موضوع مقاله: اتصال چنبره‌ای | مخاطب: عمومی | لحن: دانشنامه‌ای | ساختار: عنوان، مقدمه، 3 بخش، جمع‌بندی | مقاله: | # اتصال چنبره‌ای | مقدمه: اتصال چنبره‌ای یک توپولوژی شبکه بدون سوئیچ برای اتصال گره‌های پردازنده در یک سیستم کامپیوتری موازی است. | ## بخش 1: اتصال چنبره‌ای | این اتصال به هشت گره محدود نمی‌شود، بلکه می‌تواند از هر تعداد گره در یک آرایه مستطیلی مشابه تشکیل شود. معرفی در هندسه، یک چنبره با چرخش یک دایره حول محوری هم سطح با دایره ایجاد می‌شود. با وجود اینکه این یک تعریف کلی در هندسه است، ویژگی‌های توپولوژیکی این نوع شکل، توپولوژی شبکه را در ذات خود توصیف می‌کند. انیمیشن زیر نشان می‌دهد که چگونه یک چنبره دو بعدی از یک مستطیل با اتصال دو جفت لبه مقابل آن ایجاد می‌شود. در اینجا مفهوم چنبره برای توصیف اینکه اساساً شروع و پایان یک دنباله از گره‌ها به هم متصل شده‌است، مانند یک دونات استفاده می‌شود. برای تشریح بهتر مفهوم و درک اینکه توپولوژی در اتصال شبکه به چه معناست، سه مثال از گره‌های موازی به هم پیوسته با استفاده از توپولوژی چنبره ارائه می‌دهیم. در حالت دو بعدی، معادل مش دو بعدی است، اما با اتصال اضافی در گره‌های لبه، که تعریف چنبره دو بعدی است. اتصال چنبره‌ای یک توپولوژی بدون سوئیچ است که می‌تواند به عنوان یک اتصال شبکه توری با گره‌هایی که در یک آرایه مستطیلی با ابعاد N = ۲، ۳ یا بیشتر چیده شده‌اند، به همراه پردازنده‌های متصل به نزدیکترین همسایگان خود و پردازنده‌های متناظر متصل در لبه‌های مقابل آرایه دیده شود. این توپولوژی نام خود را از این واقعیت گرفته‌است که شبکه تشکیل شده در این روش از نظر توپولوژیکی با یک چنبره N-بعدی همگن است. | ## بخش 2: اتصال چنبره‌ای | تجسم تجسم سه بعد اول توپولوژی شبکه چنبره‌ای راحت‌تر است و در زیر توضیح داده شده: چنبره یک‌بعدی: فقط یک بعد داریم، n گره در حلقه‌ای بسته به هم متصل می‌شوند که هر گره به دو همسایه نزدیکتر خود متصل است، ارتباط می‌تواند در دو جهت x+ و x- انجام شود. چنبره دوبعدی: دو بعد با درجه ۴ است، گره‌ها در یک شبکه مستطیلی دو بعدی متشکل از n ردیف و n ستون تصور می‌شوند که هر گره به چهار همسایه نزدیکتر خود متصل است و گره‌های متناظر در لبه‌های مقابل به هم متصل هستند. اتصال لبه‌های مخالف را می‌توان با چرخاندن آرایه مستطیلی به شکل یک «لوله» برای اتصال دو لبه مخالف و سپس خم کردن «لوله» به شکل یک چنبره برای اتصال دو لبه دیگر تجسم کرد. چنبره سه‌بعدی: سه بعد دارد، گره‌ها در یک شبکه سه‌بعدی به شکل یک منشور مستطیلی تصور می‌شوند که هر گره به ۶ همسایه خود متصل است و گره‌های متناظر در وجوه مقابل آرایه متصل هستند. چنبره N بعدی: می‌تواند N بعد داشته باشد، هر گره از چنبره N بعدی دارای 2N همسایه است، ارتباط می‌تواند در جهت 2N جهت انجام شود. انگیزه اصلی داشتن ابعاد بالاتر چنبره، دستیابی به پهنای باند بالاتر، تأخیر کمتر و مقیاس‌پذیری بالاتر است. تجسم آرایه‌های با ابعاد بالاتر دشوار است، اما می‌توانیم از قاعده بالا ببینیم که هر بعد بالاتر یک جفت دیگر از اتصالات نزدیکترین همسایه‌ها را به هر گره اضافه می‌کند. آزمایش‌های آنها بر روی رایانه‌ای با رم ۲۵۰ گیگابایتی، ۴۸ هسته‌ای با معماری x86_64 انجام شد. آنها به این نتیجه رسیدند که با افزایش سرورها و اندازه شبکه، توان عملیاتی (گذردهی) کاهش می‌یابد. | ## بخش 3: اتصال چنبره‌ای | عملکرد محصول چنبره شش بعدی فوجیتسو لیمیتد یک مدل کامپیوتری چنبره شش بعدی به نام «توفو» را توسعه داد. در مدل آنها، یک چنبره شش بعدی می‌تواند به ۱۰۰ گیگابایت بر ثانیه پهنای باند خارج از تراشه، یعنی ۱۲ برابر مقیاس‌پذیری بالاتر از یک چنبره سه بعدی با عیب‌تابی بالاتر برسد. مزایا و معایب مزایا سرعت بیشتر، تأخیر کمتر به دلیل اتصال لبه‌های مقابل، داده‌ها گزینه‌های بیشتری برای انتقال از یک گره به گره دیگر دارند که به شدت سرعت را افزایش می‌دهد. انصاف بهتر در یک اتصال مش ۴×۴، بیشترین فاصله بین گره‌ها از گوشه بالا سمت چپ تا گوشه پایین سمت راست است. اما در اتصال چنبره ۴×۴، گوشه بالا سمت چپ می‌تواند تنها با دو هاپ به گوشه پایین سمت راست حرکت کند. معایب پیچیدگی سیم‌کشی سیم‌های اضافی می‌توانند روند مسیریابی را در مرحله طراحی فیزیکی دشوارتر کنند. اگر بخواهیم سیم‌های بیشتری را روی تراشه قرار دهیم، احتمالاً باید تعداد لایه‌های فلزی را افزایش دهیم یا تراکم روی تراشه را کاهش دهیم که گران‌تر است. در غیر این صورت، سیم‌هایی که لبه‌های مقابل را به هم متصل می‌کنند می‌توانند بسیار طولانی‌تر از سیم‌های دیگر باشند. | ## جمع‌بندی | هزینه با اینکه که ممکن است لینک‌های پوشیده دراز ساده‌ترین راه برای تجسم توپولوژی اتصال باشد، در عمل محدودیت‌های طول کابل اغلب باعث می‌شود که این لینک‌های پوشیده دراز غیرکاربردی باشد.