Hình 1.15. Các hệ thống con trong APZ
APZ được chia thành các hệ thống con, các hệ thống con này gồm hai loại: Các hệ thống con điều khiển (Control subsystems):
Hệ thống con xử lý trung tâm CPS (Central Processor Subsystem): thực hiện các chức năng xử lý mức cao, xử lý dữ liệu và lưu trữ các chương trình cho các khối chức năng trong AXE.
Hệ thống con xử lý vùng RPS (Regional Processor Subsystem): bao gồm các bộ xử lý vùng RP, cĩ nhiệm vụ xử lý các quá trình lặp lại trong AXE.
Hệ thống con bảo dưỡng MAS (Maintenance Subsystem): các chức năng xử lý bảo dưỡng tự động, ví dụ phát hiện và phục hồi lỗi của các bộ xử lý trung tâm.
Hệ thống con quản lý cơ sở dữ liệu DBS (Database Management Subsystem): bao gồm các chức năng xử lý cơ sở dữ liệu cho các ứng dụng AXE.
Các hệ thống con vào/ra (Input/Output subsystems):
Hệ thống con xử lý hỗ trợ SPS (Support Processor Subsystem): chứa hệ thống vận hành để hỗ trợ xử lý file và thơng tin dữ liệu. SPS giao diện với CP và cung cấp các chức năng vận hành và bảo dưỡng được yêu cầu bởi các bộ xử lý hỗ trợ SP.
Hệ thống con máy tính phụ trợ ACS (Adjunct Computer Subsystem): chứa phần mềm cho nền xử lý hỗ trợ (Adjunct Processor platform), nĩ cũng xử lý thơng tin người–máy.
Hệ thống con thơng tin mở OCS (Open Communication Subsystem): hỗ trợ các chuẩn thơng tin khác nhau cho việc truyền dữ liệu giữa các ứng dụng trong AXE và các hệ thống máy tính bên ngồi.
Hệ thống con quản lý file FMS (File Management Subsystem): chứa cả phần cứng và phần mềm. Phần cứng bao gồm các thiết bị như đĩa cứng, đĩa quang để lưu trữ thơng tin file.
Hệ thống con thơng tin người–máy MCS (Man-Machine Communication Subsystem): xử lý thơng tin giữa nhân viên điều hành và hệ thống AXE, thơng tin là các lệnh, các kết quả xuất, cảnh báo…
Hệ thống con thơng tin dữ liệu DCS (Data Communication Subsystem): cung cấp các giao diện vật lý và thơng tin, giao thức cho thơng tin dữ liệu với AXE.
Hệ thống con liên mạng vùng RIP (Regional Inter Networking Subsystem): bao gồm các giao thức như TCP/IP, PPP, UDP, BOOTP, Frame Relay và TFTP cộng với giao diện chuyển mạch nhĩm và các driver Ethernet.
Hệ thống con nền quản lý MPS (Management Platform Subsystem): cung cấp chức năng như WinFiol và các cơng cụ để quản lý hệ thống AXE.
Các hệ thống con như CPS, RPS và MAS cĩ trong tất cả các hệ APZ, cĩ thể được thay đổi phụ thuộc vào hệ APZ. Phần lớn các hệ thống con APZ được tận dụng, khơng cĩ version của DBS, SPS, FMS, DCS, MCS và OCS; chỉ cĩ CPS, MAS và RPS là nâng cấp.
IV. HỆ THỐNG CON BỘ XỬ LÝ TRUNG TÂM (CPS) 1. Chức năng của CPS
Bộ xử lý trung tâm APZ 212 33 được thiết kế với điểm nổi bật là khả năng xử lý cao. Nĩ được sử dụng trong cơ sở chuyển mạch thoại của AXE với nhiều ứng dụng khác nhau cả trong mạng điện thoại cố định và di động. So với các thế hệ trước nĩ (như APZ 212 30), khả năng xử lý của APZ 212 33 tăng 1,7- 2,1 lần về thời gian. Điều này cĩ thể được thực hiện trong phần cứng của bộ xử lý trung tâm bao gồm làm tăng tần số đồng hồ lên 160 MHz trong lõi bộ xử lý.
APZ 212 33 sẽ được sử dụng trong node mạng mới hoặc thay thế thiết bị cũ khi yêu cầu dung lượng tăng. Nếu đang sử dụng APZ 212 30 cĩ thể nâng cấp lên thành APZ 212 33 một cách dễ dàng bằng cách thay thế một vài bo mạch phần cứng.
Tất cả các chức năng phần cứng bộ xử lý trung tâm được mơ tả tương tự như trong APZ 212 30.Khả năng thực thi các chỉ thị nhanh hơn và tần số hoạt động tăng lên 160 MHz được thực thi trong IPU, một phần của hệ thống được giữ lại như hệ thống tần số 80 MHz. Các phần cứng khác được giữ lại một phần.
CPS bao gồm bộ xử lý trung tâm CP ghép đơi và phần mềm để thực thi chương trình quản lý, nạp, phân phối lưu trữ và kiểm tra. Các chức năng của CP là:
• Thực thi chương trình và xử lý dữ liệu: phân phối khả năng xử lý giữa các nhiệm vụ (cơng việc) được thực thi. Các nhiệm vụ được ưu tiên dùng bộ đệm cơng việc, bảng cơng việc, hàng đợi thời gian, và các chức năng về thời gian.
• Thay đổi chức năng (Function change): quản lý việc thay thế, thêm hoặc xố các đơn vị phần mềm trong AXE.
+ Bộ lưu trữ tham chiếu RS (Reference store) chứa các bảng dùng truy nhập PS và DS. DS và RS cĩ thể được kết hợp trên cùng board mạch in PCB.
• Sửa lỗi chương trình: được dùng để sửa lỗi phần mềm ngay lập tức. CP cũng cĩ chức năng chèn và xố các sửa lỗi chương trình.
• Kiểm tra chương trình: cho phép dị tìm các lỗi tín hiệu phần mềm. Nĩ cĩ thể dùng trong nút kiểm tra để kiểm tra phần mềm hoặc trong nút hoạt động để trợ giúp dị tìm các lỗi phần mềm.
• Đo thử quá trình nạp bộ xử lý: dùng để phát hiện lượng tải quá khả năng của bộ xử lý.
• Thống kê bảo dưỡng: tập hợp thơng tin về tình trạng CP và các sự kiện xảy ra trên APZ.
Phần mềm ứng dụng được lưu trữ trong các bộ xử lý trung tâm và được thực thi bởi chúng. Tuy vậy, nhìn từ cấu trúc hệ thống, phần mềm ứng dụng thuộc về APT.
Tuy khơng cĩ nhiều tác động giữa phần mềm APZ và phần mềm APT trong quá trình hoạt động bình thường nhưng trong trường hợp APZ lỗi, ví dụ một khối RP, hoặc trong quá trình thay đổi hoạt động, ví dụ thay đổi kích thước, một số tác động giữa APT và APZ sẽ được thực hiện.
Khi các khối APT khác nhau thơng tin với nhau, thơng tin được xử lý bởi các khối chức năng APZ. Trong các trường hợp như vậy, các khối APZ quản lý đường thơng tin giữa các khối APT và gửi dữ liệu APT theo cả hai hướng mà khơng cần biết nội dung. Ta cĩ thể nĩi rằng các khối APZ đĩng vai trị như một ống dẫn (pipe) cho các khối APT.
Hình 1.16. Cấu trúc phần cứng CPU
Trong quá trình hoạt động bình thường, hai CP hồn tồn giống nhau về phần mềm và chỉ cĩ một điểm khác về phần cứng là MAU thuộc về CP–B mặc dù nĩ hỗ trợ CP-A cũng tốt như CP-B.
Các phần chính của bộ xử lý trung tâm là:
• Khối đơn vị bộ xử lý trung tâm CPU: gồm khối đơn vị xử lý chỉ dẫn IPU và khối đơn vị xử lý báo hiệu SPU.
+ Khối IPU bao gồm 4 khối chức năng là đơn vị xử lý chỉ dẫn (IPC); mạch giám sát và cập nhật (UMC); bộ nhớ chương trình và tham vấn (PRS) và bộ nhớ dữ liệu (DS).
+ Khối SPU bao gồm hai bộ xử lý là SPU master (SMC) và SPU slave (SSC). SPU master cĩ trách nhiệm thơng tin về hướng IPU, cịn SPU slave chịu trách nhiệm về hướng RPH.
• Khối điều khiển bộ xử lý vùng RPH: nối các bus RP với các CP. Nĩ cĩ thể cĩ nhiều cấu hình phần cứng khác nhau cho các RP. Các RP cĩ thể được kết nối nối tiếp hoặc song song. Cùng một lúc cĩ thể cĩ nhiều RP song song và nối tiếp kết nối đến CP.
• Đơn vị bảo dưỡng MAU: cĩ chức năng chính là giám sát các CP và là giao diện đến hệ thống kiểm tra bộ xử lý trung tâm CPT. MAU cũng giám sát các quạt để làm mát phần cứng CP.
• Giao diện bảo dưỡng MAI và đơn vị điều khiển nguồn POWC, khối kiểm sốt nguồn và hiển thị DPC: chức năng chính là giám sát nguồn.
3. Đơn vị xử lý trung tâm (CPU)
Cơng việc của bộ xử lý được chia thành hai phần riêng biệt, là thực thi chỉ dẫn (chương trình) và quản lý cơng việc. Để đáp ứng các vai trị khác nhau này, CPU của APZ 212 được chia thành hai bộ xử lý con là đơn vị xử lý chỉ dẫn IPU và đơn vị xử lý báo hiệu SPU. SPU chịu trách nhiệm quản lý cơng việc, dựa trên logic ưu tiên, trong khi IPU chịu trách nhiệm về thực thi cơng việc.
Như chúng ta biết, tốc độ xử lý của APZ 212 nhanh hơn khoảng 5 lần so với APZ 211, cĩ 2 lý do là :
• Mỗi bộ xử lý cĩ 2 bộ xử lý con, một cho quản lý cơng việc và cái cịn lại để thực thi chương trình thật sự.
• Nhiều cơng việc cĩ thể được thực hiện song song trong bộ xử lý, trong APZ 211 cĩ nhiều chuỗi thực hiện cơng việc nhưng ở APZ 212 chỉ cĩ một chuỗi.
Hình 1.17. So sánh giữa bộ xử lý thơng thường và APZ 212
Chúng ta hãy xem xét cấu trúc của IPU (với SPU cũng tương tự). Một máy tính thơng thường thì bộ xử lý chỉ cĩ duy nhất một bus trung tâm cho đường truyền bên trong, trong khi IPU cĩ đến 3 bus bên trong để truyền dữ liệu.
Để cộng hai số trong một bộ xử lý thơng thường cần 4 giai đoạn:
•Giai đoạn 1: Truyền số từ ơ 1 đến một thanh ghi trong ALU (ALU là một đơn vị trong bộ xử lý, cĩ nhiệm vụ thực hiện các hoạt động số học).
•Giai đoạn 2: Truyền số từ ơ 2 vào một thanh ghi khác trong ALU. •Giai đoạn 3: Cộng 2 số trong ALU.
Trong APZ 212, cả 4 giai đoạn trên đều được thực hiện chỉ trong 1 giai đoạn duy nhất: số từ ơ 1 được gửi trên bus A, đồng thời lúc đĩ số ơ 2 được gửi trên bus B, phép cộng được thực hiện trong ALU, và kết quả sẽ được gửi đi trên bus kết quả (result bus) đến đơn vị yêu cầu.
3.1. Đơn vị xử lý chỉ dẫn (IPU)
Cấu trúc của IPU cũng tương tự như trong APZ 212 30 tuy nhiên tần số hoạt động tăng lên 160 MHz. IPU nhận cơng việc mới và sẵn sàng thực hiện cơng việc từ SPU. Nếu SPU phát hiện ra cơng việc mới cĩ mức ưu tiên lớn hơn cơng việc đang thực thi, cơng việc đang thực thi sẽ dừng lại ngay và cơng việc mới bắt đầu được thực hiện trong IPU.
IPU bao gồm các khối chức năng sau:
IPC: mạch xử lý chỉ dẫn.
UMC: mạch giám sát và cập nhật.
PRS: bộ nhớ chương trình và tham vấn.
DS: bộ nhớ dữ liệu.
3.2 Khối xử lý báo hiệu (SPU)
SPU điều khiển thơng tin CP, gồm các nhiệm vụ điều khiển tất cả các cơng việc trong CPU. SPU đưa ra những cơng việc kế tiếp cho IPU thực hiện và đưa ra độ ưu tiên thích hợp. SPU tích cực bao gồm điều khiển bộ đệm cơng việc, điều khiển RP và quét bảng cơng việc. SPU thơng tin với MAS và hệ thống kiểm tra CP (CPT) để tìm ra lỗi trong đơn vị bảo dưỡng (MAU).
SPU yêu cầu thơng tin tốc độ cao được chia thành hai đơn vị làm việc song song là master unit-slave unit. Những khối này điều khiển bằng vi chương trình và hoạt động với tốc độ bằng một nửa tốc độ của IPU.
Trong giao diện IPU-SPU sự vận chuyển dữ liệu được điều khiển tự động bởi đơn vị phần cứng, tốc độ dữ liệu này bằng với tần số hoạt động của IPU. Nhĩm 5 thanh ghi nhớ (RM) để chuẩn bị chi tiết các cơng việc mới trong giao diện điều khiển thơng tin SPU-IPU.
Hai CP làm việc song song đồng thời và được giám sát bởi MAU. Chức năng chính của khối chức năng MAU là đơn vị bảo dưỡng tự động (AMU) cùng với phần mềm MAU, phần mềm xử lý vùng MAUR và khối xử lý kiểm tra (TPU).
Các chức năng chính của AMU là điều khiển trạng thái của CP sides, điều khiển khơi phục lỗi, mở rộng logic với giao diện xử lý tổng đài (PEI)- chức năng này chỉ thực hiện khi kết nối với phần cứng ngồi.
Kết nối TPU trên cơ sở vi xử lý đối với phần mềm phục chợ cùng với phần mềm MAS. Phần mềm CPT và giao diện thơng tin MAI trong cả hai CP.
AMU điều khiển logic phần cứng trạng thái CP hoạt động và phục hồi CP lỗi.
5. Điều khiển nguồn (POWC) và giao diện bảo dưỡng (MAI)
Board POWC cĩ nhiệm vụ thực hiện các chức năng : • Đăng ký lỗi và báo hiệu lỗi đến MAU.
• Giao diện logic cho các port truy nhập kiểm tra trong CPU. • Logic trạng thái hoạt động CPU.
• Các chức năng phát và chuyển mạch xung đồng hồ. • Các chức năng giám sát và reset chương trình. • Logic cho việc gửi tín hiệu CPT giữa MAU và SPU. • Logic cho việc xử lý ngắt từ CPT và MAU.
• Logic để hỗ trợ truy nhập bộ nhớ trực tiếp trong MAU. • Logic để hỗ trợ ngừng xung đồng hồ trong CPU.
• Giao diện để đọc các bo mạch mạch in ID (hệ thống là một phần cứng tự nhận dạng, nghĩa là nĩ cĩ thể dị tìm các bo mạch được thực hiện trong các magazine. Lệnh DPHIP để xuất thơng tin bo mạch IDS).
• Logic giao diện cho chỉ thị cho phép can thiệp nhân cơng MIA. • Giám sát các quạt và nguồn.
6. Các trạng thái CP
Bộ xử lý trung tâm được ghép đơi để đảm bảo an tồn, được gọi là CP–A và CP–B, hai CP này cĩ trạng thái hoạt động khác nhau phụ thuộc vào trạng thái của tồn hệ thống. Trong quá trình hoạt động bình thường, tức khi khơng cĩ lỗi nghiêm trọng xảy ra hoặc khi nhân viên vận hành khơng can thiệp vào hoạt động của APZ, CP-A ở trạng thái thực thi EX (Executive) và CP-B ở trạng thái hoạt động dự phịng SB-WO (Standby Working).
Hình 1.18. Thơng tin RP song song và nối tiếp
Nếu các RP song song cĩ trong hệ thống, chúng được điều khiển bởi CP EX. CP SB-WO thực hiện cùng cơng việc như CP-EX nhưng nĩ khơng điều khiển các RP song song. Tín hiệu được gửi từ CP SB-WO đến các RP song song nhưng khơng được đọc vào chúng. Chúng chỉ kiểm tra parity để dị tìm lỗi bus RP.
Nếu các RP nối tiếp cĩ trong hệ thống, các RP được điều khiển bởi một CP mà CP này được nối vào nhánh bus RP tích cực. Bình thường tín hiệu RP được gửi và nhận bởi một CP nối vào bus active. Tín hiệu RP nhận được được phân phối đến CP kia qua kết nối chéo giữa các CP.
Hoạt động của hai bộ xử lý trung tâm được tiếp tục so sánh bằng việc gửi dữ liệu trên UMB từ CP EX đến CP SB-WO. Dữ liệu được so sánh để dị tìm lỗi phần cứng CP. Nếu lỗi được phát hiện, trạng thái của hai CP sẽ thay đổi. Trạng thái này thay đổi phụ thuộc vào lỗi ở vị trí CP nào, ví dụ khi cĩ lỗi xảy ra trong CP–A thì CP– B sẽ ở trạng thái thực thi EX và CP–A ở trạng thái dừng SB–HA.
Chú ý rằng việc so sánh cũng sẽ dị tìm lỗi bus RP song song, khi tín hiệu RP song song được gửi đến cả hai CP để so sánh chúng.
Hình 1.19. Các bus CP trong APZ 212
SPU được nối đến RPH qua các bus vịng RPH nối tiếp. RPH là giao diện đến các RP. Để cập nhật và giám sát, SPU và IPU được liên kết đến SPU và IPU tương ứng của CP khác qua bus giám sát và cập nhật UMB (UMB-S và UMB-I). Các bus này ở phía sau mặt máy.
SPU và IPU cũng được nối đến đơn vị bảo dưỡng MAU, sử dụng bus kiểm tra bộ xử lý trung tâm CTB và bus bảo dưỡng tự động AMB. Board để kết nối đến MAU là giao diện bảo dưỡng MAI.
AMB được dùng chủ yếu cho gửi/nhận tín hiệu lỗi đến/từ MAU cũng như gửi các tín hiệu trạng thái hoạt động từ MAU đến hai CP. Khi CP hoạt động bình thường, tức là CP-A là EX và CP-B là SB-WO, MAU ở chế độ bình thường và AMB bị khố, nhằm ngăn lỗi từ MAU (nếu cĩ) ảnh hưởng đến CP (CP khơng cĩ lỗi). Khi một trong hai CP phát hiện ra lỗi, MAU sẽ thơng báo qua AMB, lúc này MAU chuyển trạng thái sang chế độ tích cực. Chỉ trong chế độ tích cực, MAU mới cĩ thể ra lệnh cho các