Torus interconnect
ٹورس انٹر کنیکٹ ایک متوازی کمپیوٹر سسٹم میں پروسیسنگ نوڈس کو جوڑنے کے لیے ایک سوئچ لیس نیٹ ورک ٹوپولوجی ہے۔ جیومیٹری میں، ایک ٹورس دائرے میں ایک محور کوپلانار کے گرد ایک دائرے کو گھوم کر بنایا جاتا ہے۔ اگرچہ یہ جیومیٹری میں ایک عمومی تعریف ہے، اس قسم کی شکل کی ٹپوولوجیکل خصوصیات نیٹ ورک ٹوپولوجی کو اس کے جوہر میں بیان کرتی ہیں۔ جیومیٹری کی مثال درج ذیل تصاویر 1 ڈی، اور 2 ڈی ٹورس ہیں۔ 1 ڈی ٹورس ایک سادہ دائرہ ہے، اور 2 ڈی ٹورس ڈونٹ کی شکل کا ہے۔ نیچے دی گئی حرکت پذیری اس بات کی وضاحت کرتی ہے کہ کس طرح ایک آئتاکار سے اس کے مخالف کناروں کے دو جوڑوں کو جوڑ کر 2 ڈی ٹورس تیار کیا جاتا ہے۔ یہاں ٹورس کا تصور بنیادی طور پر نوڈس کی ترتیب کے آغاز اور اختتام کو بیان کرنے کے لیے استعمال کیا جاتا ہے، جیسے کہ ڈونٹ۔ تصور کی بہتر وضاحت کے لیے، اور یہ سمجھنے کے لیے کہ نیٹ ورک انٹر کنیکٹ میں ٹوپولوجی کا کیا مطلب ہے، ہم ٹورس ٹوپولوجی کا استعمال کرتے ہوئے متوازی باہم مربوط نوڈس کی 3 مثالیں دیتے ہیں۔ ایک جہت پر، ٹورس ٹوپولوجی ایک دائرے کی شکل کے رنگ انٹر کنیکٹ نیٹ ورک کے برابر ہے۔ 2 ڈی پر، یہ 2 ڈی میش کے برابر ہے، لیکن کنارے کے نوڈس پر اضافی کنکشن کے ساتھ، جو 2 ڈی ٹورس کی تعریف ہے۔ ٹورس نیٹ ورک ٹوپولوجی ہم اوپر کے اعداد و شمار سے اصول کو عام کر سکتے ہیں۔ ٹورس انٹر کنیکٹ ایک سوئچ لیس ٹوپولوجی ہے جسے N = 2، 3، یا اس سے زیادہ طول و عرض کی مستطیل صف میں ترتیب دیے گئے نوڈس کے ساتھ ایک میش انٹر کنیکٹ کے طور پر دیکھا جا سکتا ہے، جس میں پروسیسرز اپنے قریبی پڑوسیوں سے جڑے ہوتے ہیں، اور صف کے مخالف کناروں پر متعلقہ پروسیسرز جڑے ہوتے ہیں۔ [1] اس جالی میں، ہر نوڈ میں 2N کنکشن ہوتے ہیں۔ اس ٹوپولوجی کو یہ نام اس حقیقت سے ملا ہے کہ اس طرح بننے والی جالی ایک این جہتی ٹورس کے لیے ٹوپولوجیکل طور پر یکساں ہے۔ تصور ٹورس نیٹ ورک ٹوپولوجی کے پہلے 3 جہتوں کو تصور کرنا آسان ہے اور ذیل میں بیان کیا گیا ہے: 1 ڈی ٹورس: یہ ایک جہت ہے، n نوڈس بند لوپ میں جڑے ہوئے ہیں اور ہر نوڈ اپنے 2 قریبی پڑوسیوں سے جڑا ہوا ہے۔ مواصلات 2 سمتوں میں ہو سکتا ہے، + x اور-x۔ 1 ڈی ٹورس رنگ انٹرکنکشن کی طرح ہے۔ 2 ڈی ٹورس: یہ 4 کی ڈگری کے ساتھ دو جہت ہے، نوڈس کا تصور n قطاریں اور n کالموں کے دو جہتی آئتاکار جالی میں رکھا گیا ہے، جس میں ہر نوڈ اپنے 4 قریبی پڑوسیوں سے جڑا ہوا ہے، اور مخالف کناروں پر متعلقہ نوڈس جڑے ہوئے ہیں۔ دو مخالف کناروں کو جوڑنے کے لیے آئتاکار صف کو "ٹیوب" میں گھما کر اور پھر دیگر دو کو جوڑنے کے لیے "ٹیوب" کو ٹورس میں موڑ کر مخالف کناروں کے تعلق کا تصور کیا جا سکتا ہے۔ مواصلات 4 سمتوں، + x، −x، + y، اور −y میں ہو سکتی ہے۔ 2D ٹورس کے کل نوڈس n2 ہیں۔ تھری ڈی ٹورس: یہ تین جہتی ہے، نوڈس کو ایک آئتاکار پریزم کی شکل میں تین جہتی جالی میں تصور کیا جاتا ہے، جس میں ہر نوڈ اپنے 6 پڑوسیوں سے جڑا ہوتا ہے، جس میں صف کے مخالف چہروں پر متعلقہ نوڈس جڑے ہوتے ہیں۔ ہر کنارے n نوڈس پر مشتمل ہوتا ہے۔ مواصلات 6 سمتوں میں ہو سکتی ہے، + x، −x، + y، −y، + z، −z۔ تھری ڈی ٹورس کا ہر کنارہ n نوڈس پر مشتمل ہوتا ہے۔ 3D ٹورس کے کل نوڈس n3 ہیں۔ این ڈی ٹورس: اس کا طول و عرض این ہو سکتا ہے، این طول و عرض ٹورس کے ہر نوڈ کے 2 این پڑوسی ہوتے ہیں، مواصلات 2 این سمتوں میں ہو سکتا ہے۔ ہر کنارے n نوڈس پر مشتمل ہوتا ہے۔ اس ٹورس کے کل نوڈس این این ہیں۔ ٹورس کے اعلی طول و عرض کا بنیادی محرک اعلی بینڈوتھ، کم تاخیر، اور اعلی اسکیل ایبلٹی حاصل کرنا ہے۔ اعلی جہتی صفوں کا تصور کرنا مشکل ہے لیکن ہم اوپر کے اصول سے دیکھ سکتے ہیں کہ ہر اعلی جہت ہر نوڈ میں قریبی پڑوسی رابطوں کا ایک اور جوڑا شامل کرتی ہے۔ کارکردگی ٹاپ 500 کی فہرست میں موجود متعدد سپر کمپیوٹرز تین جہتی ٹورس نیٹ ورک استعمال کرتے ہیں، مثال کے طور پر۔ آئی بی ایم کا بلیو جین/ایل اور بلیو جین/پی، اور کری ایکس ٹی 3۔ آئی بی ایم کا بلیو جین/کیو پانچ جہتی ٹورس نیٹ ورک استعمال کرتا ہے۔ فوجیتسو کا کے کمپیوٹر اور پرائم ایچ پی سی ایف ایکس 10 ایک ملکیتی تین جہتی ٹورس 3 ڈی میش انٹر کنیکٹ کا استعمال کرتے ہیں جسے ٹوفو کہا جاتا ہے۔ الینوائے انسٹی ٹیوٹ آف ٹیکنالوجی کے 3 ڈی ٹورس پرفارمنس سمیلیشن سندیپ پالور اور ڈاکٹر آئیون رائکو نے 3 ڈی ٹورس پرفارمنس سمیلیٹ کرنے کے لیے تجربات کیے۔ ان کے تجربات 250 جی بی ریم، 48 کور اور x86 _ 64 فن تعمیر والے کمپیوٹر پر چلتے تھے۔ انہوں نے جو سمیلیٹر استعمال کیا وہ ROSS (رینسلیر کا آپٹیمسٹک سیمولیشن سسٹم) تھا۔ انہوں نے بنیادی طور پر تین پہلوؤں پر توجہ مرکوز کی: نیٹ ورک کے سائز میں فرق سرورز کی تعداد میں فرق پیغام کے سائز میں فرق انہوں نے یہ نتیجہ اخذ کیا کہ سرورز اور نیٹ ورک کے سائز میں اضافے کے ساتھ تھرو پٹ کم ہوتا ہے۔ بصورت دیگر، پیغام کے سائز میں اضافے کے ساتھ ساتھ تھرو پٹ میں اضافہ ہوتا ہے۔ 6 ڈی ٹورس پروڈکٹ پرفارمنس فوجیتسو لمیٹڈ نے "ٹوفو" نامی ایک 6 ڈی ٹورس کمپیوٹر ماڈل تیار کیا۔ ان کے ماڈل میں، ایک 6 ڈی ٹورس 100 جی بی/سیکنڈ آف چپ بینڈوتھ، تھری ڈی ٹورس سے 12 گنا زیادہ اسکیل ایبلٹی، اور ہائی فالٹ ٹالرنس حاصل کر سکتا ہے۔ یہ ماڈل کے کمپیوٹر اور فوگاکو میں استعمال ہوتا ہے۔ فوائد اور نقصانات فوائد زیادہ رفتار، کم تاخیر مخالف کناروں کے ربط کی وجہ سے، ڈیٹا کے پاس ایک نوڈ سے دوسرے نوڈ تک سفر کرنے کے زیادہ آپشن ہوتے ہیں جس سے رفتار میں بہت اضافہ ہوتا ہے۔ 4 × 4 میش انٹر کنیکٹ میں نوڈس کے درمیان سب سے طویل فاصلہ اوپری بائیں کونے سے نچلے دائیں کونے تک ہوتا ہے۔ ہر ڈیٹم کو طویل ترین راستے پر سفر کرنے کے لیے 6 ہاپ لگتے ہیں۔ لیکن 4×4 ٹورس انٹر کنیکٹ میں، اوپری بائیں کونے میں صرف 2 ہاپس کے ساتھ نچلے دائیں کونے تک سفر کیا جا سکتا ہے۔ کم توانائی کی کھپت چونکہ ڈیٹا کم ہاپس کا سفر کرتا ہے، توانائی کی کھپت کم ہوتی ہے۔ نقصانات وائرنگ کی پیچیدگی اضافی تار جسمانی ڈیزائن مرحلے میں روٹنگ کے عمل کو مزید مشکل بنا سکتے ہیں۔ اگر ہم چپ پر مزید تار لگانا چاہتے ہیں تو امکان ہے کہ ہمیں دھات کی تہوں کی تعداد بڑھانے یا چپ پر کثافت کو کم کرنے کی ضرورت ہے، جو کہ زیادہ مہنگا ہے۔ بصورت دیگر، مخالف کناروں کو جوڑنے والی تار دیگر تاروں کے مقابلے میں بہت لمبی ہو سکتی ہیں۔ لنک کی لمبائی کی یہ عدم مساوات آر سی تاخیر کی وجہ سے مسائل کا باعث بن سکتی ہے۔ لاگت اگرچہ لمبے لپیٹ کے ارد گرد کے لنکس کنکشن ٹوپولوجی کو دیکھنے کا سب سے آسان طریقہ ہو سکتے ہیں، عملی طور پر، کیبل کی لمبائی پر پابندیاں اکثر لمبے لپیٹ کے ارد گرد کے لنکس کو ناقابل عمل بناتی ہیں۔ اس کے بجائے، براہ راست منسلک نوڈس-بشمول نوڈس جو اوپر کے تصور میں گرڈ کے مخالف کناروں پر ہوتے ہیں، جو ایک طویل لپیٹ کے ارد گرد لنک سے جڑے ہوتے ہیں-جسمانی طور پر ایک فولڈڈ ٹورس نیٹ ورک میں ایک دوسرے سے قریب قریب رکھے جاتے ہیں۔ فولڈڈ ٹورس نیٹ ورک میں ہر لنک بہت مختصر ہے-تقریبا اتنا ہی مختصر جتنا کہ ایک سادہ گرڈ انٹر کنیکٹ میں قریب ترین پڑوسی لنک-اور اس وجہ سے کم تاخیر۔ کمپیوٹر کلسٹر ہارٹ بیٹ پرائیویٹ نیٹ ورک سوئچڈ فیبریک حوالہ جات کمپیوٹر نیٹ ورک متوازی کمپیوٹنگ سپر کمپیوٹنگ بھی دیکھیں۔