آشنایی با Fast Switching

 Fast Switching به معنای سوئیچینگ سریع است. این سوئیچینگ سریع از حافظه نهان تشکیل شده است. سوئیچینگ سریع  از بسته های قبلی برای دستیابی به توان بالاتر استفاده می کند. شما می توانید با فعال کردن سوئیچینگ عملکرد انتقال بسته را تسریع کنید. برای کسب اطلاعات بیشتر در این مورد از شما دعوت می شود تا پایان این مطالب همراه ما باشید:

Fast Switching  را بیشتر درک کنید

Fast Switching  به معنای “سوئیچ کردن سریع” است و تکنولوژی می باشد که در دستگاه‌ های الکترونیکی برای کم کردن زمان سوئیچ کردن یک سیگنال استفاده می ‌شود. در واقع؛  Fast Switching به کاهش زمانی اشاره دارد که لازم است تا یک دستگاه الکترونیکی بین دو حالت مختلف سوئیچ کند. مانند روشن و خاموش کردن یک لامپ. استفاده ازFast Switching  باعث می‌ شود که دستگاه‌ های الکترونیکی با سرعت بیشتری کار کنند و عملکرد آن ها بهبود پیدا کند.

تاریخچهSwitching  یا سوئیچ کردن

تاریخچه Switching به اولین روزهای الکترونیک باز می ‌گردد. در سال ۱۹۰۷، لیستر هاوارد ابزاری را اختراع کرد که به عنوان سوئیچ الکترونیکی به ‌کار می‌ رود. پس از آن، همچنین در سال‌ های ۱۹۲۵ تا ۱۹۳۰، ویلیام شاکلی اصلاحاتی را در سوئیچینگ ارائه داد، اما مهمترین اختراع در زمینه Switching  عموماً با توسعه ترانزیستور در سال ۱۹۴۸ آغاز شد. با اختراع ترانزیستور، امکان کنترل جریان الکتریکی به صورت الکترونیکی و با سرعت بسیار بالاتری نسبت به سوئیچینگ مکانیکی فراهم شد.

در سال های بعدی، تکنولوژی‌ های سوئیچینگ پیشرفت کردند و مهمترین از آن‌ ها شامل ترانزیستورهای فیلد افتابی بود که به عنوان الگوی پایه در سوئیچینگ مورد استفاده قرار گرفت. امروزه، با بهره‌ گیری از تکنولوژی ‌های پیشرفته ‌تری مانند MOSFET، IGBT و GTO، سوئیچینگ با سرعت و دقت بسیار بالاتری انجام می ‌شود و نقش بسیار مهمی در عملکرد دستگاه‌ های الکترونیکی و صنایع مختلف دارد.

هدف کلی سوئیچینگ سریع

هدف اصلی سوئیچینگ سریع در دستگاه‌ های الکترونیکی، کاهش زمان سوئیچ کردن یک سیگنال و بهبود عملکرد دستگاه است. با استفاده از این تکنولوژی، دستگاه ‌های الکترونیکی می ‌توانند با سرعت بیشتری کار کنند و بهبود یابند. این محصول قادر است یک سیگنال کوچک را تا 100 آمپر افزایش دهد. به عنوان مثال، در دستگاه‌ هایی که نیاز به تغییر فرکانس سیگنال دارند، استفاده از Fast Switching  به معنای کاهش زمان لازم برای تغییر فرکانس و به دست آوردن سیگنالی با کیفیت بهتر است. همچنین، استفاده از Fast Switching  در دستگاه‌ هایی که برای کنترل جریان الکتریکی استفاده می ‌شوند، می ‌تواند باعث کاهش انرژی مصرفی و بهبود کارایی دستگاه شود.

ساختار این دستگاه به گونه ای طراحی شده است که تنها به یک سو عمل می کند. سوئیچینگ سریع برای جهت تصحیح خط AC و متناوب کردن جریان مستقیم استفاده می ‌شود و از دیودهای پرسرعت برای کنترل ولتاژ کمتر از ۱۰ ولت استفاده می‌ کند. در همین راستا از سوئیچینگ هایی که در بسته های کوچک نصب شده اند، جهت بازیابی زمان معکوس استفاده های فراوانی می شود، به طوری که به آن ها دیودهای پر سرعت نیز می گویند. این تکنولوژی ممکن است سوئیچینگ سریع در دستگاه‌ های الکترونیکی رایج باشد. اما به این نکته توجه داشته باشید که این تکنولوژی ممکن است در برخی موارد منجر به نویز و اختلال در سیگنال ‌های الکترونیکی شود.

تاریخچه fast switching در شرکت سیسکو

شرکت سیسکو یکی از بزرگترین تولید کنندگان تجهیزات شبکه در جهان است و محصولات آن از روترها، سوئیچ ها، فایروال ها و دیگر تجهیزات مربوط به شبکه های کامپیوتری تشکیل شده است. در این میان، تکنولوژی fast switching  یکی از مهمترین و پرکاربردترین تکنولوژی های شرکت سیسکو در زمینه شبکه های کامپیوتری است.

تاریخچه fast switching در شرکت سیسکو به سال های اوایل دهه ۱۹۹۰ باز می‌ گردد. در آن زمان، ترافیک شبکه های کامپیوتری به صورت سنتی با استفاده از روترهای نرم افزاری(software routers) هدایت می شد که محاسبات پیچیده را برای هر پکت از سرور به سرور انجام می دادند. این روش منجر به کاهش سرعت عملکرد شبکه و افزایش تاخیر در انتقال داده ها می شد.

برای حل این مشکل، شرکت سیسکو به عنوان یکی از اولین شرکت هایی که ایده fast switching  را پیاده سازی کرد، این تکنولوژی را به بازار عرضه کرد. این تکنولوژی منجر به بهبود سرعت شبکه، کاهش تاخیر در انتقال داده ها و افزایش عملکرد شبکه شد.

با استفاده از fast switching، ترافیک شبکه به صورت سریع تر و بدون نیاز به محاسبات پیچیده؛ از طریق تجهیزات شرکت سیسکو، ردیابی و هدایت می شود. از آن زمان به بعد fast switching  به دلیل قابلیت های فراوانی که دارد، به یکی از عمده تکنولوژی های شرکت سیسکو در زمینه شبکه های کامپیوتری تبدیل شد. اکنون این تکنولوژی به عنوان یکی از تکنولوژی های اصلی سیسکو در تجهیزات شبکه به کار می رود.

سه روش اصلی Switching در شرکت سیسکو

سیسکو در بیست سال اخیر سه روش اصلی  Switching به نام‌ های Fast Switching ،Process Switching  وCisco Express Forwarding  را معرفی کرده است. این سه روش جهت بهینه  سازی عملکرد سوئیچینگ و افزایش سرعت ترافیک در شبکه مورد استفاده قرار می ‌گیرند.

·        Fast Switching

در Fast Switching، یک  Cache سریع ایجاد می شود که شامل اطلاعات مسیریابی برای بسته هایی است که پیشتر از سوئیچ عبور کرده‌ اند. این روش منجر به افزایش سرعت پردازش بسته ها توسط سوئیچ می ‌شود؛ زیرا سرویس ‌دهی  routing از طریق ذخیره Cache انجام می ‌شود و به هر Packet  سریع تر پاسخ داده می ‌شود.

·        Process Switching

در این روش بسته ها به سمتCPU  سوئیچ ارسال می شوند و پس از بررسی مسیریابی، به مقصد مورد نظر ارسال می شوند. این روش باعث کاهش سرعت پردازش بسته ها توسط سوئیچ می‌ شود؛ زیرا هر بسته باید به  CPU  منتقل شود و بررسی شود.

·        Cisco Express Forwarding  (CEF)

اما در این روش CEF  جایگزین  Process Switching شده است. در CEF، یک جدول  routing خاصی ایجاد می ‌شود که شامل اطلاعات مسیریابی برای بسته هایی است که از قبل تعریف شده‌ اند. به عبارت دیگر، مسیریابی برای بسته ها به صورت پیش فرض و پیش در نظر گرفته شده در جدول routing انجام می‌ شود و نیازی به ارسال بسته به  CPU نیست. این روش باعث افزایش سرعت پردازش بسته ها توسط سوئیچ می ‌شود؛ زیرا بسته ها بدون نیاز به بررسی توسط CPU، به مقصد خود می ‌رسند.

مزایا و معایب fast switching

احتمالا تا این بخش از مطالب به خوبی با تکنولوژی سوئیچینگ آشنا شده اید و از نقش آن در دنیای مدرن آگاه شده اید. این تکنولوژی هانند دیگر تکنولوژی های عصر حاضر مزایا و معایبی دارد که در ادامه به آن ها می پردازیم. مزایای استفاده از Fast Switching  شامل موارد زیر است:

• کاهش زمان سوئیچ کردن یک سیگنال و بهبود سرعت عملکرد دستگاه الکترونیکی
• کاهش انرژی مصرفی دستگاه
• بهبود کیفیت سیگنال (در دستگاه‌ هایی که نیاز به تغییر فرکانس سیگنال دارند.)
• کاهش تاثیرات جانبی حین سوئیج کردن سیگنال (مانند نویز و اختلال در سیگنال)

اما همچنین استفاده از  Fast Switching نیز دارای برخی معایب است که عبارتند از:

• افزایش نویز در سیگنال الکترونیکی و کاهش کیفیت آن
• افزایش گرمای تولید شده توسط دستگاه الکترونیکی به دلیل افزایش سرعت عملکرد
• آسیب رساندن به دستگاه (در صورتی که کنترل سوئیچینگ به درستی انجام نشود)

به طور کلی؛ استفاده از Fast Switching  با توجه به نوع دستگاه و شرایط مورد استفاده، مزایا و معایب خاص خود را دارد و باید از قبل به این نکات توجه شود.

پایان

در این مقاله به تکنولوژی سوئیچینگ سریع پرداختیم و سعی کردیم به شما یک توضیح مفیدی در این باره بدهیم تا درک بهتری از این موضوع داشته باشید.

اما Fast Switching از جمله تکنولوژی هایی است که یک مهندس شبکه به آن نیاز پیدا میکند تا بتواند مشکلات را با سرعت و دقت بیشتری رفع کند و عملکرد شبکه را بهبود بخشد. در واقع، مفاهیم مختلف در حوزه مدیریت ترافیک و عملکرد دستگاه‌های شبکه، بخشی از دانش و تخصصی است که هر مهندس شبکه باید به آن آشنا باشد.