2.2. Составные коммутаторы
Простые коммутаторы имеют ограничения по числу входов и выходов, а пространственные, кроме того, требуют для своего построения большого объёма оборудования.
Основной принцип построения коммутаторов с большим числом входов и выходов — создание сложного коммутатора из совокупности коммутаторов с меньшим числом входов и выходов путем объединения этих коммутаторов линиями "точка-точка", что снижает требования к размножению входов.
Объем оборудования составного коммутатора меньше, чем у прямоугольного коммутатора с теми же количествами входов и выходов. Однако эти коммутаторы имеют задержку, пропорциональную числу каскадов (числу простых коммутаторов, которые сигнал проходит от входа до выхода составного коммутатора).
2.2.1. прямоугольные коммутаторы 2х2.
Как правило, составные коммутаторы строятся из прямоугольных коммутаторов 2х2 с двумя входами и двумя выходами. Эти коммутаторы имеют два состояния: прямое пропускание с соответствующих входов на выходы и перекрестное пропускание. На рис. 3.7 приведена функциональная схема коммутатора 2х2.
Тонкие линии представляют 1-битовые управляющие линии, двойные линии представляют входящие и выходящие информационные линии. Функционирование блока коммутации данных определяется значением переменной X, вырабатываемой в блоке управления. Если Х=1, то выполняется перекрестное соединение, если Х=0, то прямое соединение.
Блок управления вырабатывает сигнал Х и производит арбитраж запросов двух входов, если они желают соединиться с одним и тем же выходом. Запрос r0 или r1 воспринимается на соответствующем входе, если есть сигнал 1 на соответствующей линии запроса r0 или r1 соответственно. При этом, если управляющее число d0 или d1 равно 0, то вход коммутируется на верхний выход, а если управляющее число равно 1, то на нижний.
В случае конфликта предпочтение отдается запросу r0 и вырабатывается сигнал занятости b1. Сигнал занятости передается источнику, инициировавшему конфликт.
Отметим два важных свойства коммутаторов 2х2:
1) если два входа хотят соединиться с одним выходом, то коммутатор разрешает конфликт и связывает только один вход с этим выходом, блокируя или отвергая второе соединение;
2) коммутаторы могут иметь или не иметь внутреннюю буферизацию, что связано с эффективностью строящихся составных коммутаторов.
2.2.2. Коммутатор Клоза
Составной коммутатор с m´d входами и с m´d выходами формируется из m входных коммутаторов d´d, m выходных коммутаторов d´d и d промежуточных коммутаторов m´m.
Коммутатор Клоза состоит из трех каскадов коммутаторов: входных, промежуточных и выходных, как показано далее на рисунке.
Соединения внутри составного коммутатора:
k-й выход i-го входного коммутатора соединен с i-м входом k-го промежуточного коммутатора;
k-й вход j-го выходного коммутатора соединен с j-м выходом k-го промежуточного коммутатора.
Коммутаторы Клоза были введены в 1953 году, регулярный алгоритм управления установлением соединений – в 1969 году.
Коммутатор способен соединять любой вход с любым выходом, однако при уже установленных соединениях части входов и выходов добавление соединения еще одного входа и выхода может потребовать переустановления всех соединений.
