交换机的硬件系统主要由用户电路、中继器、交换网络、信令设备和控制系统（包括话路设备接口）等部分组成，如图所示。
各部分的作用如下。
（1）用户电路：用户电路是交换机与用户话机的接口。用户电路一方面把语音信息传递给交换网络；另一方面，也可以把用户线上的其他信号和交换网络隔离开来。
（2）中继器：中继器是交换机与交换机之间的接口。中继器不仅具有用户电路的功能，还具有制定信号形式和中继线工作方向等功能。
（3）交换网络：交换网络用来完成任意两个用户之间、任意一个用户与任意一个中继器之间、任意两个中继器之间的连接。
（4）信令设备：用来接收和发送信令信息。
（5）控制系统：是交换机的指挥中心，接收各个话路设备发来的状态信息、各个设备应执行的动作并向各个设备发出驱动命令，协调各设备共同完成呼叫处理和维护管理任务。
下面，详细阐述各模块的功能。
1.用户电路模块
用户电路模块是用来连接用户回路，提供用户终端设备的接口电路，完成用户话务的集中和扩散，并且完成呼叫处理的低层控制功能。
用户电路模块主要包括3个部分。
（1）用户接口电路，是与模拟用户线的接口。
（2）一个由一级T接线器组成的交换网络，负责话务量的集中和扩散。
（3）用户处理机，完成对用户电路、用户级T接线器的控制及呼叫处理的低层控制。
模拟用户电话接口有7项基本功能，常用BORSCHT这7个字母来表示：
馈电（Battery Feed），交换机通过用户线向共电式话机直流馈电；
过压保护（Over Voltage Protection），防止用户线上的电压冲击或过压而损坏交换机；
振铃（Ringing），向被叫用户话机馈送铃流；
监视（Supervision），借助扫描点监视用户线通断状态，以检测话机的摘机、挂机、拨号脉冲等用户线信号，并将这些信号转送给控制设备，以表示用户的忙闲状态和接续要求；
编解码（Codec），利用编码器和解码器、滤波器，完成话音信号的模数与数模交换，以与数字交换机的数字交换网络接口；
混合（Hybrid），进行用户线的2/4线转换，以满足编解码与数字交换对四线传输的要求；
测试（Test），提供测试端口，进行用户电路的测试。
2.中继器
中继器是数字程控交换机与其他交换机的接口。根据连接的中继线的类型，中继器可分成模拟中继器和数字中继器两大类。
数字中继器是程控交换机和局间数字中继线的接口电路，它的入端/出端都是数字信号。数字中继器的主要功能有：
码型变换和反变换；
时钟提取，从输入的PCM码流中提取时钟信号，用来作为输入信号的位时钟；
帧同步，在数字中继器的发送端，在偶帧TS0（时隙0）插入帧同步码，在接收端检出帧同步码，以便识别一帧的开始；
复帧同步，在采用随路信令时，需完成复帧同步，以便识别各个话路的线路信令；
信令的提取和插入，在采用随路信令时，数字中继器的发送端要把各个话路的线路信令插入到复帧中相应的TS16（时隙16）；在接收端将线路信令从TS16中提取出来送给控制系统。
3.信令设备
信令设备的主要功能是接收和发送信令。程控数字交换机中主要的信令设备有：
信号音发生器，用于产生各种类型的信号音，如忙音、拨号音、回铃音等；
DTMF接收器，用于接收用户话机发出的DTMF信号；
多频信号发生器和多频信号接收器，用于发送和接收局间的MFC信号；
No.7信令终端，用于完成No.7信令的第二级功能。
4.控制部分
控制部分的功能主要包括两部分：一是对呼叫进行处理；二是对整个交换系统的运行进行管理、监督和维护。控制部分的组成类似于通常的计算机系统，由中央处理器（CPU）部件、存储部件和输入输出系统构成。随着硬件技术的发展，控制部分的性能已经得到了大幅度的提高。
5.交换网络
（1）时分接线器的原理
交换网络是整个交换系统的核心，交换网络由数字接线器组成。数字接线器有两种：时分接线器和空分接线器。它们的基本分工是：时分接线器负责实现时隙的交换；空分接线器负责实现母线的交换。
时分接线器又叫T接线器，由动态随机存储器（RAM）组成。它包括话音存储器和控制存储器及计数器3部分。T接线器的结构如图1-4（a）和（b）所示。
话音存储器用来存储话音的PCM码字，控制存储器用来存储对话音存储器的
控制信息。
时分交换有两种方式：控制写入，顺序读出；顺序写入，控制读出。
首先，参照图，考察输出控制方式是如何工作的。
设输入话音信号在时隙TS18上，要求经过T接线器后交换到TS28上去，然后输出到下一级。CPU根据这一请求，通过软件在控制存储器的28号单元写入“18”。因为这个写入是由CPU控制的，所以称它为“控制写入”。控制存储器的读出是由定时脉冲控制，按照时隙号读出相应单元的内容。如0#时隙，读出0#单元的内容，1#时隙读出1#单元内容„„这种工作方式被称之为“顺序读出”。
话音存储器的工作方式正好和控制存储器的方式相反，即是“顺序写入，控制读出”。也就是说，由定时脉冲控制，按顺序将不同时隙的话音信号写入相应的单元中去。写入的单元号和时隙号一一对应，而读出时则要根据控制存储器的控制信息（读出数据）而进行。由于向话音存储器输入话音信号不受CPU的控制，而输出话音信号（读出时）受到由CPU控制的控制存储器的控制，因此把它总称为“控制输出”方式。
前面已经说过，CPU在控制存储器中的28号单元已写入内容“18”。在定时脉冲控制下，在TS28这一时间，从控制存储器的地址28中读出内容为“18”，把它作为话音存储器的读出地址，立即读出话音存储器第18号单元。这正好是原来在18号时隙写入的话音信号的内容，因此在话音信号18单元读出时已经是TS28了，即将话音信号从TS18交换到TS28，实现了时隙的交换。
中的T接线器是按“输入控制”方式工作的，也就是说，话音存储器的写入是要受控制存储器的控制，而其读出则受定时脉冲控制按顺序读出。控制存储器的工作方式仍然是“控制写入，顺序读出”。即由CPU控制写入，由定时脉冲控制按顺序读出。但CPU写入控制存储器的内容却不同了。
上例中，CPU要在控制存储器的18号单元写入内容“28”。然后控制存储器按顺序读出，在TS18时读出内容“28”，作为话音存储器的写入地址，将输入端TS18中的话音内容写入到28号单元中去。话音存储器按顺序读出，TS28读出28号单元内容，这就是TS18的输入内容，这样完成了时隙交换。
空分接线器的基本原理
空分接线器又叫S接线器，它由电子开关矩阵组成，共有N个入端和N个出端，形成N×N矩阵，由N个控制存储器控制。每个控制存储器控制同号输出端的所有交叉点，这叫做“输出控制”。控制存储器的工作方式和以前的一样为“控制写入，顺序读出”。接线器的接点控制过程如图1-5所示。
① CPU根据路由选择结果在控制存储器上写入了如图1-5所示的内容。
② 控制存储器按顺序读出，在TS1读出各个控制存储器的1号单元内容，即1号控制存储器的1号单元内容为“2”，表示1号出线与2号入线接通；2号控制存储器的1号单元内容为“1”，表示2号出线与1号入线接通；3号控制存储器的1号单元内容为“3”，表示3号出线与3号入线接通。
③ 在TS2时，则按控制存储器2号单元读出内容控制交叉点的接通。
对于大容量的交换网，采用单T网或单S网都是不够的，往往采用T网与S网的组合。使用较多的为三级组合，即S—T—S和T—S—T，最常用的是T—S—T方式。
图1-5 S接线器结构示意图
