交换结构是分组交换机/路由器的核心部件,直接决定了交换机/路由器的性能。典型的交换结构有输出队列结构和输入队列结构。输出队列结构由于需要缓存工作于N倍的线路速率,可扩展性差。输入队列结构由于存在转发冲突,需要复杂的调度算法来配置交换阵列。导致这两种结构均不能胜任高性能交换的应用。目前,在高性能交换结构的设计领域,如何在交换结构的可扩展性、性能和调度复杂性三者间进行折中仍是有待解决的的富有挑战性的课题。针对这一问题,本文设计了重端口交换结构,该交换结构利用空分并行思想有效降低了对缓存工作速率的需求。通过对重端口交换结构与输出队列结构的行为等价性和各种调度算法下的稳定性判据的研究,论证了该结构的合理性与有效性。为了使重端口交换结构更趋于实用,本文进一步研究了重端口交换结构的低复杂度并行调度算法。为此本文首先给出了一个分组延迟分析的模型,并在此基础上设计能提供时延保证的Round-Robin调度算法。其次,本文将差分技术引入Round-Robin调度算法中,设计了只需一步迭代的调度算法iSLOT。最后本文通过详尽的仿真比较了各种极大匹配调度算法和iSLOT算法在重端口结构下的性能。文中的理论分析和仿真结果均显示重端口交换结构在可扩展性、性能和调度算法复杂性三个方面基本能满足高性能交换的需求。