在本章中，我们将学习电信交换系统和网络的软件体系结构。

为了更好地理解，SPC系统的软件可以分为两类：系统软件和应用程序软件。软件体系结构处理包括语言处理器在内的SPC的系统软件环境。许多功能以及呼叫处理是操作系统的一部分，在该操作系统下可以执行操作和管理功能。

呼叫处理是主要的处理函数，它是面向事件的。在用户线路或中继线上发生的事件将触发呼叫处理。交换中没有按一个连续的处理顺序进行呼叫建立。整个过程与持续几十或几百毫秒的许多基本过程是一致的，许多调用是同时进行的，每个调用都由一个单独的Process处理。流程是一个活动实体，它是正在执行的程序，有时甚至被称为任务。

在多程序环境中进行处理

在本节中，我们将了解多程序环境中的过程。多程序环境中的流程可能是以下其中一项：

• 跑步
• 准备
• 受阻

流程的状态由其当前活动及其执行的流程以及该状态所经历的转换来定义。

• 如果处理器当前正在执行指令，则称进程正在运行。

• 如果下一个运行进程的指令正在等待或一条指令超时，则表示该进程已准备就绪。

• 如果某个进程在等待某个事件发生才能继续进行，则称该进程已被阻止。

下图指示了显示运行，就绪和阻止之间的过渡的过程。

当某些进程处于运行状态时，某些进程将处于就绪状态，而其他进程则被阻塞。准备列表中的过程将根据优先级。阻塞的进程是无序的，它们按照事件等待发生的顺序来解除阻塞。如果某个进程未执行并等待其他指令或资源，则通过将该进程推送到就绪列表来节省处理器时间，并且当其优先级较高时，将不阻塞处理器时间。

过程控制块

进程控制块表示操作系统中的每个进程。 PCB是一种数据结构，其中包含有关该过程的以下信息。

• 流程的当前运行状态

• 处于就绪状态的进程优先级

• CPU调度参数

• 进程中断时，保存CPU的内容

• 内存分配给进程

• 存在进程的详细信息，例如其编号，CPU使用率等。

• 与流程关联的事件和I / O资源的状态

PCB拥有获取CPU时有关下一步要执行的所有处理过程的信息。 CPU寄存器包括一个程序状态字(PSW)，其中包含要执行的下一条指令的地址，当前启用或禁用的中断类型等。

CPU执行某些进程时，当当前正在运行的进程被阻塞或发生触发高优先级进程的事件或中断时，需要切换该进程。这种情况称为“进程切换” ，也称为“上下文切换” 。下图描述了这种中断优先级机制。

如果进程A扫描特定的用户线路并发现空闲，则该进程与该用户建立呼叫。但是，如果另一个进程B要求优先权并同时与同一用户建立呼叫，则这两个进程都需要同时向同一用户发出呼叫，这是不建议的。其他共享表和文件也可能发生类似的问题。

有关交换资源(中继，寄存器等)及其当前利用率的信息以表的形式保存。这些表在需要时由不同的进程共享。当两个或多个进程同时选择同一张表时，就会发生此问题。通过授予对共享表的每个进程的访问权限，可以解决此问题。

资源共享

每当进程使用共享表或任何共享资源时，所有需要相同的其他进程都将保持等待状态。当运行中的进程完成使用资源时，会将其分配给第一个优先的就绪进程，该进程一直处于等待状态。使用共享资源的过程称为互斥。正在访问共享资源的进程被称为在其关键部分或关键区域中。互斥意味着在任何情况下，对于给定的共享资源，只有一个进程可以位于关键区域中。关键部分中的过程编码非常仔细，以确保没有无限循环。这有助于避免进程被阻塞。完成的工作更加准确和高效。这有助于其他正在等待的进程。

如果信号量中的两个进程必须共享一个公共资源，则它们将在一定的时间间隔内被共享。当一个使用资源时，另一个等待。现在，在等待时，为了与另一个同步，它会读取直到那时为止编写的任务。这意味着该进程的状态应为非零，并应继续递增，否则将被发送到阻止列表。阻止列表中的进程彼此堆叠，并被允许根据优先级使用资源。

下图显示了该过程如何工作-

如果信号量中的两个或多个进程无限期地等待资源并且不返回零，则返回到块状态，而其他进程在阻塞状态下等待使用同一资源，而其他任何进程都不能使用该资源而只能等待，例如一个状态称为“死锁状态”。

已经开发了用于防止，避免，检测和恢复死锁的技术。因此，这些内容涵盖了用于切换处理器的操作系统的重要功能。

软件制作

SPC软件的生产非常重要，这是因为其复杂性和软件规模以及较长的使用寿命，可靠性，可用性和可移植性。

软件生产是软件工程的一个分支，处理复杂系统的大型软件的生产和维护中遇到的问题。软件工程的实践分为四个阶段。这些阶段弥补了软件系统的生产。

• 功能规格
• 正式说明和详细规格
• 编码和验证
• 测试与调试

交换系统的应用软件可以分为呼叫处理软件，管理软件和维护软件。交换系统的应用程序软件包使用模块化组织。

随着存储程序控制的引入，订户可以使用许多新的或改进的服务。多种增强服务，例如缩位拨号，已录音的电话呼叫或无拨号电话，空闲时回叫，呼叫转移，运算符应答，电话号码记录，呼叫等待，咨询保持，电话会议，自动警报，STD禁止，恶意呼叫跟踪等都随电话中的这些变化而引入。

多阶段网络

多级网络是为了比Crossbar交换系统更有效地在更多订户之间提供连接而构建的网络。

前面讨论的Crossbar交换网络有一些限制，如下所述-

• 交叉点的数量将是连接站数量的平方，因此，这对于大型交换机来说是昂贵的。

• Crosspoint的故障阻止了与交叉点之间连接的这两个订户的连接。

• 即使所有连接的设备都处于活动状态，也仅利用了很少的交叉点

为了找到解决这些缺点的解决方案，建立了多级空分开关。通过将交叉开关分成较小的单元并将它们互连，可以构建交叉点较少的多级开关。下图显示了一个多级开关的示例。

像上述那样的多级交换所需要的交叉点数量比交叉开关所需要的交叉点数量少。根据上面显示的示例，对于8个(输入)和8个(输出)各种用户(被叫用户和主叫用户)，普通Crossbar网络中所需的Crosspoints将是它们的平方，即64。多级Crossbar网络，只需40个Crosspoints就足够了。如上图所示。在大型多级Crossbar开关中，降低幅度更大。

多级网络的优势

多级网络的优点如下-

• 交叉开关的数量减少了。
• 连接路径的数量可以更多。

多级网络的缺点

多级网络的缺点如下-

• 多级开关可能会导致阻塞。

• 如果增加中间开关的数量或尺寸可以解决该问题，但是成本随之增加。

封锁

阻塞减少了交叉点的数量。下图将帮助您更好地了解阻塞。

在上图中，有4个输入和2个输出，订户1连接到线路3，订户2连接到线路4。红色线表示连接。但是，将会有更多的请求。由于无法建立呼叫，因此无法处理来自订户3和订户4的呼叫请求。

上述块的用户(如上图所示)也面临同样的问题。一次只能连接两个模块。连接两个以上或所有输入都无法完成(这取决于当前输出的数量)。因此，不能同时建立多个连接，这可以理解为呼叫被阻塞。