Ng−êi so¹n: NguyÔn Duy NhËt ViÔn
Bµi gi¶ng m«n Tæng ®µi ®iÖn tö
Tran
g
3.1
Ch−¬ng 3
Kü thuËt ®iÒu khiÓn
I. Tæng quan :
§èi víi c¸c tæng ®µi ®iÖn c¬, c¸c chøc n¨ng b¸o hiÖu, xö lý cuéc gäi, tÝnh c−íc...®−îc
thùc hiÖn dùa vµo c¸c sè liÖu ®−îc ghi trªn c¬ së ®Êu nèi cøng c¸c m¹ch víi c¸c phÇn tö
logic. Nhê sù ho¹t ®éng cña c¸c tiÕp ®iÓm r¬le mµ c¸c chøc n¨ng logic ®Þnh tr−íc ®−îc thùc
hiÖn, nh− vËy, khi cÇn ph¶i thay ®æi sè liÖu hoÆc ®−a sè liÖu míi bæ sung ®Ó thay ®æi qu¸
tr×nh ®iÒu khiÓn hoÆc thay ®æi c¸c nghiÖp vô thuª bao th× cÇn ph¶i thay ®æi c¸ch ®Êu nèi
cøng. ViÖc ®ã lµ rÊt bÊt tiÖn, cã khi kh«ng thùc hiÖn ®−îc.
§èi víi tæng ®µi ®iÖn tö sè SPC, mét sè bé vi xö lý ®−îc dïng ®Ó ®iÒu khiÓn c¸c chøc
n¨ng cña tæng ®µi. ViÖc ®iÒu khiÓn ®−îc thùc hiÖn th«ng qua viÖc thi hµnh mét lo¹t c¸c lÖnh
ghi s½n trong bé nhí. Tr×nh tù thùc hiÖn thao t¸c chuyÓn m¹ch ®−îc l−u trong m¹ch nhí d−íi
d¹ng lÖnh ch−¬ng tr×nh sau ®ã thùc hiÖn thao t¸c chuyÓn b»ng c¸ch kÝch ho¹t c¸c m¹ch c¬
së nhiÒu lÇn. V× vËy, c¸c sè liÖu trùc tiÕp thuéc tæng ®µi nh− c¸c sè liÖu vÒ hå s¬ thuª bao,
c¸c b¶ng phiªn dÞch ®Þa chØ, c¸c th«ng tin vÒ t¹o tuyÕn, tÝnh c−íc, thèng kª c¸c cuéc
gäi...®−îc l−u tr÷ l¹i trong bé nhí nh− ®¬n vÞ b¨ng tõ, ®¬n vÞ ®Üa tõ. C¸c ch−¬ng tr×nh ®iÒu
khiÓn trong c¸c bé xö lý ®iÒu khiÓn c¸c thiÕt bÞ cña tæng ®µi nh− ngo¹i vi thuª bao, ngo¹i vi
b¸o hiÖu, tr−êng chuyÓn m¹ch, ngo¹i vi trao ®æi ng−êi-m¸y, thiÕt bÞ tÝnh c−íc...còng ®−îc l−u
tr÷ l¹i trong c¸c bé nhí. C¸c sè liÖu vµ ch−¬ng tr×nh nµy cã thÓ bæ sung, söa ®æi hoÆc thay
thÕ mét c¸ch dÔ dµng th«ng qua c¸c thiÕt bÞ giao tiÕp ng−êi m¸y nh− bµn phÝm vµ m¸y vi
tÝnh. §iÒu nµy t¹o kh¶ n¨ng linh ho¹t cao trong qu¸ tr×nh ®iÒu hµnh tæng ®µi.
• Yªu cÇu phÇn cøng vµ phÇn mÒn ®iÒu khiÓn :
Tæng ®µi ®iÖn tö sè SPC ®−îc ®iÒu khiÓn bëi c¸c bé xö lý vµ c¸c ch−¬ng tr×nh, c¸c
ch−¬ng tr×nh ph¶i cã tÝnh th«ng minh thËt sù vµ c¸c bé xö lý ph¶i cã kh¶ n¨ng ®¸p øng ®Ó
thùc hiÖn c¸c chøc n¨ng ®iÒu khiÓn.
• Xö lý d÷ liÖu trong thêi gian thùc :
VÝ dô : Mét ng−êi ®ang l¸i xe víi mét ®é an toµn giao th«ng cao th× mäi gi¸c quan,
suy nghÜ cña anh ta ®Òu tËp trung vµo viÖc l−u th«ng trªn ®−êng. TÊt c¶ c¸c biÕn cè, sù kiÖn
x¶y ra trªn ®−êng ®Òu ®−îc anh ta ghi nhËn vµ xö lý trong ®Çu ®Ó cã nh÷ng thao t¸c thÝch
hîp nhÊt trong tøc th×. Sù x¸c ®Þnh c¸c t×nh huèng giao th«ng, xö lý vµ quyÕt ®Þnh thao th¸c,
thùc hiÖn c¸c thao t¸c Êy ngay lËp tøc gäi lµ xö lý thêi gian thùc.
Trong tæng ®µi còng ®ßi hái nh− vËy, tøc lµ ph¶i ®iÒu khiÓn theo thêi gian thùc nh−ng
tèc ®é nhanh h¬n nhiÒu lÇn. Hµng tr¨m ngµn thao t¸c trªn mét gi©y ph¶i ®−îc thùc hiÖn. §Æc
®iÓm cña c¸c thao t¸c nµy lµ th−êng ®¬n gi¶n vµ cã tÝnh ®¬n ®iÖu nh− : quÐt tÊt c¶ c¸c
®−êng d©y thuª bao, trung kÕ ®Ó x¸c ®Þnh tÝn hiÖu nhÊc m¸y . Tuy nhiªn vÉn cã mét sè thao
t¸c lµ phøc t¹p nh− chän ®−êng dÉn trong chuyÓn m¹ch ®Ó thiÕt lËp cuéc gäi, b¶o d−ìng …
Ng−êi so¹n: NguyÔn Duy NhËt ViÔn
Bµi gi¶ng m«n Tæng ®µi ®iÖn tö
Tran
g
3.2
II. CÊu tróc phÇn cøng hÖ thèng ®iÒu khiÓn tæng ®µi SPC :
II.1. CÊu tróc chung :
II.1.1.
S¬ ®å khèi :
H×nh 3-1 : CÊu tróc chung hÖ thèng ®iÒu khiÓn.
II.1.2.
Chøc n¨ng :
• Bé ph©n phèi lÖnh :
Ph©n phèi lÖnh thÝch hîp ®Ó thùc thi trªn c¬ së c¸c lo¹i thiÕt bÞ ngo¹i vi chuyÓn m¹ch,
thø tù −u tiªn cña chóng vµ th«ng tin ®−a vµo. Nã ®−a tíi bé nhí ch−¬ng tr×nh ®Þa chØ lÖnh
cÇn thiÕt ph¶i xö lý theo nguyªn t¾c “gãi ®Öm”, tøc lµ, trong thêi gian thùc thi lÖnh nµy th× ®Þa
chØ lÖnh tiÕp theo ®· ®−îc ghi tíi bé nhí ch−¬ng tr×nh. Ngoµi ra, c¸c sè liÖu cÇn thiÕt liªn
quan ®Õn tõng lÖnh còng ®−îc gëi ®i tõ ®©y ®Õn bé nhí sè liÖu va phiªn dÞch.
• Bé ghi ph¸t lÖnh :
Lµm nhiÖm vô ghi ®Öm c¸c lÖnh cÇn thùc hiÖn.
• Bé nhí ch−¬ng tr×nh :
NhiÖm vô ghi l¹i tÊt c¶ c¸c ch−¬ng tr×nh cÇn thiÕt cho nhiÖm vô ®iÒu khiÓn mµ nã
®¶m nhËn. Bé nhí nµy th−êng cã cÊu tróc kiÓu ROM. C¸c ch−¬ng tr×nh nµy cã thÓ lµ ch−¬ng
tr×nh xö lý gäi hoÆc b¶o d−ìng vËn hµnh.
• Bé nhí sè liÖu vµ phiªn dÞch :
Ghi l¹i c¸c lo¹i sè liÖu cÇn thiÕt phôc vô cho qu¸ tr×nh thùc hiÖn lÖnh. Ngoµi nh÷ng
sè liÖu nh− thuª bao, trung kÕ... ë c¸c hÖ thèng xö lý trong tæng ®µi ®iÖn tö nh− xö lý ®iÒu
hµnh vµ b¶o d−ìng (OMP) cã bé nhí sè liÖu phôc vô c«ng viÖc ®iÒu hµnh vµ b¶o d−ìng, bé
xö lý chuyÓn m¹ch th× cã c¸c bé nhí sè liÖu phiªn dÞch, t¹o tuyÕn ®Ó ghi l¹i c¸c b¶ng tr¹ng
Bé ph©n phèi lÖnh
Ghi ph¸t lÖnh Ghi ph¸t thao t¸c
Bé nhí ch−¬ng tr×nh Bé nhí sè liÖu vµ
phiªn dÞch
ThiÕt bÞ giao tiÕp vµo ra
Vµo
Ra
Tõ c¸c thiÕt bÞ cÇn ®iÒu khiÓn ®−a tíi
§Þa chØ lÖnh tiÕp theo
§Þa chØ
vµo ra
§Þa chØ sè liÖu
Ng−êi so¹n: NguyÔn Duy NhËt ViÔn
Bµi gi¶ng m«n Tæng ®µi ®iÖn tö
Tran
g
3.3
th¸i tuyÕn nèi, hå s¬ thuª bao...d−íi d¹ng b¸n cè ®Þnh.Ngoµi c¸c bé nhí nµy, cßn cã c¸c bé
nhí t¹m thêi, nã chØ ghi l¹i c¸c sè liÖu cÇn thiÕt cho qu¸ trinh xö lý gäi, vÝ dô sè liÖu vÒ ®Þa chØ
thuª bao, sè liÖu vÒ tr¹ng th¸i thuª bao bËn hay rçi. C¸c sè liÖu nµy thay ®æi trong qu¸ tr×nh
xö lý cuéc gäi.
• Bé ghi ph¸t thao t¸c :
Lµm nhiÖm vô thùc thi c¸c thao t¸c logic vµ sè häc theo c¸c lÖnh vµ sè liÖu thÝch hîp
®Ó ®−a c¸c lÖnh ®iÒu khiÓn t−¬ng øng, qua thiÕt bÞ giao tiÕp vµo ra tíi ngo¹i vi ®iÒu khiÓn
nÕu lÖnh nµy chØ thÞ tíi kÕt qu¶ c«ng viÖc. Trong tr−êng hîp c¸c lÖnh sau khi thùc thi ë ®©y
cÇn ph¶i thùc hiÖn c¸c lÖnh tiÕp theo ®Ó phôc vô mét c«ng viÖc th× bé ghi ph¸t thao t¸c
chuyÓn yªu cÇu xö lý tiÕp theo tíi bé ph©n phèi lÖnh vµ chuyÓn kÕt qu¶ tíi bé nhí sè liÖu
nÕu cÇn thiÕt.
• ThiÕt bÞ giao tiÕp vµo ra :
Lµm nhiÖm vô ®Öm vµ chuyÓn c¸c th«ng tin tõ thiÕt bÞ ngo¹i vi vµo bé nhí ®iÒu khiÓn
vµ chuyÓn lÖnh tõ bé nhí ®iÒu khiÓn tíi thiÕt bÞ ngo¹i vi.
II.1.3.
Nguyªn lý lµm viÖc :
Tæng ®µi sè SPC th−êng cã cÊu tróc ®iÒu khiÓn ph©n bè vµ do ®ã cã nhiÒu bé xö lý,
tuy cã kh¸c nhau vÒ chøc n¨ng xö lý, c«ng suÊt vµ l−u l−îng nh−ng chóng ®Òu cã cÊu tróc
tæng qu¸t nh− trªn.
§Ó thùc hiÖn mét thao t¸c ®iÒu khiÓn, thiÕt bÞ ®iÒu khiÓn nhËn th«ng tin tõ thiÕt bÞ
ngo¹i vi th«ng qua thiÕt bÞ vµo ra tíi bé phËn ph©n phèi lÖnh. C¨n cø vµo tõng c«ng viÖc cô
thÓ vµ møc −u tiªn cña nã mµ bé phËn ph©n phèi lÖnh ®−a ®Þa chØ cÇn thiÕt tíi bé nhí
ch−¬ng tr×nh. T¹i ®©y, ch−¬ng tr×nh cÇn thùc hiÖn ®−îc gäi ra tõ bé ghi ph¸t ®Öm. Th«ng
th−êng, khi mét lÖnh ®−îc gäi ra vµ ghi vµ bé ghi ph¸t lÖnh th× ®Þa chØ lÖnh tiÕp theo ®· ®−îc
chuyÓn giao tíi bé nhí ch−¬ng tr×nh. Khi lÖnh l−u ë bé ghi ph¸t lÖnh chuyÓn tíi bé ghi ph¸t
thao t¸c th× lÖnh øng víi ®Þa chØ võa l−u sÏ ®−îc ®−a ®Õn bé ghi ph¸t lÖnh vµ ®Þa chØ cña lÖnh
tiÕp theo l¹i ®−îc chuyÓn ®Õn bé nhí ch−¬ng tr×nh. Qu¸ tr×nh cø tiÕp tôc nh− vËy.
§ång thêi víi viÖc ®−a ®Þa chØ tíi bé nhí ch−¬ng tr×nh, bé ph©n phèi lÖnh còng ®−a
®Þa chØ sè liÖu kÌm theo cho lÖnh ®ã tíi bé nhí sè liÖu. Khi lÖnh ®−îc ®−a tíi bé ghi ph¸t
thao t¸c th× sè liÖu t−¬ng øng còng ®−îc ®−a tíi ®©y. T¹i ®©y lÖnh ®−îc thùc thi vµ kÕt qu¶ lµ
mét th«ng sè ®iÒu khiÓn ®−îc ®−a ra. Th«ng sè logic nµy nÕu lµ kÕt qu¶ cña mét c«ng viÖc
xö lý th× nã ®−îc chuyÓn tíi thiÕt bÞ ngo¹i vi thùc hiÖn c«ng viÖc. NÕu ch−a ph¶i lµ mét kÕt
qu¶ c«ng viÖc th× th«ng sè nµy ®−îc ghi l¹i ë bé nhí sè liÖu cho lÖnh sau vµ th«ng b¸o viÖc
nµy cho bé ph©n phèi lÖnh. Bé ph©n phèi lÖnh sÏ quyÕt ®Þnh tiÕp tôc thùc hiÖn lÖnh tiÕp theo
®Ó hoµn thµnh c«ng viÖc hay t¹m dõng v× ch−a ®ñ sè liÖu cÇn thiÕt.
II.2. C¸c lo¹i cÊu tróc ®iÒu khiÓn:
Tuú theo dung l−îng vµ ph−¬ng thøc ®iÒu khiÓn ®−îc ph©n bè ë c¸c cÊp ®iÒu khiÓn
kh¸c nhau mµ bé ®iÒu khiÓn trung t©m cã thÓ sö dông lµ ®¬n xö lý hay ®a xö lý.
Ng−êi so¹n: NguyÔn Duy NhËt ViÔn
Bµi gi¶ng m«n Tæng ®µi ®iÖn tö
Tran
g
3.4
II.2.1.
CÊu tróc ®iÒu khiÓn ®¬n xö lý :
Toµn bé ho¹t ®éng cña tæng ®µi ®−îc ®iÒu khiÓn b»ng mét bé xö lý duy nhÊt. Do ®ã
khi bé vi xö lý nµy bÞ háng th× dÉn ®Õn sù ngõng lµm viÖc cña toµn bé hÖ thèng. §Ó n©ng cao
®é tin cËy cÇn ph¶i cã hÖ thèng dù phßng. Liªn l¹c gi÷a khèi vi xö lý víi c¸c module cña tæng
®µi b»ng ®−êng truyÒn sè liÖu riªng.
Bé xö lý liªn l¹c víi ®iÒu khiÓn ngo¹i vi b»ng 2 lo¹i bus : th«ng tin vµ ®iÒu khiÓn. Bus
®iÒu khiÓn bao gåm bus ®Þa chØ, bus ®iÒu khiÓn th«ng b¸o. Bé xö lý nµy can thiÖp vµo mäi
giai ®o¹n thiÕt lËp cuéc gäi vµ mçi cuéc gäi ph¶i xö lý qua nã nhiÒu lÇn tr−íc khi kÕt thóc.
• ¦u ®iÓm :
§¬n gi¶n, can thiÖp vµo tæng ®µi chØ ë mét vÞ trÝ, thùc hiÖn c¸c chøc n¨ng cè ®Þnh
trong suèt thêi gian ho¹t ®éng cña tæng ®µi.
• Nh−îc ®iÓm :
PhÇn mÒm phøc t¹p, ph¶i dïng nhiÒu lÖnh ng¾t, kh«ng cã kh¶ n¨ng më réng dung
l−îng tæng ®µi, chØ thÝch hîp tæng ®µi dung l−îng nhá.
H×nh 3-2 : CÊu tróc ®¬n xö lý.
II.2.2.
CÊu tróc ®a xö lý :
PhÇn lín, c¸c tæng ®µi dung l−îng ;lín ngµy nay ®Òu sö dông cÊu tróc ®a xö lý. Nã
kh¾c phôc nh÷ng nh−îc ®iÓm cña ®¬n xö lý, tuy nhiªn viÖc t−¬ng thÝch g÷a c¸c bé xö lý lµ
gÆp khã kh¨n.
XÐt vÒ mÆt vÞ trÝ, ta cã thÓ ph©n lo¹i nh− sau :
• §iÒu khiÓn tËp trung :
C¸c bé xö lý cã còng mét cÊp ®é, vai trß cña chóng lµ nh− nhau. Häat ®éng cña c¸c
bé xö lý ®−îc ®iÒu khiÓn bëi bé ®iÒu khiÓn phèi hîp ho¹t ®éng. Mçi bé xö lý cã bé nhí riªng.
C¸c bé xö lý lµm viÖc theo kiÓu ph©n chia t¶i ®éng, nghÜa lµ l−u l−îng cña mçi bé xö
lý kh«ng cè ®Þnh vµ mçi bé xö lý ®¶m nhiÖm toµn bé qu¸ tr×nh cña c¸c cuéc gäi do nã xö lý.
Do ®Æc ®iÓm tËp trung nªn viÖc ®iÒu khiÓn toµn bé ho¹t ®éng cña tæng ®µi phô thuéc
yÕu tè thêi gian (thêi gian ¶nh h−ëng trùc tiÕp ®Õn dung l−îng).
• ¦u ®iÓm :
Memory
I/OBé xö lý
§iÒu khiÓn ngo¹i vi
Giao tiÕp
®Çu cuèi Tr−êng
chu
y
Ón
Ng−êi so¹n: NguyÔn Duy NhËt ViÔn
Bµi gi¶ng m«n Tæng ®µi ®iÖn tö
Tran
g
3.5
- TËn dông hÕt n¨ng suÊt.
- Trao ®æi gi÷a c¸c bé xö lý lµ nhá nhÊt.
• Nh−îc :
- Mçi bé xö lý lµm hÕt c«ng viÖc cña tæng ®µi, nªn cÇn rÊt nhiÒu lÖnh ng¾t, vµ trong
bé nhí cÇn l−u tr÷ c¸c läai phÇn mÒm cho bé xö lý .Do ®ã, nã rÊt Ýt ®−îc ¸p dông hoÆc chØ
®−îc ¸p dông mét phÇn.
H×nh 3-3 : §iÒu khiÓn tËp trung.
• §iÒu khiÓn ph©n t¸n :
H×nh 3-4 : §iÒu khiÓn ph©n t¸n.
Trong ®iÒu khiÓn ph©n t¸n lu«n tån t¹i mét bé xö lý trung t©m gäi lµ Master, gi¶i
quyÕt nh÷ng nhiÖm vô cã tÝnh chÊt chung cña hÖ thèng vµ uû nhiÖm 1 sè nhiÖm vô cã tÝnh
chÊt bé phËn cho xö lý s¬ bé.
§é phøc t¹p vµ t¶i ®iÒu khiÓn trung t©m cã thÓ ®−îc c¶u thiÖn nÕu kh«ng cÇn xö lý
nh÷ng vÊn ®Ò ®¬n gi¶n hoÆc kh«ng yªu cÇu vÒ thêi gian mµ chóng ®−îc cung cÊp nh÷ng sè
liÖu ®· ®−îc xö lý s¬ bé. ViÖc xö lý s¬ bé thùc hiÖn theo nhiÒu cÊp.
C¸c bé xö lý thùc hiÖn nh÷ng chøc n¨ng ®¬n gi¶n hoÆc kh«ng quan träng ë vÊn ®Ò
thêi gian th× ®−îc ®Æt ë cÊp thÊp nhÊt cña cÊu tróc. Chóng cã nhiÖm vô chuyÓn th«ng tin cÇn
thiÕt sö dông cho viÖc xö lý ë cÊp cao h¬n. VÞ trÝ cao nhÊt lµ ®¬n vÞ xö lý trung t©m.
Nh÷ng c¬ së c¨n cø ®Ó ph©n chia chøc n¨ng ë c¸c cÊp xö lý rÊt kh¸c nhau. Trong
®iÖn tho¹i ®é phøc t¹p vµ tÇn suÊt cña c¸c chøc n¨ng ®iÒu khiÓn thay ®æi trong ph¹m vi
réng. (Mèi quan hÖ gi÷a tÇn suÊt vµ ®é phøc t¹p ®−îc biÓu diÔn nh− h×nh 3-5).
XLTT
XLSB1XLSB1XLSB1
XLSB2XLSB2XLSB2
Memory
chun
g
I/O
§iÒu khiÓn phèi hîp ho¹t ®éng
§iÒu khiÓn n
g
o
¹
i vi
M1
P1
Mn
Pn
M¹ng chuyÓn
m¹ch
Giao tiÕp thuª
bao & trung kÕ