 69 p. [8] J. A. Harr—E. S. Hoover—R. B. Smith: Organization of the No. 1 ESS Stored Program. BSTJ, 1964, No. 5. pp. 1923-1959. [9] R. J. Andrews—J. J. Driscoll—J. A. Herndon— P. C. Richards-L. R. Roberts: No. 2 ESS: Ser­ vice Features and Call Processing Plan BSTJ, 1969. No. 8. pp. 2713-2764. [10] T. J. Cieslak-L. M. Croxall-J. B. Roberts — M. W. Saad-J. M. Scanlon: No. 4ESS: Soft­ ware Organization and Basic Call Handling. BSTJ, 1977. No. 7. pp. 1113-1138. [11] P. D. Carestia-F. S. Hudson: No. 4. ESS: Evolution of the Software Structure. BSTJ, 1981, No. 6. Part 2. pp. 1167-2101. [12] A X E 10. Data processing system APZ210. Cen­ t r a l processor subsystem CPS. pp. 8 — 53. Telefonaktiebolaget L . M . Ericsson. Stockholm, é. n. [13] D. H. Carbaugh-G. G. Drew-H. Ghiron-E. S. Hoover: No. 1 ESS Call Processing. BSTJ, 1964. No. 5. Part 2. pp. 2483-2533. [14] D. A. Lawson: A New Software Architecture for Switching Systems. I E E E Tr. on Communica­ tions, 1982. *No. 6. pp. 1281-1289. [15] E. W. Dijkstra: Cooperating sequential processes, i n : Programming Languages (ed.: F. Genuys), Academic Press, New York, 1968. [16] P. Brinch Hansen: The Architecture of Concurrent Programs. Prentice H a l l Inc., Englewood Cliffs, 1977. [17] A. N. Hábermann: Synchronisation of communicating processes, Commun. of the Asso. Comput. Mach., 1972, No. 3. p. 143. [18] B. K. Penney-J. W. J. Williams: The Software Architecture of a Large Telephoné Switch. I E E E Tr. on Communications, 1982, No. 6. pp. 1369-1378. [19] D. M. Lasker: Modulé Structure in an Evolving Family of Real Time Systems. Proc. of the 4th I n t . Conf. of Software Engineering, 1979, pp. 22-28. [20] T. Duncan—W. H. Hűen: Software Structure of No. 5. ESS: A Distributed Telephoné Switch­ ing System. I E E E Tr. on Communications, 1982, No. 6. pp. 1379-1385. [21] G. F. Clement-P. S. Fuss-R. J. GriffithR. C. Lee — R. D. Royer: 1A Processor: Control, Administrative, and U t i l i t y Software. BSTJ, 1977, No. 2. pp. 237-254. [22] R. W. Mitze—H. L . Bosco — N. X. DeLessio — R. J. Frank-N. A. Martellotto-W. C. SchwartzR. M. Wolfe: The 3B20D Processor and D M E R T As a Base for Telecommunications Applica­ tions. BSTJ, 1983. No. 1. Pt. 2., pp. 171-179. [23] M. E. Grzelakowski-J. H. Campbell-M. R. Dubman: D M E R T Operating System, ibidem, pp. 303 — 322.

405