автореферат диссертации по радиотехнике и связи, 05.12.14, диссертация на тему:Исследование и разработка метода оптимизации многопроцессорных управляющих структур электронных систем коммутации

О тр.

Гла-па Т. Построение децентрэлияованных управляющих комплексов

1.2. Аналив управляющих комплексов.

Т.2.Т. Централизованное управление и программируемые регистры.„

1.2.2. Централизованное управление с предварительном обработкой сигнальными процессе

Т.2.3. Децентралинованное управление

1.2.4. Распределенное управление

1.3. Аналия используемых аппаратных средств . . . . 36 т,4.' Структуры многопроцессорных комплексов . 46 Т.5. Классификация многопроцессорных комплексов . „ А в о л ^зът^зо^,]^)! о'

Глава 2. Исследование многопроцессорннх структур на применимость в управляющих комплексах

2.9, Структурная наде.шость о ; ^ в г-и. б ^ ос тьявй^^щщ^ев^^овлоео^ /

2./!. Оценка обт-ема метроцессорного обмена информацией

2.5. Моличественное сравнение полное вя-з ной структуры и структуры с о,|¡ном тиной. с j -j о в 1" ,)ъ113 о jtîjli о о

Глава 3. Разработка метода, определения вероятностно-временных характеристик многопроиесеюрных структур бея подчинения ^ « Т » Вве ' ^othipio л©«©«)?««««»»«»'»»«'«

3.3. Математическая модель .„„„

3.3. Полносвязная структура

3.4. Кольцевая структура, . НО

3.3. Структура с одной шиной. . . . ТЗО

3.6. Выбор оптимальной структуры бен подчинения „ 7 « Выводы . . . ТЗР)

Глава А . Разработка метода определения вероятностно-временных характеристик многопроцессорных структур с подчинением.

4.3. Двухуровневая структура с РН

4.3. Двухуровневая структура с №.Т

4.4. Двухуровневые фрагменты . Т

4.4Л. Фрагмент с РН

4.4.Ï. фрагмент с Р<Т> . . . Т

А.Ъ. Сравнение способов PIT и Р<о .„.„„. . ТВ

4,6. Выводы . Т r~")ci и, л lo^-'l оыио

Современное состояние и актуальность проблемы,, Значение микроэлектроники для современной техники связи постоянно повышается. Уже скоро после их разработки шкропро! гессорн и по-лупрот-юдниковые запоминаю, пие устройства стали неотъемлемой ча.сть'0 уира.вляюдих комплексов современных систем коммутации

I, ]»

На необходимость применения миктюнтисссорной техники укапывается в документах ТШГ последние лети В документах X съезда СЕПГ отмечается вахноеть применения микроанектрони-ки и. особенно мику юп роцесс о ров в технике автоматизации и устройствах. управления [3]. Мри этом большинство средств и приборов уттраан'егия до.;г:.но быть предоставлено из собственного производства«,

Естественно, что ото окатывает большое .алияние на комм анионную технику, р основным заиачам в зтои ооласти относят

1 и '7 11 о я;

- увелхв^ние тмсля < т>по л г Г4 т ел ъмътх ус луп в ^и пах свхзГл путе»* и V 1 1 и более з;/ :октмвного использования имендегося злехктрюнноно осорхдования я внедрения но вех элементов управ и'ер/ш;

- .и.па! юм ер пая за,мена, устаоевлгей техники современными олек™ т [;0:1тх'тмч система,ми комм утил 1д',/!';

- >>01!гн, ьзование мик ропро 11 есс о ров и полуппот-юддиковых зало-¡у^шачцтх устройств для модернизации ра.ботохцих. на. сети систем хом-мутадни „ т,л>1 реализации птих ,.ар,а.ч необходимо найти новые ооддо-д;ы и иозмо ;носл'и организации обслуживания теле онинх. абонентов. : сиехгтхлг:ие на сети кот*'»,-./таттионная техника, системы управления часто не дает возможности .дальнейшей модернизации такими же средствами.

Микроэлектроника открыла совершенно новые возможности для управляющих комплексов современных систем коммутации. Появилась возможность децентрализованной и параллельной обработки информации. При проектировании управляющих комплексов появляется целый ряд проблем и вопросов, касаюк^хся правильного выбора структуры комплекса, содержащего нередко несколько сотен процессоров, и разновидностей элементов связи, объединяющих процессоры, а также различные способы распределения функций между процессорами и другие характеристики. Важным параметром является среднее время пребывания заявок в структуре, которое складывается из суммарного времени ожидания заявки перед процессорами и суммарного времени обработки заявки в процессорах структуры и расчет которого требует новых подходов и методов. Решению некоторых из этих вопросов посвящена настоящая диссертация.

Цель работы и основные направления исследования. Пелъ диссертации заключается в разработке рекомендаций по организации управляющего комплекса системы коммутации и способов обслуживания заявок в нем.

В соответствии с этим основные направления исследования заключаются в следующем:

- сравнительный анализ управляющих комплексов систем коммутации и их классификация;

- составление списка критериев и выбор оптимальных структур по ним;

- составление математической модели по исследованию вероято ноотно"временных характеристик многопроцессорных структур; - анализ вероятностно™временных характеристик и их оптимизация ,цля приоритетного и бесприоритетного режимов обслуживания. ¥ е т о ди ка, и с с л е до ван и й«, Исследования проводились с привлечением математического аппарата, теории массового обслуживания и теоши автоматическом коммутации.

Научная новизна работы заключается в следующем; основан и разработан новнй научный подход к расчету вероятно-с т н о - вр е ме нннх х арак т е р и с т и к м. н о г о л \) о i \е ссо р н ы к с ист е v м ас с о в о г о обслуживания; предложен метод оптимизации вероятностно-временных характеристик мног опроцесс орной стру кту ры; предложены мотор!, и алгоритм' распределения приоритетных классов при обработке заявок в процессорах комплекса.

Практическая ценность работы заключается в разработке рекомендаций по выбору структур управляющих комплексов электронных, систем коммутации и оптимизации их режимов работы. Применение этих рекомендаций при решении научно-технических проблем Институтом. почтовой и электрической связи /г. Т-;ерлин, ГДР/ подгверж-дается соответствующим актом о внедрении результатов диссертации. пробация работы. По материалам выполненных исследований опубликовано восемь печатных работ [4 - ТТ]. Основные результаты диссертации докладывались на ХХХУТП Всесоюзной научной сессии? посвященной Дню радио /Москва, 1983/, на IX и X научно-технических конференциях НТОРЭС им. Л.С. Попова. Д[осква, т983 и Т9Ж/ и на заседаниях кафедры АЗС МЗИС /ТШ, 1983 и 1984/.

С о д,е ржани е "раб о ты. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы /8Н наименований/ и шести приложений.

У.4. ВЫВОДЫ

Анализ расчетных соотношений, полученных в данном приложении, показывает, что у функций экстремумов нет. С увеличением количества процессоров или ЗУ при полнодоступном включении уменьшается среднее время ожидания, среднее время пребывания заявок в структуре и коэффициенты использования процессоров и ЗУ,

Сравнение непосредственного включения по аналогии со случаями 1а и другими /особенно 16/ показывает, что жесткое подключение годится лишь тогда, когда обеспечивается высокий коэффициент использования, конкретное значение которого зависит еде и от других факторов. Полнодоступное включение не в любом случае дает лучшие вероятностно-временные характеристики.

Необходимо учитывать весь комплекс исходных условий, параметров и требований, к которым, в частности, относятся средняя интенсивность поступления заявок на комплекс, среднее время обработки зачвок в процессоре, количество запросов в ЗУ во время обработки одной заявки и длительность считывания информации, из ЗУ. Как видно, много зависит от оптимальности организации обмена информацией между ЗУ и процессорами. Естественно, чем меньше запросов, тем меньше требуется запоминающих ус тро й с т в.

Ожидается, что в большинстве случаев рекомендуется полнодоступное включение ЗУ к процессорам. Конкретное количество ЗУ определяется по двум основным критериям: по среднему времени пребывания заявок в структуре и по коэффициентам, использования как процессоров, так и запоминающих устройств.

При известных пропускной способности управляющего комплекса и структуре возможно вычислить при, кроме того, заданных типов процессоров и известных распределении программных средств и организации хранения как' данных, так и программ, минимальное среднее время пребывания заявок в таком комплексе. Если оно превосходит требуемое, то рекомендуется либо снизить количество запросов путем изменения программ, либо уменьшить время считывания информации, например, применением другого типа ЗУ. Кроме того, возможно просто увеличением количества полнодоступных ЗУ снизить среднее время ожидания. Также возможно ликвидировать временной запас, связанный с неоправданно высокими затратами на аппаратные средства. Однако здесь следует учитывать, что с увеличением коэффициента, использования растет скорость увеличения среднего времени ожидания заявок.

Применение многозвенных структур для организации управляющих комплексов электронных систем коммутации в общем не рекомендуется изгза большой сложности, они могут быть использованы в вышеприведенном случае как двухзвенные. п 5 10 20

ТЛ, мс 9,5 10,5 11,5 пго 13,0 15,0 14,0 18,0 22,0

К 3 3 3 8 4 4 4 5 6

9 0,63 0,70 0,73 0,65 0,75 0,70 0,72 0,72 0,73

А/К, с"-1- 66,67 66,67 66,67 66,67 50,0 оО, 0 50,0 40,0 33 33 р , мс 2,13 3,37 О 9 00 4,19 2,12 4,50 3,08 3,30 3,35

Т, мс 11,62 13,87 17,09 15,19 Го, 12 19,50 17,08 ^ X ^ 30 25,35

7 0,10 0,17 0,23 0,20 0,25 0,35 0,30 0,40 0,47 п 5 10 20

К 3 3 А 4 5 6

0,63 0,70 0,77 0,73 0,65 0,75 0,70 0,72 0,73 сч' мс 0,30 0,50 0,70 0,30 0,50 0,70 0,30 0,50 0,70

Щсч? мс 0,30 2,00 6,00 2,00 2,00 9,00 2,00 6,00 10,00

Т„тт5 мо о ч. 0,30 0,50 0,71 0,30 0,50 0,71 0,30 0,51 0,71

Т0, мс 9,50 10,51 11,53 11,02 13,02 15,09 14,04 18,12 22,20 ир , мс 2,08 3,37 5,61 4,19 ¿3 ^ 4,53 3,08 3,32 2,48

Т, мс 11,59 13,88 17,14 15,21 15,14 19,62 17,12 21,44 24,68

Табл. У.2. Расчет вероятностно-временных характеристик, случай 16., п 5 5 5 10

К 3 3 3 3 4

ЗУ 0,30 0,50 0,70 0,60 1,00

У/Зу, мс 0,06 0,25 0,82 0,45

Тзу , мс 0,36 0,75 I, о2 0,75 пТЗУ , мс 1,82 3,75 7,58 7,50

Т0, мс 9,82 11,75 15,58 15,50 мс 2,15 3,77 7,58 5,90

Т, мс ■ 1,1,97 15,52 23,16 21,40

Табл. У.3. Расчет вероятностно-временных характеристик случай 2. п 5 10 го г г 3 3 4 5

Рзу 0,15 0,25 0,35 0,30 0,33 0,47 0,40 0,50 0,56

Кзу , мс 0,01 0,03 0,07 0,02 0,02 0,06 0,02 0,03 0,05

ТЗУ , мс 0,31 0,53 0,77 0,32 0,52 0,76 0,32 0,53 0,75

Т0> мс 9,54 10,64 11,85 11,23 13,20 15,56 11,19 13,33 15,46

3 3 3 3 4 4 4 5 6

Щ, мс 2,09 3,41 5,76 4,27 2,15 4,70 2,46 2,91 2,36

Т, мс 11,63 14,05 17,61 15,50 15,35 20,34 13,65 16,24 17,82