Структура и режимы работы центрального управляющего устройства ЦУУ

Наиболее широкое распространение получили ЦУУ в коммутационной технике.

Рис. 1.3. Схема 2-х-машинного управляющего комплекса

Для организации согласованной работы ЭУМ по выполнению функций возложенных на ЦУУ необходимо обеспечить информационные связи. Характер организации этих связей определяется режимами работы 2х машинного комплекса. Применяются следующиережимы работ:

- автономный;

- синхронный;

- режим разделения нагрузки.

Для работы в автономном режиме одна из исправных ЭУМ (основная) выполняет возложенные на ЦУУ функции, связанные с обслуживанием всех поступающих вызовов, а другая ЭУМ (резервная) находится в состоянии полной готовности и в любой момент может заменить основную ЭУМ. При этом резервная ЭУМ либо не решает никакие задачи, либо решает контрольные задачи, а основная ЭУМ периодически переписывает из своего ОЗУ информацию о всех соединениях, установленных для обслуженных вызовов в общие с резервной ЭУМ внешние ЗУ.

При выходе из строя основной ЭУМ обслуживание вызовов, о которых имеется информация в ВЗУ продолжается в резервной ЭУМ. Остальные вызовы, находившиеся на обслуживании в основной ЭУМ, в момент ее отказа теряются.

Применение синхронного режима работы комплекса связано с высокими требованиями к достоверности обработки вызовов, вероятность неправильного соединения из-за ошибок при обработке вызова не должно быть больше , а вероятность нарушения установленного соединения не должна быть больше .

При синхронном режиме работы комплекса выполнение указанных требований достигается тем, что обе ЭУМ параллельно обрабатывают один и тот же вызов и на определенных этапах обработки сравнивают полученные результаты.

Все это требует определенной степени синхронности работы 2х машинного комплекса в процессе обработки вызова. Синхронизация работы ЦУУ при параллельной работе может осуществляться разными способами.

При синхронизации комплекса на уровне микрокоманд моментами синхронизации являются моменты обращения ЦПр к основной памяти за командами и данными. В эти моменты времени в каждой ЭУМ сравнивается информация, передаваемая по внутренним интерфейсам обеих ЭУМ.

Реализация синхронного режима работы комплекса обеспечивается наличием в каждой ЭУМ специального устройства сопряжения с другой ЭУМ (УС ЭУМ).

УС ЭУМ содержит генератор тактовых импульсов и схему сравнения, при этом одна из ЭУМ принудительно синхронизирует работу другой ЭУМ от своего генератора тактовых импульсов.

Главная проблема при работе комплексов в синхронном режиме – это организация связи ЭУМ с периферийными устройствами (ПУ) и ВУ. Эта проблема возникает в связи с невозможностью одновременного приема одним ПУ сообщений от 2-х ЭУМ и асинхронным характером работы ВУ.

Обычно эта проблема решается путем разделения 2-х машинного комплекса на активную и пассивную ЭУМ. Активная ЭУМ (ЭУМ А) имеет доступ к ПУ как для приема, так и для передачи информации. Пассивная ЭУМ (ЭУМ В) может только получать информацию от ПУ, одновременно с активной ЭУМ.

Рис. 1.4. Организация связи 2-х-машинного комплекса с ПУ и ВУ при синхронном режиме работы

При работе с ВЗУ (внешним ЗУ) активная ЭУМ или записывает последовательно одну и ту же информацию в одноименные ВЗУ обеих ЭУМ, или считывает нужную информацию из одного ВЗУ соответствующего типа, которая направляется в обе ЭУМ.

При работе с АПД и УВВ используются только соответствующие устройства активной ЭУМ, 2-й комплект этих устройств находится в горячем резерве.

При выходе из строя какого-либо из основных устройств (ЗУ, ЦПр, КВВ) активной ЭУМ, последняя отключается и обработку вызовов продолжает 2-я ЭУМ, которая становится по отношению к ПУ и ВУ активной.

После восстановления работоспособности отключенной ЭУМ для ввода комплекса отключенной ЭУМ в синхронный режим необходимо восстановить идентичность содержимого памяти в обеих ЭУМ. Такое восстановление осуществляется с помощью специальных аппаратных возможностей ЭУМ, то есть адаптера системы канал-канал (АКК).

Главным достоинством синхронного режима работы 2-х машинного комплекса является обеспечение высокой достоверности обработки вызовов. Однако, применение одной из ЭУМ только в качестве устройства, контролирующего правильность работы 2-й ЭУМ не позволяет использовать имеющиеся вычислительные возможности комплексов для обработки большего числа вызовов, чем доступно одной ЭУМ.

Стремление устранить этот недостаток синхронного режима работы привело к появлению комплексов, работающих в режиме разделения нагрузки.

В режиме разделения нагрузки обе ЭУМ управляющего комплекса осуществляют обработку различных вызовов параллельно. При этом они полностью равноправны как по выполняемым функциям, так и по отношению к ПУ и ВУ, то есть они могут обращаться независимо друг от друга к ПУ и ВУ с целью приема и передачи информации.

Рис. 1.5. Организация связи комплекса с ПУ и ВУ при работе в режиме разделения нагрузки

Независимая работа обеих ЭУМ в режиме разделения нагрузки создает конфликтные ситуации при одновременном обращении обеих ЭУМ к одним и тем же ПУ, ЗУ, и к информации в основной памяти каждой ЭУМ о состоянии общедоступных ресурсов ИС. Для исключения подобного рода конфликтов обе ЭУМ работают во времени со сдвигом по фазе. Сдвиг фаз работы ЭУМ выбирается так, чтобы когда одна ЭУМ производит обмен информацией с ПУ, другая ЭУМ обрабатывает ранее принятую от ПУ информацию.

Фазы обмена информацией и ее обработки в каждой ЭУМ могут начаться только по окончании соответствующих фаз во 2й ЭУМ. При этом каждая ЭУМ может принимать и обрабатывать сообщения от всех ПУУ (временное разделение нагрузки) или только от части ПУУ (пространственное разделение нагрузки).

В последнем случае конкретное ПУУ закрепляется за ЭУМ логическим путем с помощью занесения номеров или адресов ПУУ, с которыми может работать данная ЭУМ в ее основную память.

Особенностью режима разделения нагрузки является то, что обслуживание одного и того же вызова на различных этапах может выполняться разными ЭУМ. Это может приводить к непроизводительным потерям машинного времени. Однако, использование режима разделения нагрузки позволяет почти в 2 раза увеличить производительность комплекса по сравнению с синхронным режимом.

Основными недостатками построения ЦУУ в виде 2-х-машинного управляющего комплекса (ДУК) является невозможность наращивания его производительности при расширении емкости узла коммутации и его ограниченная надежность. Эти недостатки ДУК в значительной мере устраняются при построении ЦУУ на базе многопроцессорной ЭУМ.

Рис. 1.6. Один из вариантов структурного построения многопроцессорной ЭУМ

Многопроцессорная ЭУМ состоит из нескольких параллельно работающих ЦПр. Каждый ЦПр выполняет определенный набор функций ЦУУ, по программам, записанным в закрепленном за ним индивидуальном ПЗУ.

Все ЦПр имеют равный доступ к общему ЗУ через внутренний интерфейс ЭУМ, УС ИС и КВВ.

Внутренний интерфейс ЭУМ представляет собой неблокирующий пространственный электронный коммутатор с собственным управлением.

Многопроцессорная ЭУМ может работать в режиме разделения нагрузки или разделения функций между ЦПр.

Режим разделения функций между ЦПр реализуется в многопроцессорной ЭУМ путем записи в индивидуальное ПЗУ ЦПр соответствующего набора программ и установления необходимых для их выполнения связей между ЦПр, общими ОЗУ и ПЗУ, УС ИС и КВВ.

В многопроцессорной ЭУМ разделение нагрузки между ЦПр осуществляется путем организации их асинхронной независимой работы с использованием на уровне внутреннего интерфейса ЭУМ определенных методов управления доступом к общим ресурсам.