[科普中国]-资源分配控制设备

简介

资源分配控制设备是指软件资源和硬件资源的分配进行控制的设备。和一般设备组成差不多。资源分配控制设备一般由设备控制器、设备控制表以及设备驱动程序组成。资源分配控制设备是为了更好地提高设备的利用率、充分利用系统资源以及使CPU更好地专注于数据处理工作。为了达到资源分配控制功能，资源分配控制设备一般会采取一些控制策略。

设备控制器设备控制器是计算机中的一个实体，其主要职责是控制一个或多个I/O设备，以实现I/O设备和计算机之间的数据交换。它是CPU与I/O设备之间的接口，它接收从CPU发来的命令，并去控制I/O设备工作，以使处理机从繁杂的设备控制事务中解脱出来。

设备控制器是一个可编址的设备，当它仅控制一个设备时，它只有一个唯一的设备地址；若控制可连接多个设备时，则应含有多个设备地址，并使每一个设备地址对应一个设备。

设备控制器的复杂性因不同设备而异，相差甚大，于是可把设备控制器分成两类：一类是用于控制字符设备的控制器，另一类是用于控制块设备的控制器。在微型机和小型机中的控制器，常做成印刷电路卡形式，因而也常称为接口卡，可将它插入计算机。有些控制器还可以处理两个、四个或八个同类设备1。

设备驱动程序设备驱动程序通常又称为设备处理程序，它是 I/O 进程与设备控制器之间的通信程序，又由于它常以进程的形式存在，故以后就简称之为设备驱动进程。其主要任务是接收上层软件发来的抽象 I/O 要求，如 read 或 write 命令，在把它转换为具体要求后，发送给设备控制器，启动设备去执行；此外，它也将由设备控制器发来的信号传送给上层软件。由于驱动程序与硬件密切相关，故应为每一类设备配置一种驱动程序；有时也可为非常类似的两类设备配置一个驱动程序。例如，打印机和显示器需要不同的驱动程序，但 SCSI 磁盘驱动程序通常可以处理不同大小和不同速度的多个 SCSI 磁盘， 甚至还可以处理 SCSI CD-ROM。

设备控制表(DCT)系统为每一个设备都配置了一张设备控制表， 用于记录本设备的情况。设备控制表中，除了有用于指示设备类型的字段 type 和设备标识字段 deviceid 外，还应含有下列字段：

(1) 设备队列队首指针。凡因请求本设备而未得到满足的进程，其 PCB 都应按照一定的策略排成一个队列，称该队列为设备请求队列或简称设备队列。其队首指针指向队首PCB。在有的系统中还设置了队尾指针。

(2) 设备状态。当设备自身正处于使用状态时，应将设备的忙/闲标志置“1” 。若与该设备相连接的控制器或通道正忙，也不能启动该设备，此时则应将设备的等待标志置“1” 。

(3) 与设备连接的控制器表指针。该指针指向该设备所连接的控制器的控制表。在设备到主机之间具有多条通路的情况下，一个设备将与多个控制器相连接。此时，在 DCT 中还应设置多个控制器表指针。

(4) 重复执行次数。由于外部设备在传送数据时，较易发生数据传送错误，因而在许多系统中，如果发生传送错误，并不立即认为传送失败，而是令它重新传送，并由系统规定设备在工作中发生错误时应重复执行的次数。在重复执行时，若能恢复正常传送，则仍认为传送成功。仅当屡次失败，致使重复执行次数达到规定值而传送仍不成功时，才认为传送失败。

控制策略在不同的条件下为达到特定的目的要采取的不同的控制规则或对策，这种规则或对策就叫做控制策略。

分散控制一种由若干分散的控制器或决策者、操作者共同完成大系统的总控制目标的控制方式。与集中控制不同，分散控制有其特点，就是所谓非经典信息模式，即信息分散，控制分散，各局部控制器之间不能相互通信，或只能进行部分的，有延时、噪声、信息丢失的相互通信。这样，集中控制理论中常规方法的使用遇到困难。

在分散控制中，整个被控制对象或过程的控制任务由几个独立的分散控制器共同完成。各控制器没有上下级从属关系，每个分散控制器只能获得大系统的部分信息，也只能对大系统进行局部控制，完成它所分担的控制任务。为了协调，需要横向信息流，即各分散控制之间的相互通信2。

最优控制最优控制是控制技术的一个重要的发展方向，其主要解决的问题，可以概括为两个方面：其一，是利用最优控制的方法，寻找系统的最优设定值或最优的工作状态；其二，是利用计算机，设计相应的控制器，保证系统能够稳定地工作在最优的状态下。

最优控制的缺陷是其要涉及到复杂的数学运算，需要精确的数学模型，所以尽管最优控制理论的研究，已经达到了相当高的水平，但在实际工程中的应用的范围还是比较窄，所以在选择这种控制策略时必须要是在能够建立精确地数学模型并能够处理复杂数据的前提之下但随着计算机性能的不断提高，基于高速数据处理能力计算机的最优控制会有越来越广泛的应用。

.自适应控制自适应控制（Adaptive control）也称为适应控制，是一种对系统参数的变化具有适应能力的控制方法。在一些系统中，系统的参数具有较大的不确定性，并可能在系统运行期间发生较大改变。比如说，客机在作越洋飞行时，随着时间的流逝，其重量和重心会由于燃油的消耗而发生改变。虽然传统控制方法（即基于时不变假设Non-Time-Variant Assumption的控制方法）具有一定的对抗系统参数变化的能力，但是当系统参数发生较大变化时，传统控制方法的性能就会出现显著的下降，甚至产生发散。

需要注意区别的是，虽然同样是为对抗系统参数的不确定性和时变性而设计的，自适应控制与鲁棒控制有着本质区别。鲁棒控制是采用过大的控制量来保证受控对象的状态向收敛方向移动。其优点是，只要参数的改变程度处在控制器的设计范围之内，系统就能保持稳定。而缺点在于，过大的控制量会导致系统发生“抖动”（Chattering），从而导致系统跟踪精度有限或驱动机构磨损加剧。而自适应控制则是通过逐步逼近系统特性来保证跟踪精度，其缺点是，在开始阶段不一定能保证稳定，而且往往需要运行一段时间才能实现精确跟踪输入量。其优点是在正常运行时系统可以比较平稳地实现精确跟踪。

一种资源分配控制设备通常，在移动通信系统，包括符合3GPP(第三代移动通信合作伙伴计划)标准的系统中，已经实现了无线接入网络(radio access network，以后简称为“RAN”)与异步传输模式(asynchronous transfer mode，以后简称为“ATM”)网络之间的连接。而且，使用IPv4或IPv6作为通信协议的计算机互联网络的IP网络和通过ATM实现的网络之间的连接，也已获得尝试。

然而，还未实现在RAN和IP网络之间作为异构网络连接的连接。这两种网络连接之间的连接。已经实现了或在有限范围内尝试了同构网络之间的连接以及异构网络之间的连接，并有可能通过当前技术实现RAN和IP网络之间的连接。这样，必须对通信资源进行管理，以便能保持RAN和IP网络之间收/发通信数据格式的兼容。

一种连接至无线接入网络和IP网络的资源分配控制设备，其中，所述无线接入网络具有连接有移动台的基站收发信机和连接至所述基站收发信机的基站控制器，所述资源分配控制设备包括：对应装置，将用于所述移动台与所述基站收发信机之间通信的无线接入信道、和用于所述无线接入网络与所述IP网络之间通信的收/发端口相对应；存储装置，用于存储关于所述对应的无线接入信道与收/发端口的信息；和分配/指派装置，基于所述对应的无线接入信道与收/发端口的信息，将所述无线接入信道和所述收/发端口之中的一方分配或指派给另一方。