❶ 简述计算机三级存储体系结构
在计算机系统中存储层次可分为高速缓冲存储器、主存储器、辅助存储器三级。高速缓冲存储器用来改善主存储器与中央处理器的速度匹配问题。辅助存储器用于扩大存储空间。
1、高速缓冲存储器
存在于主存与CPU之间的一级存储器， 由静态存储芯片(SRAM)组成，容量比较小但速度比主存高得多， 接近于CPU的速度。在计算机存储系统的层次结构中，是介于中央处理器和主存储器之间的高速小容量存储器。它和主存储器一起构成一级的存储器。高速缓冲存储器和主存储器之间信息的调度和传送是由硬件自动进行的。
2、主存储器（Main memory）
计算机硬件的一个重要部件，其作用是存放指令和数据，并能由中央处理器（CPU）直接随机存取。现代计算机是为了提高性能，又能兼顾合理的造价，往往采用多级存储体系。即由存储容量小，存取速度高的高速缓冲存储器，存储容量和存取速度适中的主存储器是必不可少的。
主存储器是按地址存放信息的，存取速度一般与地址无关。32位（比特）的地址最大能表达4GB的存储器地址。这对多数应用已经足够，但对于某些特大运算量的应用和特大型数据库已显得不够，从而对64位结构提出需求。
3、外储存器
辅助存储器又称外存储器（简称外存）。指除计算机内存及CPU缓存以外的储存器，此类储存器一般断电后仍然能保存数据。常见的外存储器有硬盘、软盘、光盘、U盘等。
(1)时间接线器由哪2个存储器组成扩展阅读
计算机的主存储器不能同时满足存取速度快、存储容量大和成本低的要求，在计算机中必须有速度由慢到快、容量由大到小的多级层次存储器，以最优的控制调度算法和合理的成本，构成具有性能可接受的存储系统。存储系统的性能在计算机中的地位日趋重要，主要原因是：
1、冯诺伊曼体系结构是建筑在存储程序概念的基础上，访存操作约占中央处理器（CPU）时间的70%左右。
2、存储管理与组织的好坏影响到整机效率。
3、现代的信息处理，如图像处理、数据库、知识库、语音识别、多媒体等对存储系统的要求很高。
❷ PLC存储器的组成有哪些各部分的作用是什么
PLC存储器分为系统程序存储器和用户存储器。
系统程序存储器用以存放系统程序，包括管理程序，监控程序以及对用户程序做编译处理的解释编译程序。由只读存储器、ROM组成。厂家使用的，内容不可更改，断电不消失。
用户存储器：分为用户程序存储区和工作数据存储区。由随机存取存储器（RAM）组成。用户使用的。断电内容消失。常用高效的锂电池作为后备电源，寿命一般为3~5年。
lc基本结构基本相同，主要有CPU,电源，储存器和输入输出接口电路等组成。中央处理器单元一般由控制器、运算器和寄存器组成。
CPU通过地址总线、数据总线、控制总线与储存单元、输入输出接口、通信接口、扩展接口相连。CPU是PLC的核心，它不断采集输入信号，执行用户程序，刷新系统输出。
PLC的存储器包括系统存储器和用户存储器两种。系统存储器用于存放PLC的系统程序，用户存储器用于存放PLC的用户程序。现在的PLC一般均采用可电擦除的E2PROM存储器来作为系统存储器和用户存储器。
(2)时间接线器由哪2个存储器组成扩展阅读：
PLC的输入接口电路的作用是将按钮、行程开关或传感器等产生的信号输入CPU；PLC的输出接口电路的作用是将CPU向外输出的信号转换成可以驱动外部执行元件的信号，以便控制接触器线圈等电器的通、断电。PLC的输入输出接口电路一般采用光耦合隔离技术，可以有效地保护内部电路。
输入接口电路
PLC的输入接口电路可分为直流输入电路和交流输入电路。直流输入电路的延迟时间比较短，可以直接与接近开关，光电开关等电子输入装置连接；交流输入电路适用于在有油雾、粉尘的恶劣环境下使用。
交流输入电路和直流输入电路类似，外接的输入电源改为220V交流电源。
输出接口电路通常有3种类型：继电器输出型、晶体管输出型和晶闸管输出型。
继电器输出型、晶体管输出型和晶闸管输出型的输出电路类似，只是晶体管或晶闸管代替继电器来控制外部负载。
当可编程逻辑控制器投入运行后，其工作过程一般分为三个阶段，即输入采样、用户程序执行和输出刷新三个阶段。完成上述三个阶段称作一个扫描周期。在整个运行期间，可编程逻辑控制器的CPU以一定的扫描速度重复执行上述三个阶段。
根据上述过程的描述，可以对PLC工作过程的特点小结如下：
①PLC采用集中采样、集中输出的工作方式，这种方式减少了外界干扰的影响。
②PLC的工作过程是循环扫描的过程，循环扫描时间的长短取决于指令执行速度、用户程序的长度等因素。
③输出对输入的影响有滞后现象。PLC采用集中采样、集中输出的工作方式，当采样阶段结束后，输入状态的变化将要等到下一个采样周期才能被接收，因此这个滞后时间的长短又主要取决于循环周期的长短。此外，影响滞后时间的因素还有输入滤波时间、输出电路的滞后时间等。
④输出映像寄存器的内容取决于用户程序扫描执行的结果。
⑤输出锁存器的内容由上一次输出刷新期间输出映像寄存器中的数据决定。
⑥PLC当前实际的输出状态有输出锁存器的内容决定。
功能特点
(1)可靠性高。由于PLC大都采用单片微型计算机，因而集成度高，再加上相应的保护电路及自诊断功能，提高了系统的可靠性。
(2)编程容易。PLC的编程多采用继电器控制梯形图及命令语句，其数量比微型机指令要少得多，除中、高档PLC外，一般的小型PLC只有16条左右。由于梯形图形象而简单，因此容易掌握、使用方便，甚至不需要计算机专业知识，就可进行编程。
(3)组态灵活。由于PLC采用积木式结构，用户只需要简单地组合，便可灵活地改变控制系统的功能和规模，因此，可适用于任何控制系统。
(4)输入/输出功能模块齐全。PLC的最大优点之一，是针对不同的现场信号(如直流或交流、开关量、数字量或模拟量、电压或电流等)，均有相应的模板可与工业现场的器件(如按钮、开关、传感电流变送器、电机启动器或控制阀等)直接连接，并通过总线与CPU主板连接。
(5)安装方便。与计算机系统相比，PLC的安装既不需要专用机房，也不需要严格的屏蔽措施。使用时只需把检测器件与执行机构和PLC的I/O接口端子正确连接，便可正常工作。
(6)运行速度快。由于PLC的控制是由程序控制执行的，因而不论其可靠性还是运行速度，都是继电器逻辑控制无法相比的。
近年来，微处理器的使用，特别是随着单片机大量采用，大大增强了PLC的能力，并且使PLC与微型机控制系统之间的差别越来越小，特别是高档PLC更是如此。
❸ 时间接线器的原理及性能分析
一种通信系统中使用的时间接线器及其控制方法，采用16位数据总线来控制存储器，用9个低位代表关于输入端口和时隙的信息，用6个高位代表输出转换所需的信息，使用16位控制可以去掉现有的时间接线器中不必要的那些元件，从而简化了时间接线器的结构，并且可以缩短切换时间，另外，本发明的时间接线器还能够在时间接线器内部执行增益控制，而不需要外部增益控制过程。
❹ 存储器有哪些
构成存储器的存储介质主要采用半导体器件和磁性材料。存储器中最小的存储单位就是一个双稳态半导体电路或一个CMOS晶体管或磁性材料的存储元，它可存储一个二进制代码。由若干个存储元组成一个存储单元，然后再由许多存储单元组成一个存储器。
根据存储材料的性能及使用方法的不同，存储器有几种不同的分类方法。
1．按存储介质分类
半导体存储器：用半导体器件组成的存储器。
磁表面存储器：用磁性材料做成的存储器。
2．按存储方式分类
随机存储器：任何存储单元的内容都能被随机存取，且存取时间和存储单元的物理位置无关。
顺序存储器：只能按某种顺序来存取，存取时间与存储单元的物理位置有关。
3．按存储器的读写功能分类
只读存储器(ROM)：存储的内容是固定不变的，只能读出而不能写入的半导体存储器。
随机读写存储器(RAM)：既能读出又能写入的半导体存储器。
4．按信息的可保存性分类
非永久记忆的存储器：断电后信息即消失的存储器。
永久记忆性存储器：断电后仍能保存信息的存储器。
5．按在计算机系统中的作用分类
主存储器（内存）：用于存放活动的程序和数据，其速度高、容量较小、每位价位高。
辅助存储器（外存储器）：主要用于存放当前不活跃的程序和数据，其速度慢、容量大、每位价位低。
缓冲存储器：主要在两个不同工作速度的部件起缓冲作用。
❺ T接线器有哪些部分组成各部分的容量如何计算（包括存储单元的个数，每个存储单元存储的比特数。）
由话音存储器 控制存储器 串/并变换电路 组成
❻ 可以单独使用T型接线器来组建交换机吗如果能,为什么还需要S型接线器呢
交换网络由T接线器和S接线器组成。
T接线器是时间接线器,由话音存储器和控制存储器组成。
❼ 计算机组成原理(三)存储系统
辅存中的数据要调入主存后才能被CPU访问
按存储介质，存储器可分为磁表面存储器（磁盘、磁带)、磁心存储器半导体存储器（MOS型存储器、双极型存储器）和光存储器（光盘)。
随机存取存储器（RAM）：读写任何一个存储单元所需时间都相同，与存储单元所在的物理位置无关，如内存条等
顺序存取存储器（SAM）：读写一个存储单元所需时间取决于存储单元所在的物理位置，如磁盘等
直接存取存储器（DAM）：既有随机存取特性，也有顺序存取特性。先直接选取信息所在区域，然后按顺序方式存取。如硬盘等
相联存储器，即可以按内容访问的存储器（CAM）可以按照内容检索到存储位置进行读写，“快表”就是一种相联存储器
读写存储器—即可读、也可写（如：磁盘、内存、Cache）
只读存储器—只能读，不能写（如：实体音乐专辑通常采用CD-ROM，实体电影采用蓝光光盘，BIOS通常写在ROM中）
断电后，存储信息消失的存储器——易失性存储器（主存、Cache）
断电后，存储信息依然保持的存储器——非易失性存储器（磁盘、光盘）
信息读出后，原存储信息被破坏——破坏性读出（如DRAM芯片，读出数据后要进行重写）
信息读出后，原存储信息不被破坏——非破坏性读出（如SRAM芯片、磁盘、光盘）
存储器芯片的基本电路如下
封装后如下图所示
图中的每条线都会对应一个金属引脚，另外还有供电引脚、接地引脚，故可以由此求引脚数目
n位地址对应2 n 个存储单元
假如有8k×8位的存储芯片，即
现代计算机通常按字节编址，即每个字节对应一个地址
但也支持按字节寻址、按字寻址、按半字寻址、按双字寻址
(Dynamic Random Access Memory，DRAM)即动态RAM，使用栅极电容存储信息
(Static Random Access Memory，SRAM)即静态RAM，使用双稳态触发器存储信息
DRAM用于主存、SRAM用于Cache，两者都属于易失性存储器
简单模型下需要有 根选通线，而行列地址下仅需 根选通线
ROM芯片具有非易失性，断电后数据不会丢失
主板上的BIOS芯片（ROM），存储了“自举装入程序”，负责引导装入操作系统（开机）。逻辑上，主存由 辅存RAM+ROM组成，且二者常统一编址
位扩展的连接方式是将多个存储芯片的地址端、片选端和读写控制端相应并联，数据端分别引出。
字扩展是指增加存储器中字的数量，而位数不变。字扩展将芯片的地址线、数据线、读写控制线相应并联，而由片选信号来区分各芯片的地址范围。
实际上，存储器往往需要同时扩充字和位。字位同时扩展是指既增加存储字的数量，又增加存储字长。
两个端口对同一主存操作有以下4种情况：
当出现(3)(4)时，置“忙”信号为0，由判断逻辑决定暂时关闭一个端口（即被延时），未被关闭的端口正常访问，被关闭的端口延长一个很短的时间段后再访问。
多体并行存储器由多体模块组成。每个模块都有相同的容量和存取速度，各模块都有独立的读写控制电路、地址寄存器和数据寄存器。它们既能并行工作，又能交义工作。多体并行存储器分为高位交叉编址（顺序方式)和低位交叉编址（交叉方式)两种.
①高位交叉编址
②低位交叉编址
采用“流水线”的方式并行存取（宏观上并行，微观上串行）,连续取n个存储字耗时可缩短为
宏观上，一个存储周期内，m体交叉存储器可以提供的数据量为单个模块的m倍。存取周期为T，存取时间/总线传输周期为r，为了使流水线不间断，应保证模块数
单体多字系统的特点是存储器中只有一个存储体，每个存储单元存储m个字，总线宽度也为m个字。一次并行读出m个字，地址必须顺序排列并处于同一存储单元。
缺点：每次只能同时取m个字，不能单独取其中某个字；指令和数据在主存内必须是连续存放的
为便于Cache 和主存之间交换信息，Cache 和主存都被划分为相等的块，Cache 块又称Cache 行，每块由若干字节组成。块的长度称为块长(Cache 行长)。由于Cache 的容量远小于主存的容盘，所以Cache中的块数要远少于主存中的块数，它仅保存主存中最活跃的若干块的副本。因此 Cache 按照某种策略，预测CPU在未来一段时间内欲访存的数据，将其装入Cache.
将某些主存块复制到Cache中，缓和CPU与主存之间的速度矛盾
CPU欲访问的信息已在Cache中的比率称为命中率H。先访问Cache，若Cache未命中再访问主存，系统的平均访问时间t 为
同时访问Cache和主存，若Cache命中则立即停止访问主存系统的平均访问时间t 为
空间局部性：在最近的未来要用到的信息(指令和数据)，很可能与现在正在使用的信息在存储空间上是邻近的
时间局部性：在最近的未来要用到的信息，很可能是现在正在使用的信息
基于局部性原理，不难想到，可以把CPU目前访问的地址“周围”的部分数据放到Cache中
直接映射方式不需要考虑替换算法，仅全相联映射和组相联映射需要考虑
①随机算法(RAND):若Cache已满，则随机选择一块替换。实现简单，但完全没考虑局部性原理，命中率低，实际效果很不稳定
②先进先出算法(FIFO):若Cache已满，则替换最先被调入Cache的块。实现简单，依然没考虑局部性原理
③近期最少使用算法(LRU):为每一个Cache块设置一个“计数器”，用于记录每个Cache块已经有多久没被访问了。当Cache满后替换“计数器”最大的.基于“局部性原理”，LRU算法的实际运行效果优秀，Cache命中率高。
④最不经常使用算法(LFU):为每一个Cache块设置一个“计数器”，用于记录每个Cache块被访问过几次。当Cache满后替换“计数器”最小的.并没有很好地遵循局部性原理，因此实际运行效果不如LRU
现代计算机常采用多级Cache，各级Cache之间常采用“全写法+非写分配法”；Cache-主存之间常采用“写回法+写分配法”
写回法(write-back)：当CPU对Cache写命中时，只修改Cache的内容，而不立即写入主存，只有当此块被换出时才写回主存。减少了访存次数，但存在数据不一致的隐患。
全写法(写直通法，write-through)：当CPU对Cache写命中时，必须把数据同时写入Cache和主存，一般使用写缓冲(write buffer)。使用写缓冲，CPU写的速度很快，若写操作不频繁，则效果很好。若写操作很频繁，可能会因为写缓冲饱和而发生阻塞访存次数增加，速度变慢，但更能保证数据一致性
写分配法(write-allocate)：当CPU对Cache写不命中时，把主存中的块调入Cache，在Cache中修改。通常搭配写回法使用。
非写分配法(not-write-allocate)：当CPU对Cache写不命中时只写入主存，不调入Cache。搭配全写法使用。
页式存储系统：一个程序(进程)在逻辑上被分为若干个大小相等的“页面”， “页面”大小与“块”的大小相同 。每个页面可以离散地放入不同的主存块中。CPU执行的机器指令中，使用的是“逻辑地址”，因此需要通“页表”将逻辑地址转为物理地址。页表的作用：记录了每个逻辑页面存放在哪个主存块中
逻辑地址（虚地址）：程序员视角看到的地址
物理地址（实地址）：实际在主存中的地址
快表是一种“相联存储器”，可以按内容寻访，表中存储的是页表项的副本；Cache中存储的是主存块的副本
地址映射表中每一行都有对应的标记项
主存-辅存：实现虚拟存储系统，解决了主存容量不够的问题
Cache-主存：解决了主存与CPU速度不匹配的问题
❽ T接线器和S接线器的主要区别
T接线器和S接线器的区别为：性质不同、组成不同、用途不同。
一、性质不同
1、T接线器：T接线器是时间接线器。
2、S接线器：S接线器是空间接线器。
二、组成不同
1、T接线器：T接线器由话音存储器和控制存储器组成。
2、S接线器：S接线器由电子交叉矩阵和控制存储器组成。
三、用途不同
1、T接线器：T接线器在交换网络中用来充当时隙交换。
2、S接线器：S接线器是用来完成用户链路间同一时隙的交换。
❾ 程控电话交换机在电信网中的地位与作用 论文。。
交换技术概述
5.1.1 基本概念
1．“交换”
“交换”即是在通信网大量的用户终端之间，根据用户通信的需要，在相应终端设备之间互相传递话音、图像、数据等信息。使得各终端之间可以实现点到点、点到多点、多点到点或多点到多点等不同形式的信息交互。
通信网络中显然会存在相当数量的用户终端，若将所有的用户终端实现一一互连、并使用开关加以控制，就能实现任意两个用户之间的通信，这种连接方式称为直接相连，如图5-1所示。
图5-1直接相连方式
采用这种连接方式，当有N个用户时，就需要设置 N*（N-1）对连接线路。若用户数量有微小增加将导致连接线路数量急剧增加，且由于线路对每个用户是专用的使得线路利用率不高。同时，为了实现通信过程的可控性，每个用户终端处还需要设（N-l）个开关施加控制，因此这种互连方式既不经济又很难操作，仅适应于极其简单、规模很小的通信网络，不具有实用价值。
针对上述问题，一个可行的办法是给为数众多的用户引人一个公用的互连设备——交换机，所有的用户终端均各自通过一对专用线路连接到交换机上，这条连接线路称为用户线或用户环路。交换机的作用是通过本身的控制功能实现任意两个用户终端的自由连接，交换机所在的位置即称为交换节点。通过设置交换机，一方面大量减少了用户线路的使用数量，降低了网络建设的成本；另一方面由于呼叫接续、选路等功能均由交换机实现，因此也降低了控制的复杂度、提高了网络的可靠性。这一方式如图5-2所示。
图5-2 交换相连方式
2．交换网络
显然，当用户数量较多、分布地域较广时，就需要设置多个交换节点。各节点的交换机通过传输线路按照一定的拓扑结构（如星形网、环形网、树形网、混合型网络等）互连即组成交换网络，如图5-3所示。
图5-3 交换网络
图5-3中交换设备之间的连接线路称为中继线。此时交换节点的地位即类似于上文中的用户终端，多个交换节点之间也不能直接相连，需要引入汇接交换节点，该节点的交换设备称为汇接交换机。而交换网络中凡是直接与用户话机或终端相连接的交换机称为本地交换机。在话音通信网络中，本地交换机相应的交换局被称为市话局或端局；装有汇接交换机的局被称为汇接局，通信距离比较远的汇接交换机也叫长途交换机，相应的交换局所也称为长途局。在分组交换网络，如常见的IP网络中，本地交换机对应的设备是边缘路由器（交换机），汇接交换机对应的设备是核心路由器（交换机）、或者称为骨干路由器（交换机）。
电话通信网一般采用等级网络结构，对网络中每个交换节点分配一个等级，除最高级以外其它级的每个交换节点必须要连接到更高一级交换节点。网络等级越多接通一次呼叫需要转接的次数越多，这样的网络既占用了大量线路又增加了网络管理的复杂程度，所以必须根据通信网络服务的地域范围和用户数量合理规划交换网络的结构与网络拓扑。
3．交换设备的基本功能
以常见的话音通信网为例，电话交换机应能够实现以下呼叫接续方式：
（1）本局接续：同一交换机两条用户线之间的连接；
（2）出局接续：在交换机用户线与出中继线之间的连接；
（3）入局接续：在交换机入中继线与用户线之间的连接；
（4）转接接续：在交换机入中继线与出中继线之间的连接。
要实现上述各种接续控制，电话交换设备必须具有的基本功能包括：
（1）及时并正确地接收、识别沿着用户线或中继线送来的呼叫信号和目的地址信号；
（2）根据目的地址正确选择路由，将通信双方终端设备连接起来，这一过程称为呼叫建立；
（3）启动计费系统，监视用户状态的变化，准确统计通信时长；
（4）通信结束后根据收到的释放信号及时拆除连接，这一过程称为连接释放。
把电话交换机的例子推广到一般的电信交换系统，具有接口功能、互连功能、信令功能和控制功能是电信交换系统的四项基本技术功能。
（1）接口功能：接口分为用户接口和中继接口，其作用是分别将用户线和中继线连接到交换设备。采用不同交换技术的设备具有不同的接口。例如，程控数字电话交换设备要具有适配模拟用户线、模拟中继线和数字中继线的接口电路；而N-ISDN交换设备要有适配 2B＋D的基本速率接口和30B＋D的基群速率接口；ATM交换设备要有适配不同码率、不同业务的各种物理媒体接口；IP交换设备则需要提供各种能够承载IP帧的传输媒体接口，如双绞线以太网接口、光纤以太网接口等。
（2）互连功能：交换系统中采用互连网络（也称交换网络）实现任意入线与任意出线之间的连接，对于不同交换方式其连接可以是物理的（磁石式交换、数字程控交换、光交换）也可以是虚拟连接（分组交换、信元交换）。互连网络的拓扑结构及网络内部的选路原则直接影响互连网络的服务质量。除了尽力设计无阻塞的网络拓扑结构还要配置双套冗余结构，以增强互连网络的故障恢复能力。
（3）控制功能：有效的控制功能是交换系统实现信息自动交换的保障。控制方式有集中和分散控制两种基本方式，差别在于微处理机的配置方案，现代电信交换系统多数采用分散控制且控制功能大多以软件实现。例如：程控电话交换机的地址信号识别和数字分析程序、ATM交换机的呼叫接纳控制和自动路由控制等等、IP交换中的路由协议BGP、OSPF等。
（4）信令功能：信令是电信网中的接续控制指令，通过信令使得不同类型的终端设备、交换节点设备和传输设备协同运行。信令的传递需要通过规范化的一系列信令协议实现，由于交换技术的不断发展，信令协议和信令方式也根据不同的应用有所不同。
5.1.2 交换技术的发展
交换技术最早源于电话通信，是现代通信网中最普通与常见的技术之一。交换技术从上个世纪初出现开始，一直到现在仍然在持续演进，交换技术的发展在很大程度上地反映了现代通信技术从人工到自动、从模拟到数字的发展。
1．模拟交换技术
第一个研究发明交换设备的人是一个名叫阿尔蒙.B.史端乔的美国人，他是美国堪萨斯一家殡仪馆的老板。他发觉，电话局的话务员不知是有意还是无意，常常把他的生意电话接到他的竞争者那里，使他的多笔生意因此丢掉。为此他大为恼火，发誓要发明一种不要话务员接线的自动接线设备。从1889年到1891年，他潜心研究一种能自动接线的交换机，结果他成功了。1891年3月10日，他获得了发明“步进制自动电话接线器”的专利权。1892年11月3日，用史端乔发明的接线器制成的“步进制自动电话交换机”在美国印第安纳州的拉波特城投入使用，这便是世界上第一个自动电话局。从此，电话通信跨入了一个新时代。但是自动电话的大踏步发展是在20世纪。到20世纪20年代，世界上还只有15％的电话是自动电话。随着自动电话技术的发展和进步，到20世纪50年代，世界上已有77％的电话是自动电话了。
史端乔发明的自动电话交换机的制式，为什么叫做“步进制”？这是因为它是靠电话用户拨号脉冲直接控制交换机的机械作一步一步动作的。例如，用户拨号“1”，发出一个脉冲（所谓“脉冲”，就是一个很短时间的电流），这个脉冲使接线器中的电磁铁吸动一次，接线器就向前动作一步。用户拨号码“2”，就发出两个脉冲，使电磁铁吸动两次，接线器就向前动作两步，由此类推。所以，这种交换机就叫做“步进制自动电话交换机”。
1919年，瑞典的电话工程师帕尔姆格伦和贝塔兰德发明了一种自动接线器，叫做“纵横制接线器”，并申请了专利。1929年，瑞典松兹瓦尔市建成了世界上第一个大型纵横制电话局，拥有3500个用户。“纵横制”的名称来自纵横接线器的构造，它由一些纵棒、横棒和电磁装置构成，控制设备通过控制电磁装置的电流可吸动相关的纵棒和横棒的动作，使得纵棒和横棒在某个交叉点接触，从而实现接线的工作。
“纵横制”和“步进制”都是利用电磁机械动作接线的，所以它们同属于“机电制自动电话交换机”。但是纵横制的机械动作很小，又采用贵重金属的接触点，因此比步进制交换机的动作噪声小、磨损和机械维修工作量也小，而且工作寿命也较长。
另外，纵横制与步进制的控制方式也不同。步进制是由用户拨号直接控制它的机械动作的，叫做直接控制式；而纵横制是用户拨号要通过一个公共控制设备间接地控制接线器动作，因而叫做间接控制式。间接控制方式比直接控制方式有明显的优点。例如，它的工作比较灵活，便于在有多个电话局组成的电话网中实现灵活的交换，便于实现长途电话自动化，还便于配合使用新技术、开放新业务等等。因而，它的出现使自动电话交换技术提高到一个新的水平。
纵横制与步进制交换机在话路部分与控制部分均采用机械技术，被称为模拟交换机。随着电子技术、特别是半导体技术的发展，人们开始在交换机内部引入电子技术。最初引入电子技术的是在交换机的控制部分，而对于话音质量要求较高的话路部分仍然使用模拟技术，因此出现了空分式电子交换机和时分式电子交换机等准电子交换机。它们一般在话路部分采用机械触点，而在控制部分采用电子器件，一般也归类为模拟交换机。
2．电路交换
电路交换是最早发展的一种针对电话业务传输的交换技术。这种交换方式的最大特点是：在通话之前即为通话双方建立一条通道，在通话过程中保持这条通道，一直到通话结束后拆除。
电路交换技术的主要代表是程控交换。70 年代初，在数字PCM传输大量应用的基础上，法国成功地发展了对PCM数字信号直接交换的交换机，它在控制方面采用程控方式，通话接续则采用电子器件实现的时分交换方式，由于控制部分和接续部分都采用了电子器件，也就实现了全数字交换。这种全数字时分式程控交换技术，表现出种种优点，促使世界各国都竞相发展这种程控数字交换技术。其实现技术不断得到改进而使得性能更加优越，成本却不断下降，到了80 年代中期，已取代空分模拟程控交换而处于发展全盛时期，程控数字电话交换机开始在世界上普及。在数字程控交换技术之后发展起来的分组交换、报文交换等技术也均属于数字交换技术的范畴。
3．分组交换
电路交换技术主要适用于传送和话音相关的业务，这种网络交换方式对于数据业务而言，有着很大的局限性。首先数据通信具有很强的突发性，峰值比特率和平均比特率相差较大，如果采用电路交换技术，若按峰值比特率分配电路带宽则会造成资源的极大浪费；如果按照平均比特率分配带宽，则会造成数据的大量丢失。其次是和语音业务比较起来，数据业务对时延没有严格的要求，但需要进行无差错的传输，而语音信号可以有一定程度的失真但实时性一定要高。早期的X.25技术、以及现在的以太网交换技术、IP交换技术均属于典型的分组交换技术。
分组交换技术就是针对数据通信业务的特点而提出的一种交换方式，它的基本特点是面向无连接而采用存储转发的方式，将需要传送的数据按照一定的长度分割成许多小段数据，并在数据之前增加相应的用于对数据进行选路和校验等功能的头部字段，作为数据传送的基本单元即分组。采用分组交换技术，在通信之前不需要建立连接，每个节点首先将前一节点送来的分组收下并保存在缓冲区中，然后根据分组头部中的地址信息选择适当的链路将其发送至下一个节点，这样在通信过程中可以根据用户的要求和网络的能力来动态分配带宽。分组交换比电路交换的电路利用率高，但时延较大。从发送终端发出的各个分组，将由分组交换网根据分组内部的地址和控制信息被传送到与接收终端连接的交换机，但对属于同一数据帧的不同分组所经过的传输路径却不是唯一的，即各分组交换机通信时能够根据交换网的当前状态为各分组选择不相同传输路径，以免线路拥挤造成网络阻塞。与此相反，电路交换只能在建立通信的最初阶段进行路径选择。当分组通过分组交换网被传送到接收端的交换机之后，由分组交换机组装功能根据各个分组内所携带的分组顺序编号，对分组进行排列，并通过用户线把按顺序排列好的分组恢复为原来的数据传送给相应的接收终端。
4．报文交换
报文交换技术和分组交换技术类似，也是采用存储转发机制，但报文交换是以报文作为传送单元，由于报文长度差异很大，长报文可能导致很大的时延，并且对每个节点来说缓冲区的分配也比较困难，为了满足各种长度报文的需要并且达到高效的目的，节点需要分配不同大小的缓冲区，否则就有可能造成数据传送的失败。在实际应用中报文交换主要用于传输报文较短、实时性要求较低的通信业务，如公用电报网。报文交换比分组交换出现的要早一些，分组交换是在报文交换的基础上，将报文分割成分组进行传输，在传输时延和传输效率上进行了平衡，从而得到广泛的应用。
5．ATM交换
分组交换技术的广泛应用和发展，出现了传送话音业务的电路交换网络和传送数据业务的分组交换网络两大网络共存的局面。语音业务和数据业务的分别传送，促使人们思考一种新的技术来同时提供电路交换和分组交换的优点，并且同时向用户提供统一的服务，包括话音业务、数据业务和图像信息。由此，在20世纪80年代末由原CCITT提出了宽带综合业务数字网的概念，并提出了一种全新的技术——异步传送模式（ATM）。ATM技术将面向连接机制和分组机制相结合，在通信开始之前需要根据用户的要求建立一定带宽的连接，但是该连接并不独占某个物理通道，而是和其他连接统计复用某个物理通道，同时所有的媒体信息，包括语音、数据和图像信息都被分割并封装成固定长度的分组在网络中传送和交换。
ATM另一个突出的特点就是提出了保证QoS的完备机制，同时由于光纤通信提供了低误码率的传输通道，所以可以将流量控制和差错控制移到用户终端，网络只负责信息的交换和传送，从而使传输时延减少，ATM非常适合传送高速数据业务。从技术角度来讲，ATM几乎无懈可击，但ATM技术的复杂性导致了ATM交换机造价极为昂贵，并且在ATM技术上之上没有推出新的业务来驱动ATM市场，从而制约了ATM技术的发展。目前ATM交换机主要用在骨干网络中，主要利用ATM交换的高速特性和ATM传输对QoS的保证机制，并且主要是提供半永久的连接。
6．光交换
由于光纤传输技术的不断发展，目前在传输领域中光传输已占主导地位。光传输速率已在向每秒太比特的数量级进军，其高速、宽带的传输特性，使得以电信号分组交换为主的交换方式已很难适应，而且在这一方式下必须在中转节点经过光电转换，无法充分利用底层所提供的带宽资源。在这种情况下一种新型的交换技术——光交换便诞生了。光交换技术也是一种光纤通信技术，它是指不经过任何光／电转换，在光域直接将输入光信号交换到不同的输出端。光交换技术的最终发展趋势将是光控制下的全光交换，并与光传输技术完美结合，即数据从源节点到目的节点的传输过程都在光域内进行。
5.2 数字程控交换
5.2.1 呼叫处理的一般过程
首先我们以用户主叫的情况为例，说明数字程控交换机进行呼叫接续处理的一般过程。
（1）当用户摘机时，由于线路电压的变化，用户电路即会检测到这一动作，交换机调查用户的类别，以区分一般电话、投币电话、小交换机等，寻找一个空闲收号器并向用户传送拔号音；
（2）用户拔号时，停送拨号音，启动收号器进行收号并对收到的号码按位存储；
（3）在预处理中分析号首，以决定呼叫类别（本局、出局、长途、特服等），并决定一共该收几位号；当收到一个完整有效的号码后，交换机即根据此号码进行号码分析；
（4）根据号码分析的结果向被叫所在的本地交换局查找是否存在空闲线路，以及被叫状态。如果条件都满足，则占用资源，并向主叫用户送回铃音，以及向被叫用户振铃；
（5）被叫用户摘机之后，话音即在分配的线路上传输，同时启动计费设备开始计费，并监视主、被叫用户状态；
（6）当一方挂机之后，即拆线，释放资源，停止计费操作，并向另一方传送忙音。此时就完成了一个完整的正常呼叫流程。
5.2.2 数字交换网络的工作原理
数字程控交换机的核心组成部分即是交换网络，它具有以下特点。
（1）直接交换数字信号：在多被叫用户的用户电路之间，用户话音都是以数字信号的形式存在，因此不必像模拟交换机那样进行多次数/模和模/数的转换。而且数字信号，可以方便在集成电路中进行处理，所以可以设计复杂度更高，规模更大的交换网络；
（2）根据主被叫号码进行交换；在收号完成之后，控制电路会进行号码分析，并根据号码分析的结果产生相应的信息来选择呼叫接续的路由，而经过各交换机建立呼叫路由的过程即是交换的过程，早期的步进式交换机是根据用户的拔号脉冲来选择交换路由；
（3）时隙交换：交换实际上就是将不同线路，不同时隙上的信息进行交换，对这些不同空间和不同时间信号进行搬移，例如：将入中继线1上的TS5与出中继线4上的TS18进行交换，如图5-4所示。
图5-4时隙交换
程控交换机的交换网络根据交换网络的组织形式可以分为时分交换网络、空分交换网络、以及混合型交换网络几种类型。
1．时分交换
（1）时分交换对应的是T接线器，它完成的是同一中继线上不同时隙之间的交换；
（2）组成：T接线器由话音存储器和控制存储器完成，话音存储器用于存储输入复用线上，各话路时隙的8bit编码数字话音信号；控制存储器用于存储话音存储器的读出或写入地址，作用是控制话音存储器各单元内容的读出或写入顺序；
（3）依据对话音存储器的读写控制方式不同，又可以分为顺序写入控制读出和控制写入顺序读出两种。
① 顺序写入控制读出：话音存储器中的内容是按照时隙到达的先后顺序写入的，但它的读出受到控制存储器的控制，根据交换的要求来决定话音存储器中的内容在哪一个时隙被读出；
② 控制写入顺序读出：话音存储器的写入受控制存储器的控制，即根据出中继线的目的时隙来决定入中继线各个时隙中内容被写入话音存储器的位置，而读出则是从话音存储器中顺序依次读出。
时分交换的原理如图5-5所示。
图5-5 时分交换方式
2．空分交换：
（1）空分交换又称为S接线器，功能是完成不同中继线的同一时隙内容的交换。
（2）组成；空分交换器，由交叉结点矩阵和控制存储器组成。交叉结点矩阵为每一入中继线提供了和任一出中继线相交的可能，这些相交点的闭合时刻就由控制存储器控制。空分交换器也包括输出控制和输入控制两种类型。
空分交换的原理如图5-6所示。
图5-6 空分交换方式
3．复合型交换网络：
对于大规模的交换网络，必须即能实现同一中继线不同时隙之间的交换又能实现不同中继线相同时隙之间的交换，因此需要将时分交换和空分交换相结合组成复合型交换网络。
（1）TST型交换网络：这是大规模交换网络中应用最为广泛的一种形式。其中：采用输入T接线器完成同一入中继线不同时隙之间的交换；S接线器负责不同母线之间的空分交换；输出T接线器负责同一出中继线不同时隙之间的交换。各接线器采用哪一种控制方式可以任意选择，而输入/输出T接线器都需要利用交换机内部的空闲时隙来完成交换；
（2）STS交换网络：首先输入的S接线器将时隙信号交换到内部的空闲链路；然后T接线器将这一链路上的信号交换到需要的时隙；最后再由输出S接线器将此信号交换到需要的链路；
（3）多级交换网络：除了以上两种三级交换网络以外还存在着多级交换网络。例如TSST组成的四级网络，TSSST组成的五级网络等。
（4）交换网络的集成化：随着数字交换技术的发展，一些芯片厂商推出了交换网络的集成芯片，目前2048×2048、4096×4096交换规模的交换芯片已经是非常成熟的商用芯片。
5.2.3 程控交换机的组成
1．基本组成
电话交换机主要由话路设备和控制设备两部分组成。
（1）话路设备：完成主被叫之间的呼叫接续，具体传递用户之间的话音信号。用户电路、交换网络、出中继电路、入中继电路均属于话路设备；
（2）控制系统：控制系统控制以上这些呼叫接续动作，程控交换机的控制是通过运行在中央处理器中的软件完成的。控制系统的功能包括两个方面：一方面是对呼叫进行处理；另一方面对整个交换系统的运行进行管理、监测和维护。控制系统的硬件由三部分组成：一是中央处理器（CPU），它可以是一般数字计算机的中央处理芯片、也可以是交换系统专用芯片；二是存储器，它存储交换系统的常用程序和正在执行的程序以及执行数据；三是输入输出系统，包括键盘、打印机、外存储器等，可根据指令打印出系统数据、存储非常用运行程序，在程序运行时刻调入内存储器。
2．用户电路的组成
用户电路是交换网络和用户线间的接口电路，它的作用是：一方面把语音信息（模拟或数字）传送给交换网络；另一方面把用户线上的其它信号（如铃流等）和交换网络隔离开来，以免损坏交换网络。用户电路的功能可以用BORSCHT概括，相应的分别对应不同的功能模块，以下分别说明。
（1）馈电B：向用户话机供电，在我国馈电电压为-48V或-60V，如果用户线距离较长，则馈电电压还可能提高；
（2）过压保护O：用户线是外线，可能遭到雷电袭击或与高压线相碰，因此必须设置过压保护电路以保护交换机内部。通常用户线在配线时已经设置了气体放电装置，但经过气体放电装置的电压仍可能有上百伏，过压保护电路主要针对的是这个电压；
（3）振铃R：由于振铃电压较高，我国规定为75V±15V，因此还是采用由电子元件控制振铃继电器来实现，铃流的产生由继电器接点的通断控制。也有交换机采用高压电子器件来实现振铃功能；
（4）监视S：通过监视用户线的直流电流来确定用户线回路的通断状态，进而检测摘机、挂机、拔号、通话等用户状态；
（5）编译码与滤波C：完成模拟话音信号和数字信号之间的转换，包括抽样、量化、编码三个步骤。此外还负责滤除话音频带以外的频率成份；
（6）混合电路H：混合电路完成二线/四线之间的转换功能，用户线的模拟信号是二线双向的，但PCM中继线的信号是四线单向的。因此在编码之前，或是译码之后要完成二线/四线的转换；
（7）测试T：负责将用户线接到测试设备以便对用户线进行测试。
除去以上七项基本功能之外，用户电路还具有极性倒换、衰减控制、计费脉冲发送，特殊话机控制（如投币电话）等功能。
5.2.4 程控交换机的分类
（1）根据所服务的范围不同：可以分为局用交换机和用户交换机。前者在多个本地交换局或汇接局之间完成交换。通过出入中继线与其它交换局相连。后者直接与用户通过本地用户线相连，将这些用户的呼叫汇接之后，再通过中继线与其它交换局相连；
（2）根据交换方式的不同：可以分为空分交换和时分交换。这实际上是交换网络的工作方式。实用的大规模电话交换机，也经常采用混合交换方式；
（3）根据交换的话音信号不同：可以分为模拟交换机和数字交换机，前者包括机电式交换机，空分式交换机。后者交换的对象都是经过编码之后的数字信号。
❿ 接线器的工作原理
接线器，就是集线器，也称作HUB，是连接局域网的一种设备，具有一些路由器的功能，但其工作状态还是在物理层。工作原理：从用户电路来的4个pcm母线进入复用器，复用器的任务是首先 将串行码变成并行码（8位），并将4路pcm合并，即将4路串行2mbps的话音信号分别经串/并变换后，转变成256kbps的并行话音信号，然后再复用成为1mbps的并行码，送入t级接线器的话音存储器。不管该时隙的用户是否占用，话音时隙均按时钟规定的顺序地址，周期地写入该话音存储器。话音存储器的读出则在控制存储器所决定的地址控制下进行。话音存储器的输出端接分路器，分路器的作用与复用器相反，是将一个并行通路分成4个串行通路，然后接入选组级。t接线器的输出端也为1mbps的8位并行码，经分路器后输出2mbps的串行码。