交換機的硬件系統(tǒng)主要由用戶電路、中繼器、交換網(wǎng)絡、信令設備和控制系統(tǒng)（包括話路設備接口）等部分組成，如圖所示。
各部分的作用如下。
（1）用戶電路：用戶電路是交換機與用戶話機的接口。用戶電路一方面把語音信息傳遞給交換網(wǎng)絡；另一方面，也可以把用戶線上的其他信號和交換網(wǎng)絡隔離開來。
（2）中繼器：中繼器是交換機與交換機之間的接口。中繼器不僅具有用戶電路的功能，還具有制定信號形式和中繼線工作方向等功能。
（3）交換網(wǎng)絡：交換網(wǎng)絡用來完成任意兩個用戶之間、任意一個用戶與任意一個中繼器之間、任意兩個中繼器之間的連接。
（4）信令設備：用來接收和發(fā)送信令信息。
（5）控制系統(tǒng)：是交換機的指揮中心，接收各個話路設備發(fā)來的狀態(tài)信息、各個設備應執(zhí)行的動作并向各個設備發(fā)出驅動命令，協(xié)調(diào)各設備共同完成呼叫處理和維護管理任務。
下面，詳細闡述各模塊的功能。
1.用戶電路模塊
用戶電路模塊是用來連接用戶回路，提供用戶終端設備的接口電路，完成用戶話務的集中和擴散，并且完成呼叫處理的低層控制功能。
用戶電路模塊主要包括3個部分。
（1）用戶接口電路，是與模擬用戶線的接口。
（2）一個由一級T接線器組成的交換網(wǎng)絡，負責話務量的集中和擴散。
（3）用戶處理機，完成對用戶電路、用戶級T接線器的控制及呼叫處理的低層控制。
模擬用戶電話接口有7項基本功能，常用BORSCHT這7個字母來表示：
饋電（Battery Feed），交換機通過用戶線向共電式話機直流饋電；
過壓保護（Over Voltage Protection），防止用戶線上的電壓沖擊或過壓而損壞交換機；
振鈴（Ringing），向被叫用戶話機饋送鈴流；
監(jiān)視（Supervision），借助掃描點監(jiān)視用戶線通斷狀態(tài)，以檢測話機的摘機、掛機、撥號脈沖等用戶線信號，并將這些信號轉送給控制設備，以表示用戶的忙閑狀態(tài)和接續(xù)要求；
編解碼（Codec），利用編碼器和解碼器、濾波器，完成話音信號的模數(shù)與數(shù)模交換，以與數(shù)字交換機的數(shù)字交換網(wǎng)絡接口；
混合（Hybrid），進行用戶線的2/4線轉換，以滿足編解碼與數(shù)字交換對四線傳輸?shù)囊螅?/p>
測試（Test），提供測試端口，進行用戶電路的測試。
2.中繼器
中繼器是數(shù)字程控交換機與其他交換機的接口。根據(jù)連接的中繼線的類型，中繼器可分成模擬中繼器和數(shù)字中繼器兩大類。
數(shù)字中繼器是程控交換機和局間數(shù)字中繼線的接口電路，它的入端/出端都是數(shù)字信號。數(shù)字中繼器的主要功能有：
碼型變換和反變換；
時鐘提取，從輸入的PCM碼流中提取時鐘信號，用來作為輸入信號的位時鐘；
幀同步，在數(shù)字中繼器的發(fā)送端，在偶幀TS0（時隙0）插入幀同步碼，在接收端檢出幀同步碼，以便識別一幀的開始；
復幀同步，在采用隨路信令時，需完成復幀同步，以便識別各個話路的線路信令；
信令的提取和插入，在采用隨路信令時，數(shù)字中繼器的發(fā)送端要把各個話路的線路信令插入到復幀中相應的TS16（時隙16）；在接收端將線路信令從TS16中提取出來送給控制系統(tǒng)。
3.信令設備
信令設備的主要功能是接收和發(fā)送信令。程控數(shù)字交換機中主要的信令設備有：
信號音發(fā)生器，用于產(chǎn)生各種類型的信號音，如忙音、撥號音、回鈴音等；
DTMF接收器，用于接收用戶話機發(fā)出的DTMF信號；
多頻信號發(fā)生器和多頻信號接收器，用于發(fā)送和接收局間的MFC信號；
No.7信令終端，用于完成No.7信令的第二級功能。
4.控制部分
控制部分的功能主要包括兩部分：一是對呼叫進行處理；二是對整個交換系統(tǒng)的運行進行管理、監(jiān)督和維護?？刂撇糠值慕M成類似于通常的計算機系統(tǒng)，由中央處理器（CPU）部件、存儲部件和輸入輸出系統(tǒng)構成。隨著硬件技術的發(fā)展，控制部分的性能已經(jīng)得到了大幅度的提高。
5.交換網(wǎng)絡
（1）時分接線器的原理
交換網(wǎng)絡是整個交換系統(tǒng)的核心，交換網(wǎng)絡由數(shù)字接線器組成。數(shù)字接線器有兩種：時分接線器和空分接線器。它們的基本分工是：時分接線器負責實現(xiàn)時隙的交換；空分接線器負責實現(xiàn)母線的交換。
時分接線器又叫T接線器，由動態(tài)隨機存儲器（RAM）組成。它包括話音存儲器和控制存儲器及計數(shù)器3部分。T接線器的結構如圖1-4（a）和（b）所示。
話音存儲器用來存儲話音的PCM碼字，控制存儲器用來存儲對話音存儲器的
控制信息。
時分交換有兩種方式：控制寫入，順序讀出；順序寫入，控制讀出。
首先，參照圖，考察輸出控制方式是如何工作的。
設輸入話音信號在時隙TS18上，要求經(jīng)過T接線器后交換到TS28上去，然后輸出到下一級。CPU根據(jù)這一請求，通過軟件在控制存儲器的28號單元寫入“18”。因為這個寫入是由CPU控制的，所以稱它為“控制寫入”?？刂拼鎯ζ鞯淖x出是由定時脈沖控制，按照時隙號讀出相應單元的內(nèi)容。如0#時隙，讀出0#單元的內(nèi)容，1#時隙讀出1#單元內(nèi)容??這種工作方式被稱之為“順序讀出”。
話音存儲器的工作方式正好和控制存儲器的方式相反，即是“順序寫入，控制讀出”。也就是說，由定時脈沖控制，按順序將不同時隙的話音信號寫入相應的單元中去。寫入的單元號和時隙號一一對應，而讀出時則要根據(jù)控制存儲器的控制信息（讀出數(shù)據(jù)）而進行。由于向話音存儲器輸入話音信號不受CPU的控制，而輸出話音信號（讀出時）受到由CPU控制的控制存儲器的控制，因此把它總稱為“控制輸出”方式。
前面已經(jīng)說過，CPU在控制存儲器中的28號單元已寫入內(nèi)容“18”。在定時脈沖控制下，在TS28這一時間，從控制存儲器的地址28中讀出內(nèi)容為“18”，把它作為話音存儲器的讀出地址，立即讀出話音存儲器第18號單元。這正好是原來在18號時隙寫入的話音信號的內(nèi)容，因此在話音信號18單元讀出時已經(jīng)是TS28了，即將話音信號從TS18交換到TS28，實現(xiàn)了時隙的交換。
中的T接線器是按“輸入控制”方式工作的，也就是說，話音存儲器的寫入是要受控制存儲器的控制，而其讀出則受定時脈沖控制按順序讀出?？刂拼鎯ζ鞯墓ぷ鞣绞饺匀皇恰翱刂茖懭?，順序讀出”。即由CPU控制寫入，由定時脈沖控制按順序讀出。但CPU寫入控制存儲器的內(nèi)容卻不同了。
上例中，CPU要在控制存儲器的18號單元寫入內(nèi)容“28”。然后控制存儲器按順序讀出，在TS18時讀出內(nèi)容“28”，作為話音存儲器的寫入地址，將輸入端TS18中的話音內(nèi)容寫入到28號單元中去。話音存儲器按順序讀出，TS28讀出28號單元內(nèi)容，這就是TS18的輸入內(nèi)容，這樣完成了時隙交換。
空分接線器的基本原理
空分接線器又叫S接線器，它由電子開關矩陣組成，共有N個入端和N個出端，形成N×N矩陣，由N個控制存儲器控制。每個控制存儲器控制同號輸出端的所有交叉點，這叫做“輸出控制”。控制存儲器的工作方式和以前的一樣為“控制寫入，順序讀出”。接線器的接點控制過程如圖1-5所示。
① CPU根據(jù)路由選擇結果在控制存儲器上寫入了如圖1-5所示的內(nèi)容。
② 控制存儲器按順序讀出，在TS1讀出各個控制存儲器的1號單元內(nèi)容，即1號控制存儲器的1號單元內(nèi)容為“2”，表示1號出線與2號入線接通；2號控制存儲器的1號單元內(nèi)容為“1”，表示2號出線與1號入線接通；3號控制存儲器的1號單元內(nèi)容為“3”，表示3號出線與3號入線接通。
③ 在TS2時，則按控制存儲器2號單元讀出內(nèi)容控制交叉點的接通。
對于大容量的交換網(wǎng)，采用單T網(wǎng)或單S網(wǎng)都是不夠的，往往采用T網(wǎng)與S網(wǎng)的組合。使用較多的為三級組合，即S—T—S和T—S—T，最常用的是T—S—T方式。
圖1-5 S接線器結構示意圖
