Коммутаторы на основе коммутационной матрицы

Коммутационная матриц обеспечивает основной и самый быстрый способ взаимодействия процессоров портов, именно он был реализован в первом промышленном коммутаторе локальных сетей. Однако реализация матрицы возможна только для определенного числа портов, причем сложность схемы возрастает пропорционально квадрату количества портов коммутатора.

Рассмотрим реализацию коммутационной матрицы для 4-х портового коммутатора (рис. …). В нашем примере входные буфера портов коммутаторов располагаются слева, а выходные справа. При поступлении кадра во входной буфер порта производится анализ МАС-адреса узла назначения, т.е. на основании просмотра адресной таблицы коммутатора определяется номер выходного порта (так как в нашем примере коммутатор имеет четыре порта, номер будет состоять из двух двоичных разрядов). Найденный номер порта коммутатор добавляет перед исходным кадром в виде специального ярлыка - тэга (tag). Матрица состоит из двух уровней двоичных переключателей, которые соединяют свой вход с одним из двух выходов в зависимости от значения бита тэга. Переключатели первого уровня управляются первым битом тэга, второго – вторым. Особенностью данного способа является технология коммутации физических каналов, т.е. образуется непосредственная связь между входными и выходными портами (на рис. … пути прохождения кадров показаны пунктиром).

Основные достоинства таких матриц - высокая скорость коммутации и регулярная структура, которую удобно реализовывать в интегральных микросхемах. Недостатком этой технологии является отсутствие буферизации данных внутри коммутационной матрицы - если составной канал невозможно построить из-за занятости выходного порта или промежуточного коммутационного элемента, то данные должны накапливаться в их источнике, в данном случае - во входном блоке (буфере) порта, принявшего кадр. Существует еще один ее недостаток - сложность наращивания числа коммутируемых портов.