Архитектура на основе коммутационной матрицы

Параллельно с появлением архитектуры с разделяемой памятью (в середине 1990-х годов) была разработана архитектура на основе коммутационной матрицы (Crossbar architecture). Эта архитектура используется для построения коммутаторов различных типов.

Существует множество вариаций архитектуры этого типа. Базовая архитектура на основе коммутационной матрицы N x N непосредственно соединяет N входных портов с N выходными портами в виде матрицы. В местах пересечения проводников, соединяющих входы и выходы, находятся коммутирующие устройства, которыми управляет специальный контроллер. В каждый момент времени, анализируя адресную информацию, контроллер сообщает коммутирующим устройствам, какой выход должен быть подключен к какому входу. В том случае, если два входящих пакета от разных портов-источников будут переданы на один и тот же выходной порт, он будет заблокирован. Существуют различные подходы к решению этой проблемы: повышение производительности матрицы по сравнению с производительностью входных портов или использование буферов памяти и арбитров.

Несмотря на простой дизайн, одной из фундаментальных проблем архитектуры на основе коммутационной матрицы остается ее масштабируемость. При увеличении количества входов и выходов усложняется схемотехника матрицы и в особенности контроллера. Поэтому для построения многопортовых коммутационных матриц используется другой подход, который заключается в том, что простые коммутационные матрицы связываются между собой, образуя одну большую коммутационную матрицу.

 

 

Рис. 1.14. Архитектура на основе коммутационной матрицы

 

Можно выделить два типа коммутаторов на основе коммутационной матрицы:

· коммутаторы на основе коммутационной матрицы с буферизацией (buffered crossbar);

· коммутаторы на основе коммутационной матрицы с арбитражем (arbitrated crossbar).