Torus interconnect
ટોરસ ઇન્ટરકનેક્ટ એ સમાંતર કમ્પ્યુટર સિસ્ટમમાં પ્રોસેસિંગ નોડ્સને જોડવા માટે સ્વીચ-લેસ નેટવર્ક ટોપોલોજી છે. ભૂમિતિમાં, વર્તુળમાં અક્ષ કોપ્લાનરની આસપાસ વર્તુળને ફેરવીને ટોરસ બનાવવામાં આવે છે. જ્યારે આ ભૂમિતિમાં સામાન્ય વ્યાખ્યા છે, ત્યારે આ પ્રકારના આકારના ટોપોલોજિકલ ગુણધર્મો નેટવર્ક ટોપોલોજીને તેના સારમાં વર્ણવે છે. ભૂમિતિ ચિત્ર નીચેની છબીઓ 1D અને 2D ટોરસ છે. 1ડી ટોરસ એક સરળ વર્તુળ છે, અને 2ડી ટોરસ ડોનટ જેવો આકાર ધરાવે છે. નીચેનું એનિમેશન સમજાવે છે કે કેવી રીતે એક લંબચોરસમાંથી તેની વિરુદ્ધ ધારની બે જોડીને જોડીને 2D ટોરસ ઉત્પન્ન થાય છે. અહીં ટોરસની વિભાવનાનો ઉપયોગ ડોનટની જેમ જોડાયેલા ગાંઠોના ક્રમની શરૂઆત અને અંતને આવશ્યકપણે વર્ણવવા માટે થાય છે. ખ્યાલને વધુ સારી રીતે સમજાવવા માટે, અને નેટવર્ક ઇન્ટરકનેક્ટમાં ટોપોલોજીનો અર્થ શું છે તે સમજવા માટે, આપણે ટોરસ ટોપોલોજીનો ઉપયોગ કરીને સમાંતર ઇન્ટરકનેક્ટેડ નોડ્સના 3 ઉદાહરણો આપીએ છીએ. એક પરિમાણ પર, ટોરસ ટોપોલોજી વર્તુળના આકારના રિંગ ઇન્ટરકનેક્ટ નેટવર્કની સમકક્ષ હોય છે. 2D પર, તે 2D જાળીની સમકક્ષ છે, પરંતુ ધાર ગાંઠો પર વધારાના જોડાણ સાથે, જે 2D ટોરસની વ્યાખ્યા છે. ટોરસ નેટવર્ક ટોપોલોજી આપણે ઉપરના આંકડાઓમાંથી નિયમને સામાન્ય બનાવી શકીએ છીએ. ટોરસ ઇન્ટરકનેક્ટ એ સ્વીચ-લેસ ટોપોલોજી છે જે N = 2,3, અથવા વધુ પરિમાણોના લંબચોરસ એરેમાં ગોઠવાયેલા નોડ્સ સાથે મેશ ઇન્ટરકનેક્ટ તરીકે જોઈ શકાય છે, જેમાં પ્રોસેસર્સ તેમના નજીકના પડોશીઓ સાથે જોડાયેલા હોય છે, અને એરેની વિરુદ્ધ ધાર પર અનુરૂપ પ્રોસેસર્સ જોડાયેલા હોય છે. [1] આ જાળીમાં, દરેક નોડ 2N જોડાણો ધરાવે છે. આ ટોપોલોજીનું નામ એ હકીકત પરથી પડ્યું છે કે આ રીતે રચાયેલી જાળી ટોપોલોજીકલ રીતે એન-ડાયમેન્શનલ ટોરસ માટે સજાતીય છે. વિઝ્યુલાઇઝેશન ટોરસ નેટવર્ક ટોપોલોજીના પ્રથમ 3 પરિમાણોની કલ્પના કરવી સરળ છે અને નીચે વર્ણવેલ છેઃ 1 ડી ટોરસઃ તે એક પરિમાણ છે, એન નોડ્સ બંધ લૂપમાં જોડાયેલા છે અને દરેક નોડ તેના 2 નજીકના પડોશીઓ સાથે જોડાયેલ છે, સંદેશાવ્યવહાર 2 દિશામાં થઈ શકે છે, + x અને-x. 1ડી ટોરસ રિંગ ઇન્ટરકનેક્શન જેવું જ છે. 2 ડી ટોરસઃ તે 4 ની ડિગ્રી સાથે બે પરિમાણો છે, ગાંઠોની કલ્પના n પંક્તિઓ અને n સ્તંભોના દ્વિ-પરિમાણીય લંબચોરસ જાળીમાં કરવામાં આવે છે, જેમાં દરેક નોડ તેના 4 નજીકના પડોશીઓ સાથે જોડાયેલ હોય છે, અને વિરુદ્ધ ધાર પર અનુરૂપ ગાંઠો જોડાયેલા હોય છે. વિરુદ્ધ ધારના જોડાણને બે વિરુદ્ધ ધારને જોડવા માટે લંબચોરસ એરેને "ટ્યુબ" માં ફેરવીને અને પછી અન્ય બેને જોડવા માટે "ટ્યુબ" ને ટોરસમાં વળીને જોઈ શકાય છે. સંદેશાવ્યવહાર 4 દિશાઓમાં થઈ શકે છે, + x, −x, + y, અને −y. 2D ટોરસના કુલ ગાંઠો n2 છે. 3D ટોરસઃ તે ત્રણ પરિમાણો છે, ગાંઠોની કલ્પના લંબચોરસ પ્રિઝમના આકારમાં ત્રિ-પરિમાણીય જાળીમાં કરવામાં આવે છે, જેમાં દરેક નોડ તેના 6 પડોશીઓ સાથે જોડાયેલ હોય છે, જેમાં એરેના વિરોધી ચહેરાઓ પર અનુરૂપ ગાંઠો જોડાયેલા હોય છે. દરેક ધારમાં n ગાંઠો હોય છે. સંદેશાવ્યવહાર 6 દિશાઓમાં થઈ શકે છે, + x, −x, + y, −y, + z, −z. 3D ટોરસની દરેક ધારમાં n ગાંઠો હોય છે. 3D ટોરસના કુલ ગાંઠો n3 છે. એન. ડી. ટોરસઃ તેમાં એન પરિમાણ હોઈ શકે છે, એન પરિમાણ ટોરસના દરેક નોડમાં 2 એન પડોશીઓ હોય છે, સંચાર 2 એન દિશામાં થઈ શકે છે. દરેક ધારમાં n ગાંઠો હોય છે. આ ટોરસના કુલ ગાંઠો એનએન છે. ટોરસનું ઉચ્ચ પરિમાણ હોવાની મુખ્ય પ્રેરણા ઉચ્ચ બેન્ડવિડ્થ, ઓછી વિલંબતા અને ઉચ્ચ માપનીયતા પ્રાપ્ત કરવાની છે. ઉચ્ચ-પરિમાણીય એરેની કલ્પના કરવી મુશ્કેલ છે પરંતુ આપણે ઉપરના નિયમ પરથી જોઈ શકીએ છીએ કે દરેક ઉચ્ચ પરિમાણ દરેક નોડમાં નજીકના પડોશી જોડાણોની બીજી જોડી ઉમેરે છે. પ્રદર્શન ટોચના 500 યાદી પરના સંખ્યાબંધ સુપરકોમ્પ્યુટર્સ ત્રિ-પરિમાણીય ટોરસ નેટવર્કનો ઉપયોગ કરે છે, દા. ત. આઇબીએમની બ્લુ જીન/એલ અને બ્લુ જીન/પી, અને ક્રે એક્સટી 3. આઇબીએમનું બ્લુ જીન/ક્યૂ પાંચ પરિમાણીય ટોરસ નેટવર્કનો ઉપયોગ કરે છે. ફુજીત્સુના કે કમ્પ્યુટર અને પ્રાઈમએચપીસી એફએક્સ10 ટોફુ નામના માલિકીના ત્રિ-પરિમાણીય ટોરસ 3ડી મેશ ઇન્ટરકનેક્ટનો ઉપયોગ કરે છે. ઇલિનોઇસ ઇન્સ્ટિટ્યૂટ ઓફ ટેક્નોલોજીના 3D ટોરસ પરફોર્મન્સ સિમ્યુલેશન સંદીપ પાલુર અને ડૉ. ઇઓન રાયકુએ 3D ટોરસ પરફોર્મન્સનું અનુકરણ કરવા માટે પ્રયોગો હાથ ધર્યા હતા. તેમના પ્રયોગો 250 જીબી રેમ, 48 કોર અને x86 _ 64 આર્કિટેક્ચરવાળા કમ્પ્યુટર પર ચાલતા હતા. તેઓ જે સિમ્યુલેટરનો ઉપયોગ કરતા હતા તે આરઓએસએસ (રેન્સસેલેરની ઓપ્ટિમિસ્ટિક સિમ્યુલેશન સિસ્ટમ) હતું. તેઓએ મુખ્યત્વે ત્રણ પાસાઓ પર ધ્યાન કેન્દ્રિત કર્યુંઃ નેટવર્કના કદમાં ફેરફાર સર્વરની સંખ્યામાં ફેરફાર સંદેશના કદમાં ફેરફાર તેઓએ તારણ કાઢ્યું કે સર્વર અને નેટવર્કના કદમાં વધારો થતાં થ્રુપુટમાં ઘટાડો થાય છે. નહિંતર, સંદેશના કદમાં વધારો થવાની સાથે થ્રુપુટ વધે છે. 6ડી ટોરસ ઉત્પાદન પ્રદર્શન ફુજીત્સુ લિમિટેડે "ટોફુ" નામનું 6ડી ટોરસ કમ્પ્યુટર મોડેલ વિકસાવ્યું હતું. તેમના મોડેલમાં, 6D ટોરસ 100 GB/s ઓફ-ચિપ બેન્ડવિડ્થ, 3D ટોરસ કરતાં 12 ગણી વધુ માપનીયતા અને ઉચ્ચ ખામી સહનશીલતા પ્રાપ્ત કરી શકે છે. આ મોડેલનો ઉપયોગ કે કમ્પ્યુટર અને ફુગાકુમાં થાય છે. ફાયદા અને ગેરફાયદા ફાયદા અને ગેરફાયદા ફાયદા અને ગેરફાયદા ફાયદા અને ગેરફાયદા ફાયદા અને ગેરફાયદા ફાયદા અને ગેરફાયદા ફાયદા અને ગેરફાયદા ફાયદા વધુ ઝડપ, ઓછી વિલંબતા વિપરીત ધારના જોડાણને કારણે, ડેટા પાસે એક નોડથી બીજા નોડમાં મુસાફરી કરવા માટે વધુ વિકલ્પો હોય છે જે ગતિમાં ઘણો વધારો કરે છે. વધુ સારી નિષ્પક્ષતા 4 × 4 જાળીદાર આંતરજોડાણમાં, ગાંઠો વચ્ચેનું સૌથી લાંબુ અંતર ઉપલા ડાબા ખૂણેથી નીચલા જમણા ખૂણે છે. દરેક ડેટમ સૌથી લાંબા માર્ગની મુસાફરી કરવા માટે 6 હોપ્સ લે છે. પરંતુ 4×4 ટોરસ ઇન્ટરકનેક્ટમાં, ઉપલા ડાબા ખૂણામાં માત્ર 2 હોપ્સ સાથે નીચલા જમણા ખૂણામાં મુસાફરી કરી શકાય છે. ગેરફાયદા વાયરિંગની જટિલતા વધારાના વાયર ભૌતિક ડિઝાઇન તબક્કામાં રાઉટીંગ પ્રક્રિયાને વધુ મુશ્કેલ બનાવી શકે છે. જો આપણે ચિપ પર વધુ વાયર મૂકવા માંગતા હોઈએ, તો સંભવ છે કે આપણે ધાતુના સ્તરોની સંખ્યા વધારવાની અથવા ચિપ પરની ઘનતા ઘટાડવાની જરૂર છે, જે વધુ ખર્ચાળ છે. નહિંતર, વિરુદ્ધ ધારને જોડતા વાયર અન્ય વાયર કરતા ઘણા લાંબા હોઈ શકે છે. લિંકની લંબાઈની આ અસમાનતા આરસી વિલંબને કારણે સમસ્યાઓનું કારણ બની શકે છે. કિંમત જ્યારે લાંબી લપેટી-આસપાસની કડીઓ જોડાણ ટોપોલોજીની કલ્પના કરવાની સૌથી સરળ રીત હોઈ શકે છે, વ્યવહારમાં, કેબલની લંબાઈ પરના પ્રતિબંધો ઘણીવાર લાંબી લપેટી-આસપાસની કડીઓ અવ્યવહારુ બનાવે છે. તેના બદલે, સીધા જોડાયેલા નોડ્સ-નોડ્સ સહિત કે જે ઉપરના વિઝ્યુલાઇઝેશન ગ્રીડની વિરુદ્ધ ધાર પર મૂકે છે, જે લાંબી લપેટી-આસપાસની કડી દ્વારા જોડાયેલ છે-ભૌતિક રીતે ફોલ્ડ કરેલા ટોરસ નેટવર્કમાં એકબીજાની નજીક મૂકવામાં આવે છે. ફોલ્ડ કરેલા ટોરસ નેટવર્કની દરેક કડી ખૂબ જ ટૂંકી હોય છે-લગભગ સરળ ગ્રીડ ઇન્ટરકનેક્ટમાં નજીકના-પડોશી લિંક્સ જેટલી ટૂંકી હોય છે-અને તેથી ઓછી વિલંબતા હોય છે. કમ્પ્યુટર ક્લસ્ટર હાર્ટબીટ પ્રાઇવેટ નેટવર્ક સ્વિચ્ડ ફેબ્રિક રેફરન્સ કમ્પ્યુટર નેટવર્ક પેરેલલ કમ્પ્યુટિંગ સુપરકમ્પ્યુટિંગ પણ જુઓ.