Ruth Mutiara Sari

Dalam elektronik , sebuah switch crossbar (juga dikenal sebagai cross-titik saklar, crosspoint switch, atau switch matriks) adalah saklar yang menghubungkan beberapa input ke beberapa output dengan cara matriks. Awalnya istilah ini digunakan secara harfiah, untuk switch matriks dikendalikan oleh grid melintasi batang logam, dan kemudian diperluas ke switch matrix pada umumnya. Ini adalah salah satu arsitektur saklar utama, bersama-sama dengan rotary switch , saklar memori dan saklar Crossover .

Umum properti

Sebuah switch crossbar adalah perakitan switch individual antara beberapa input dan multiple output. Switch tersebut diatur dalam matriks. Jika switch crossbar memiliki input M dan N output, maka mistar gawang memiliki matriks dengan M x N lintas poin atau tempat di mana "bar" salib. Pada setiap crosspoint adalah switch, ketika ditutup, menghubungkan satu M masukan ke salah satu N output. Sebuah diberi mistar gawang adalah lapisan tunggal, non-blocking switch. Koleksi lintang dapat digunakan untuk mengimplementasikan beberapa layer dan / atau memblokir switch. Sebuah sistem beralih palang juga disebut switching system koordinat.

Aplikasi

Switch mistar gawang yang paling terkenal digunakan dalam aplikasi pengolah informasi seperti telepon dan circuit switching , tetapi mereka juga digunakan dalam aplikasi seperti mekanik mesin sortasi .
Tata letak matriks switch crossbar juga digunakan dalam beberapa memori semikonduktor perangkat. Di sini "bar" sangat tipis logam "kabel", dan "switch" adalah link melebur . Sekering ditiup atau dibuka menggunakan tegangan tinggi dan dibaca dengan menggunakan tegangan rendah. Perangkat tersebut disebut programmable read-only memory . Pada 2008 NSTI Nanoteknologi Konferensi kertas disajikan yang membahas implementasi palang nano dari sirkuit menambahkan digunakan sebagai alternatif untuk gerbang logika untuk perhitungan.
Selanjutnya, matriks array merupakan dasar untuk display panel datar modern. Thin-film-transistor LCD memiliki transistor pada setiap crosspoint, sehingga mereka bisa dianggap untuk menyertakan switch crossbar sebagai bagian dari struktur mereka.
Untuk video switching dalam aplikasi home theater dan profesional, switch palang (atau switch matriks, karena lebih sering disebut dalam aplikasi ini) digunakan untuk membuat output dari beberapa peralatan video yang tersedia secara bersamaan untuk setiap monitor atau setiap kamar di seluruh bangunan . Dalam instalasi khas, semua sumber video yang terletak di sebuah rak peralatan, dan dihubungkan sebagai masukan untuk saklar matriks.
Dimana kontrol pusat dari matriks adalah praktis, khas rack-mount beralih matriks menawarkan tombol panel depan untuk memungkinkan koneksi manual input ke output. Salah satu contoh penggunaan tersebut mungkin sports bar , di mana berbagai program yang ditampilkan secara bersamaan. Dalam rangka untuk mencapai hal ini, sebuah bar biasanya akan perlu membeli kabel terpisah atau berlangganan satelit untuk setiap tampilan yang kontrol independen yang diinginkan. Matriks switch ini memungkinkan sinyal yang akan disalurkan kembali pada kemauan, sehingga memungkinkan pembentukan untuk membeli hanya mereka langganan diperlukan untuk menutupi jumlah program yang unik dilihat di mana saja di dalam gedung.
Switch tersebut digunakan dalam high-end aplikasi home theater. Sumber video biasanya dibagi meliputi set-top kabel / penerima satelit atau penukaran DVD, konsep yang sama berlaku untuk audio juga. Output ditransfer ke televisi di kamar masing-masing. Matriks switch dikendalikan melalui Ethernet atau RS-232 koneksi serial oleh otomatisasi pengendali seluruh rumah, seperti yang dibuat oleh AMX , Crestron , atau Control4 - yang menyediakan antarmuka pengguna yang memungkinkan pengguna di setiap kamar untuk memilih alat untuk menonton. Antarmuka pengguna yang sebenarnya bervariasi oleh merek sistem, dan mungkin termasuk kombinasi menu pada layar, layar sentuh, dan handheld remote kontrol. Sistem ini diperlukan untuk memungkinkan pengguna untuk memilih program yang mereka ingin menonton dari ruang yang sama mereka akan menonton dari, jika tidak maka akan diperlukan (dan bisa dibilang tidak masuk akal) bagi mereka untuk berjalan ke rak peralatan.
Switch palang khusus yang digunakan dalam mendistribusikan sinyal TV satelit disebut multiswitch .

Implementasi

Secara historis, saklar palang terdiri dari batang logam yang terkait dengan setiap input dan output, bersama-sama dengan beberapa cara untuk mengendalikan kontak bergerak pada setiap cross-titik. Pada bagian akhir abad ke-20 ini switch palang literal menurun dan istilah datang untuk digunakan secara kiasan untuk switch array persegi pada umumnya. Modern "switch mistar gawang" biasanya diimplementasikan dengan teknologi semikonduktor. Kelas muncul penting lintang optik yang dilaksanakan dengan MEMS teknologi.

Teknik

Suatu jenis menengah Abad 19 pertukaran telegraf terdiri dari grid vertikal dan horisontal bar kuningan dengan lubang di setiap persimpangan. Operator memasukkan pin kuningan untuk menghubungkan satu saluran telegraf yang lain.

Electromechanical / telepon

Sebuah telepon palang saklar adalah elektromekanis perangkat untuk beralih telepon panggilan. Desain pertama dari apa yang sekarang disebut switch palang adalah Bell perusahaan Western Electric 's "koordinat pemilih" dari tahun 1915. Untuk menyimpan uang pada sistem kontrol, sistem ini diselenggarakan pada saklar melangkah atau asas pemilih daripada prinsip link. Itu sedikit digunakan di Amerika, tetapi Televerket instansi pemerintah Swedia diproduksi desain sendiri ( Betulander Gotthilf desain dari tahun 1919, terinspirasi oleh sistem Western Electric), dan digunakan di Swedia dari tahun 1926 sampai digitalisasi pada 1980-an di kecil dan menengah berukuran Model A204 switch. Desain sistem yang digunakan dalam AT & T Korporasi 's 1XB bursa mistar gawang, yang memasuki layanan pendapatan dari tahun 1938, dikembangkan oleh Bell Telephone Labs , terinspirasi oleh desain Swedia, tetapi didasarkan pada prinsip link yang ditemukan kembali. Pada tahun 1945, desain yang serupa Swedia Televerket dipasang di Swedia, sehingga memungkinkan untuk meningkatkan kapasitas dari model A204 saklar. Tertunda oleh Perang Dunia Kedua, beberapa jutaan baris 1XB perkotaan yang telah dipasang sejak tahun 1950-an di Amerika Serikat .
Pada tahun 1950, Ericsson perusahaan Swedia mengembangkan versi mereka sendiri dari sistem 1XB dan A204 untuk pasar internasional. Pada awal 1960-an, penjualan perusahaan switch mistar gawang melebihi orang-orang dari berputar 500-beralih sistem mereka, seperti yang diukur dalam jumlah baris. Crossbar switching yang cepat menyebar ke seluruh dunia, menggantikan desain paling awal seperti Strowger (langkah-demi-langkah) dan Panel sistem dalam instalasi yang lebih besar di AS Lulus dari kontrol sepenuhnya elektromekanis pada pengenalan, mereka secara bertahap diuraikan memiliki penuh elektronik kontrol dan berbagai fitur panggilan termasuk pendek dan kode panggilan cepat. Di Inggris Plessey Perusahaan menghasilkan berbagai TXKmistar gawang bursa, namun peluncuran secara luas oleh Kantor Pos Inggris dimulai paling lambat di negara lain, dan kemudian dihambat oleh perkembangan paralel TXE buluh estafet dan sistem pertukaran elektronik, sehingga mereka tidak pernah mencapai sejumlah besar koneksi pelanggan meskipun mereka menemukan beberapa sukses sebagai saklar tandem bursa.
Switch palang menggunakan beralih matriks terbuat dari array dua dimensi kontak diatur dalam format xy. Ini matriks beralih dioperasikan oleh serangkaian bar horizontal diatur melalui kontak.Setiap "pilih" Bar tersebut dapat mengguncang atas atau bawah dengan elektromagnet untuk menyediakan akses ke dua tingkat dari matriks. Satu set kedua vertikal "hold" bar diatur pada sudut kanan pertama (maka nama, "mistar gawang") dan juga dioperasikan oleh elektromagnet. Pilih bar membawa pegas kawat jari yang memungkinkan bar terus untuk mengoperasikan kontak di bawah bar. Ketika pilih dan kemudian elektromagnet terus beroperasi di urutan untuk memindahkan bar, mereka menjebak salah satu jari pegas menutup kontak di bawah titik di mana dua bar lintas. Inilah yang kemudian membuat koneksi melalui saklar sebagai bagian dari pengaturan jalur panggilan melalui pertukaran. Setelah terhubung, pilih magnet kemudian dilepaskan sehingga dapat menggunakan jari lainnya untuk koneksi lain, sedangkan magnet terus tetap bersemangat untuk durasi panggilan untuk mempertahankan koneksi. Mistar gawang antarmuka switching disebut sebagai TXK atau TXC switch (T elephone e X perubahan C rossbar) - di Inggris.
The Bell Sistem Tipe B palang beralih dari tahun 1960-an itu dibuat dalam jumlah terbesar. Mayoritas adalah 200 switch titik, dengan dua puluh vertikal dan sepuluh tingkat tiga kabel, tetapi contoh ini adalah 100 poin enam kawat switch. Setiap pilih bar membawa sepuluh jari sehingga salah satu dari sepuluh sirkuit ditugaskan ke sepuluh vertikal dapat terhubung ke salah satu dari dua tingkat. Lima pilih bar, masing-masing dapat berputar ke atas atau bawah, berarti pilihan sepuluh link ke tahap berikutnya switching. Setiap crosspoint dalam model khusus ini terhubung enam kabel. PerhatikanVertikal kontak Off-Normal sebelah magnet terus, berbaris di sepanjang bagian bawah saklar. Mereka melakukan fungsi logika dan memori, dan bar terus membuat mereka dalam posisi aktif selama koneksi terserah. Off Normals horizontal di sisi switch diaktifkan oleh bar horizontal ketika "kupu-kupu magnet" memutar mereka. Hal ini hanya terjadi sementara hubungan sedang diatur, karena kupu-kupu hanya energi kemudian.
Mayoritas Bell switch Sistem dibuat untuk menghubungkan tiga kabel termasuk ujung dan cincin daripasangan yang seimbang sirkuit dan lengan memimpin untuk kontrol. Banyak terhubung enam kabel, baik untuk dua sirkuit yang berbeda atau untuk empat rangkaian kawat atau koneksi kompleks lainnya. The Bell System Type C miniatur palang dari tahun 1970-an adalah serupa, tetapi jari-jari diproyeksikan ke depan dari belakang dan pilih bar diadakan dayung untuk memindahkan mereka. Mayoritas tipe C memiliki dua belas tingkat, ini adalah sepuluh orang tingkat kurang umum. The Northern Listrik Minibardigunakan dalam SP1 beralih serupa tapi bahkan lebih kecil. The ITT Pentaconta Multiswitch dari era yang sama biasanya memiliki 22 vertikal, 26 tingkat, dan enam sampai dua belas kabel. Ericsson switch mistar gawang kadang hanya lima vertikal.

Electromechanical / instrumentasi

Untuk penggunaan instrumentasi, James Cunningham, Anak dan Perusahaan membuat kecepatan tinggi, switch mistar gawang yang sangat panjang-hidup dengan bagian mekanik fisik kecil yang diizinkan operasi lebih cepat daripada switch palang telepon jenis. Banyak switch mereka memiliki Boolean mekanik DAN fungsi switch crossbar telepon, tetapi model lain memiliki relay individu (satu kumparan per crosspoint) dalam matriks array, menghubungkan kontak relay untuk [x] dan [y] bus. Jenis kedua adalah setara dengan relay terpisah, tidak ada logika AND fungsi built in Cunningham switch mistar gawang memiliki kontak mulia-logam mampu menangani sinyal millivolt.

Pertukaran Telepon

Pertukaran palang dini dibagi menjadi sisi sumber dan sisi mengakhiri, sedangkan Kanada kemudian dan menonjol dan US SP1 saklar dan saklar 5XB tidak.Ketika pengguna mengambil telepon handset, loop garis yang dihasilkan operasi estafet garis pengguna menyebabkan pertukaran untuk menghubungkan telepon pengguna ke pengirim berasal, yang kembali pengguna nada panggil. Pengirim kemudian mencatat angka keluar dan melewati mereka ke penanda berasal, yang memilih batang yang keluar dan dioperasikan berbagai tahap beralih palang untuk menghubungkan pengguna menelepon untuk itu. Penanda berasal kemudian lulus persyaratan penyelesaian panggilan batang (jenis berdenyut, ketahanan batang, dll) dan rincian yang disebut partai ke pengirim dan dilepaskan. Pengirim kemudian menyampaikan informasi ini ke pengirim terminating (yang bisa di kedua sama atau pertukaran yang berbeda). Pengirim ini kemudian digunakan penanda mengakhiri untuk menghubungkan pengguna menelepon, melalui batang masuk yang dipilih, apa yang disebut pengguna, dan menyebabkan pengendali relai ditetapkan untuk lulus intermiten tegangan cincin sekitar 90 VAC pada 20 Hz untuk membunyikan bel telepon disebut pengguna, dan kembali nada dering ke pemanggil.
Mistar gawang saklar itu sendiri adalah sederhana: desain tukar pindah semua pengambilan keputusan logis untuk sepengendali elemen, yang sangat bisa diandalkan karena set estafet. Kriteria desain adalah untuk memiliki dua jam "downtime" untuk layanan setiap empat puluh tahun, yang merupakan perbaikan besar pada sistem sebelumnya elektromekanis. Pertukaran konsep desain meminjamkan sendiri untuk upgrade tambahan, sebagai elemen kontrol bisa diganti secara terpisah dari elemen beralih panggilan. Ukuran minimum dari pertukaran palang itu relatif besar, namun di wilayah kota dengan kapasitas terpasang garis besar seluruh pertukaran menempati ruang kurang dari teknologi pertukaran lainnya dengan kapasitas setara. Untuk alasan ini mereka juga biasanya switch pertama yang diganti dengan digital sistem, yang bahkan lebih kecil dan lebih dapat diandalkan.
Dua prinsip menggunakan switch mistar gawang digunakan. Salah satu metode awal didasarkan pada prinsip pemilih, dan menggunakan switch sebagai pengganti fungsional untuk Strowger ataumelangkah switch . Kontrol didistribusikan ke switch sendiri. Call establishment berkembang melalui tahap demi tahap pertukaran, sebagai angka berturut-turut yang dipanggil. Dengan prinsip pemilih, setiap switch hanya bisa menangani porsinya satu panggilan sekaligus. Setiap kontak bergerak dari array itu multipled untuk crosspoint sesuai pada switch lain untuk pemilih di bank berikutnya switch. Dengan demikian pertukaran dengan seratus switch 10x10 dalam lima tahap hanya bisa memiliki dua puluh percakapan berlangsung. Kontrol terdistribusi berarti tidak ada titik umum kegagalan, tetapi juga berarti bahwa tahap pengaturan berlangsung selama sepuluh detik atau lebih pemanggil mengambil untuk menghubungi nomor yang diperlukan. Dalam pengendalian istilah hunian interval ini relatif panjang menurunkan kapasitas trafik dari switch.
Dimulai dengan saklar 1XB , metode kemudian dan lebih umum didasarkan pada prinsip link, dan menggunakan switch sebagai crosspoint. Setiap kontak perputarannya multipled ke kontak lain pada tingkat yang sama dengan sederhana "banjo" kawat, untuk link pada salah satu input dari switch di tahap berikutnya. Switch bisa menangani porsi dari panggilan sebanyak itu level atau vertikal. Dengan demikian pertukaran dengan empat puluh switch 10x10 dalam empat tahap bisa memiliki seratus percakapan berlangsung. Prinsip link yang lebih efisien, tetapi membutuhkan sistem kontrol yang lebih kompleks untuk menemukan link menganggur melalui kain beralih .
Ini berarti sepengendali , seperti dijelaskan di atas: semua angka dicatat, kemudian diteruskan ke peralatan kontrol umum - penanda - untuk membangun panggilan pada semua tahap saklar terpisah secara bersamaan. Sebuah sistem palang penanda-dikendalikan telah di penanda pusat kontrol yang sangat rentan; ini selalu dilindungi oleh memiliki duplikat spidol. Keuntungan besar adalah bahwa hunian kontrol pada switch adalah dari urutan satu detik atau kurang, mewakili beroperasi dan pelepasan tertinggal dari armatures X-maka-Y dari switch. Satu-satunya downside dari kendali umum adalah kebutuhan untuk menyediakan perekam digit cukup untuk menangani perkiraan berasal tingkat lalu lintas terbesar di bursa.
The Plessey TXK 1 atau 5005 desain menggunakan bentuk peralihan, di mana jalan yang jelas ditandai melalui kain beralih dengan logika didistribusikan, dan kemudian ditutup melalui semua sekaligus.
Di beberapa negara, ada pertukaran mistar gawang tetap dalam pelayanan pendapatan. Namun, bursa mistar gawang tetap digunakan di negara-negara seperti Rusia , di mana beberapa jaringan telepon kota besar belum sepenuhnya upgrade ke teknologi digital. Instalasi Diawetkan dapat dilihat di museum seperti Museum Komunikasi di Seattle, Washington, dan Museum Sains diLondon .
Mengubah nomenklatur dapat membingungkan: dalam terminologi Amerika saat "switch" kini sering mengacu pada sebuah sistem yang juga disebut "pertukaran telepon" (istilah yang biasa dalam bahasa Inggris) - yaitu, koleksi besar pemilih dari beberapa macam dalam bangunan. Untuk sebagian besar dari abad kedua puluh satu " Strowger saklar "atau" palang switch "dirujuk ke bagian individu peralatan mekanis membentuk bagian dari pertukaran. Oleh karena itu gambar di atas menunjukkan "palang switch" menggunakan makna sebelumnya.

Semikonduktor

Implementasi semikonduktor switch palang biasanya terdiri dari satu set amplifier masukan atau retimers terhubung ke serangkaian metalizations atau "bar" dalam perangkat semikonduktor.Sebuah set sama metalizations atau "bar" yang terhubung ke output amplifier atau retimers. Pada setiap cross-titik di mana "bar" salib, transistor lulus dilaksanakan yang menghubungkan bar.Ketika transistor lulus diaktifkan, input terhubung ke output.
Sebagai teknologi komputer telah membaik, switch mistar gawang telah menemukan penggunaan dalam sistem seperti jaringan interkoneksi multistage yang menghubungkan berbagai unit pengolahan dalam memori akses seragam prosesor paralel ke array elemen memori.

Arbitrase

Masalah standar dalam menggunakan switch palang adalah bahwa pengaturan lintas poin. Dalam aplikasi telepon klasik cross-bar, yang crosspoint tertutup dan terbuka sebagai panggilan telepon datang dan pergi. Dalam transfer Asynchronous Mode atau paket aplikasi switching, crosspoint harus dibuat dan patah pada setiap interval keputusan. Dalam kecepatan tinggi switch, pengaturan semua lintas-poin harus ditentukan dan kemudian jutaan mengatur atau milyaran kali per detik. Salah satu pendekatan untuk membuat keputusan ini dengan cepat adalah melalui penggunaan arbiter wavefront .

Lihat juga

· Nonblocking minimal mencakup saklar - menjelaskan cara menggabungkan switch mistar gawang dalam switch yang lebih besar.

Referensi

1.      ^ Yong Chen, Gun-Young Jung, Douglas AA Ohlberg, Xuema Li, Duncan Stewart R, Jan O Jeppesen, Kent A Nielsen, dan J Fraser Stoddart, Nanoscale molekul-switch sirkuit palang 2003Nanoteknologi 14 462-468
2.      ^ Mouttet, B. (2008-06-02). "Arsitektur Komputasi Logicless dengan palang Array Nanoscale" . NSTI Nanotech 2008 Konferensi. Diakses 2008-06-02.
3.      ^ http://www.obs-us.com/people/karen/cunningham/chapter6.htm # 47 4.      ^ http://www.obs-us.com/people/karen/cunningham/47.htm

Contoh Gambar :