По конструктивному исполнению выделяют следующие типы коммутаторов:
- коммутаторы с фиксированным количеством портов
- модульные коммутаторы на основе шасси
- стековые коммутаторы
- модульно-стековые коммутаторы
Различия между этими типами коммутаторов аналогичны различиям между соответствующими типами концентраторов (см. выше).
По способу коммутации портов в коммутаторе выделяют следующие типы коммутаторов:
- коммутаторы на основе коммутационной матрицы
- коммутаторы с общей шиной
- коммутаторы с разделяемой памятью
- комбинированные коммутаторы
Коммутаторы на основе коммутационной матрицы обеспечивают основной и самый быстрый способ взаимодействия процессоров портов. Однако реализация матрицы возможна только для определенного числа портов, причем сложность схемы возрастает пропорционально квадрату количества портов коммутатора. Чисто условно коммутационную матрицу можно представить следующим рисунком:
рис. Условная схема коммутационной матрицы.
Рассмотрим один из вариантов физической реализации коммутационной матрицы для 8 портов (см. рис. ). Входные блоки процессоров EPP добавляют к байтам исходного кадра информацию о том на какой из портов его необходимо передать в виде специального ярлыка — тэга (tag). Для данного примера тэг представляет собой число их 3-х бит, соответствующее номеру выходного порта. Матрица состоит из трех 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, а третьего — третьим.
Реализация коммутационной матрицы 8x8 с помощью двоичных переключателей.
Основные достоинства таких матриц — высокая скорость коммутации портов и регулярная структура, которую удобно реализовывать в интегральных микросхемах. Недостатком является сложность наращивания числа портов и отсутствие буферизации данных внутри коммутационной матрицы (если порт занят, то данные должны накапливаться во входном блоке порта, принявшего кадр).
В коммутаторах с общей шиной процессоры портов связаны высокоскоростной шиной передачи данных, используемой в режиме разделения времени (см. рис. ).
Архитектура коммутатора с общей шиной.
Каждый кадр передаваться по шине небольшими частями, по несколько байт (например, ячейками по 48 байт), чтобы обеспечить псевдопараллельную передачу кадров между несколькими портами. Входной блок процессора помещает в ячейку, переносимую по шине, тэг, в котором указывает номер порта назначения. Каждый выходной блок процессора порта содержит фильтр тэгов, который выбирает тэги, предназначенные данному порту. Достоинством коммутаторов с общей шиной является простота наращивания количества коммутируемых портов.
Коммутаторы с разделяемой памятью обеспечивают коммутацию портов при помощи общей разделяемой памяти:
Архитектура коммутатора с общей разделяемой памятью.
Входные блоки процессоров портов соединяются с переключаемым входом разделяемой памяти, а выходные блоки этих же процессоров соединяются с переключаемым выходом этой памяти. Переключением входа и выхода разделяемой памяти управляет менеджер очередей выходных портов. В разделяемой памяти менеджер организует несколько очередей данных, по одной для каждого выходного порта. Входные блоки процессоров передают менеджеру портов запросы на запись данных в очередь того порта, который соответствует адресу назначения кадра. Менеджер по очереди подключает вход памяти к одному из входных блоков процессоров и тот переписывает часть данных кадра в очередь определенного выходного порта. По мере заполнения очередей менеджер производит также поочередное подключение выхода разделяемой памяти к выходным блокам процессоров портов, и данные из очереди переписываются в выходной буфер процессора. Достоинством коммутаров с разделяемой памятью является гибкость и экономичность распределения общей памяти между отдельными портами, что снижает требования к размеру буферной памяти процессора каждого порта.
Комбинированные коммутаторы сочетают в себе достоинства различных типов архитектур. Пример такого коммутатора, сочетающего в себе скорость матричных коммутаторов и легкость наращивания числа портов коммутаторов с общей шиной, приведен на рис. .
Комбинированный коммутатор.
Коммутатор состоит из модулей с фиксированным количеством портов (2-12), выполненных в виде коммутационной матрицы. Модули соединены между собой при помощи общей шины. Если порты, между которыми нужно передать кадр данных, принадлежат одному модулю, то передача кадра осуществляется при помощи коммутационной матрицы. Если же порты принадлежат разным модулям, то процессоры общаются по общей шине.
