4.5 Операционная система и распределение ресурсов управляющего устройства

Привет, Вы узнаете о том , что такое операционная сис , Разберем основные их виды и особенности использования. Еще будет много подробных примеров и описаний. Для того чтобы лучше понимать что такое операционная сис , распределение ресурсов управляющего устройства , настоятельно рекомендую прочитать все из категории Телекоммуникационные сервисы и устройства.

операционная сис тема распределяет ресурсы компьютера — время и память, а также регулирует доступ к этим ресурсам. Программное обеспечение станций в сети телекоммуникаций выполняет не только задачи, отражаемые алгоритмами и касающиеся установления соединения и различных задач. Это учитывается при распределении ресурсов управляющего устройства (компьютера) и задачи разбиваются на уровни.

При распределении времени работы компьютера предусматриваются следующие уровни (чем меньше номер уровня, тем выше приоритет при прерывании):

• 1-й (верхний уровень) — ручное вмешательство, которое защищено паролем обслуживающего персонала, имеющего соответствующее право на прерывания;
• 2-й уровень — контрольные функции и функции восстановления работоспособности;
• 3-й уровень — функции, вызываемые периодически по сигналу таймера;
• 4-й уровень — станционные процедуры и процессы.

Наиболее массовыми функциями являются периодические задачи и задачи по обработке вызова. Диаграмма выполнения этих функций показана на рис. 4.9.

Как видно из рисунка, задачи выполнения основных алгоритмов решаются во время, оставшееся от периодически выполняемых задач, которые в телекоммуникационных станциях имеют сравнительно малый период. Например, программа сканирования активизируется через каждые 10 мс (см. "Алгоритмы отдельных функций, выполняемые в станциях с программным управлением" "Алгоритм сканирования").

Поэтому периодические программы необходимо делать быстродействующими или включать в них минимальное число функций. Наилучшим решением является выделение для периодических задач отдельного процессора, который будет работать параллельно с процессором, обрабатывающим соединение.

Рис. 4.9. Диаграмма распределения времени между обычными и периодическими задачами; T — минимальный период выполнения задач

Программное обеспечение АТС строится согласно структурной схеме, пример которой для задач, непосредственно участвующих в обслуживании приборов станции (базовые задачи), показан на рис. 4.10. Эта структурная схема состоит из уровней (на рис. 4.10 показаны два уровня) и является основанием для построения диспетчера задач. Диспетчер распределяет приоритеты задач согласно этой структурной схеме. Сначала распределяются на подсистемы задачи верхнего уровня этой структурной схемы (в этом примере — это обработка вызова, техническое обслуживание и т. д.), затем — задачи внутри каждого уровня этой схемы. Внутри каждой подсистемы имеется свой диспетчер задач, который организует последовательность выполнения программ, оптимизируя очереди и обработку времени заявки.

Пример структурной схемы программного обеспечения станции (базовые задачи) показан на рис. 4.10.

Рис. 4.10. Пример структурной схемы программного обеспечения

Теоретические положения

Чтобы понять идеологию последовательности разработки и исследования предложенного выше программного обеспечения, приведем несколько положений из теории алгоритмов. Об этом говорит сайт https://intellect.icu . Понятие "алгоритм" не имеет строгого математического определения, поэтому является исходным понятием, определяемым неформально. Существует ряд неформальных, но общепринятых определений алгоритма [37, 43, 48,53].

Основное из них таково.

Алгоритм характеризуется следующими свойствами:

1. Дискретность. Алгоритм — описание процесса последовательного построения величин, идущего в дискретном времени, таким образом, что в начальный момент задается исходная конечная система, а в каждый следующий момент — новая система величин, которая получена по определенному закону (программе) из системы величин, полученных в предыдущий момент времени.
2. Детерминированность. Система величин, получаемых в какойто (не начальный) момент времени, однозначно определяется системой величин, полученных в предшествующий момент времени.
3. Элементарность шагов алгоритма. Закон получения последующей системы величин из предшествующей должен быть простым и локальным.
4. Направленность алгоритма. Если способ получения последующей величины не дает результата, то должно быть указано, что надо считать результатом алгоритма.
5. Массовость. Начальная система величин может выбираться из некоторого потенциально бесконечного множества.

Это определение содержит, в свою очередь, понятия, которые сами требуют определения — "величина", "способ", "простой", "локальный".

Единственное оправдание этому определению, приводимое в литературе, — это то, что если специалисты называли что-то алгоритмом, оно обладало указанными свойствами (от программы управления спутниками до описания рецептов поваренной книги).

Кроме того, перечисленные правила позволяют перейти к следующему шагу формализации.

Если алгоритм составлен в соответствии с этими неформальными правилами, то возможно сделать следующий шаг обработки. Входящие в него понятия могут быть перенумерованы, т. е. каждому из них по определенному правилу может быть присвоено число.

Тогда любая алгоритмическая проблема может быть сведена к задаче определения некоторого заданного числа y по заданной системе целочисленных параметров:

x₁, x₂,…., x_n.

Если какой-либо алгоритм может быть сведен к вычислению такой функции, то говорят о наличии вычислимой функции, отображающей данный алгоритм.

Далее существует гипотеза, принятая всеми математиками мира, — тезис Черча. Она утверждает, что класс рекурсивных функций тождественен с классом всюду или частично вычислимых функций.

Рекурсивная функция имеет четкое определение, приведенное ранее, и достаточно исследована в математике [33, 43, 53] .

Такие рассуждения указывают подход к формализации разработки алгоритмического и программного обеспечения. Он состоит в следующих шагах:

1. Разработка алгоритма в соответствии с приведенным выше неформальным определением. Для такой разработки мы использовали автоматный подход и язык SDL.
2. Нумерация всех понятий и переход к вычислимой функции. Переход от вычислимой функции к рекурсивной. Для нумерации мы использовали таблицы ВХОДОВ, ВЫХОДОВ и т. д. (заметим, что в математике есть специальный раздел, посвященный нумерации) и таблицу соответствий для записи функции.
3. Далее возможна математическая обработка функций (оптимизация) в соответствии с их классификацией и применение давно доказанных теорем (таких, как теорема об универсальной программе, теорема об ускорении и т. п.).
4. В заключение следует несложный переход от математической функции к выбранным или заданным языкам реализации (командам и операторам языка программирования, наборам микросхем, контактам реле и другим средствам отображения логических операций).

Этот путь открывает дорогу к использованию типовых функций, как это принято в математике, где линейная функция применяется для описания законов механики (законы Ньютона) и электротехники (закон Ома).

Для рекурсивных функций уже известны следующие типы [53]:

• возвратная рекурсия,
• одновременная рекурсия,
• рекурсия по параметру,
• рекурсия по многим параметрам.

Этот перечень позволяет описать, классифицировать, оптимизировать широкий круг задач, решаемых современными программными средствами. Для тех задач, которые не подпадают под этот перечень, возможно применить табличную запись или построить функции по точкам аналогично тому, как это делается в рядах Фурье.

Краткие итоги

• Все функции управляющих устройств, реализованные в аппаратных средствах, могут быть реализованы программами.
• Основные признаки программного обеспечения коммутационной станции: имеет большой объем, работает в реальном масштабе времени, массовое, отчуждаемое, простое в обслуживании.
• Современное программное обеспечение разрабатывается с помощью объектно-ориентированных систем программирования.
• Основу объектно-ориентированного подхода составляют следующие понятия: объект, атрибут, сообщение (метод), интерфейс объекта, контракт.
• Для построения программного обеспечения, его разработки и эксплуатации во многих приложениях применяется CORBA (Common Object Request Broker Architecture) — Общая архитектура с передачей запросов к объекту через посредника.
• Согласно современной классификации указанная архитектура принадлежит к классу архитектуры "клиент-сервер". Основной особенностью архитектуры CORBA является наличие программной шины ORB (Object Request Broker). ORB "отвечает" за распределение запросов клиента по соответствующими серверам.
• Табличный метод, или метод универсальной программы является одним из методов объектно-ориентированного подхода к программированию.
• Объекты могут быть виртуальными (воображаемыми), которые не существуют реально, но описаны логически и отображаются только в памяти. Одним из таких важных объектов является соединение.
• Соединение представляет динамический объект, состав которого может изменяться в процессе обработки и может быть отображен функцией.
• Функционально объект "соединение" может быть отображен двумя способами: децентрализованным / централизованным.
• Универсальные программы — это программы, которые в некотором смысле реализуют все программы. Она должна уметь кодировать и декодировать номера всех программ, которые могут быть записаны и допустимы на заданном языке программирования.
• Для разработки универсальной программы используется модель конечного автомата. В модели конечного автомата любой алгоритм отражается рекурсивной функцией, которая, в свою очередь, отображается таблицей соответствий. Для этого вводится соответствующая нумерация, отображающая возможные значения операторов.
• Использование таблицы предполагает наличие программной поддержки для минимизации таблиц, минимизации их хранения в памяти, поиска и коррекции.
• Таблица дает возможность разработать программную шину или универсальную программу в указанном математикой смысле, т. е. она позволяет кодировать и декодировать номера алгоритмов, которые могут быть записаны и допустимы на языке SDL.
• Особенностью программного обеспечения устройств телекоммуникаций является необходимость реализации многозадачного режима. Поэтому для обработки вызова применяется понятие глобального состояния и специальный процесс обработки всего потока вызовов.
• Программное обеспечение станций в сети телекоммуникаций выполняет не только задачи, отражаемые алгоритмами и касающиеся установления соединения и различных задач. Это учитывается при распределении ресурсов управляющего устройства (компьютера), и задачи разбиваются на уровни.
• Наиболее массовыми функциями являются периодические задачи. Выполнение основных алгоритмов происходит во время, оставшееся от периодически выполняемых задач, которые в телекоммуникационных станциях имеют сравнительно малый период.
• "Алгоритм" не имеет строгой математической формулировки, поэтому является исходным понятием, определяемым неформально. Алгоритм характеризуется следующими свойствами: дискретность, детерминированность, элементарность шагов, направленность алгоритма, массовость.
• Если алгоритм составлен в соответствии с этими неформальными правилами, то возможно сделать следующий шаг обработки. Входящие в него понятия могут быть перенумерованы, т. е. каждому из них по определенному правилу может быть присвоено число. Это приводит задачу разработки алгоритма к отысканию соответствующей рекурсивной функции.

В заключение, эта статья об операционная сис подчеркивает важность того что вы тут, расширяете ваше сознание, знания, навыки и умения. Надеюсь, что теперь ты понял что такое операционная сис , распределение ресурсов управляющего устройства и для чего все это нужно, а если не понял, или есть замечания, то не стесняйся, пиши или спрашивай в комментариях, с удовольствием отвечу. Для того чтобы глубже понять настоятельно рекомендую изучить всю информацию из категории Телекоммуникационные сервисы и устройства