Первый суперкомпьютер cray кратко
Обновлено: 05.07.2024
История Cray-1
Зарождение суперкомпьютерной индустрии
Один из принципов, которыми я руководствуюсь,
заключается в том, чтобы не заниматься тем,
что делают другие. Если есть возможность,
следует всегда тратить силы на что-нибудь иное.
Одними из наиболее известных представителей по праву являются суперкомпьютеры производства Cray Research (ныне – Cray Inc.). Они позволили человеку совершить множество удивительных научных достижений, приоткрыть завесы тайн и секретов природы. Cray ознаменовал начало суперкомпьютерной эры, стал символом успешности заполучивших его компаний и примером для подражания среди производителей-конкурентов.
Он творил историю
Рассказ о создании Cray-1 не может быть полным без небольшого экскурса в историю жизни его создателя – Сеймура Крея. Увлечение электроникой будущего разработчика суперкомпьютеров началось в молодости. Крей родился 28 сентября 1925 года в американском городе Чиппева-Фолс, штат Висконсин. С детства он погрузился в мир науки и техники. Родители всячески способствовали развитию интересов сына, и, еще будучи юношей, Сеймур разработал свою первую электрическую схему, сигнализировавшую, когда кто-нибудь хотел зайти в его комнату.
 |
| Сеймур Крей рядом с Cray-1 |
Пройдя через Вторую мировую войну радистом, а также взломщиком японских шифровальных кодов, он поступил в Университет Миннесоты (University of Minnesota) и спустя пять лет получил ученую степень бакалавра по электротехнике и степень магистра по прикладной математике.
В 1950 году Крей устроился на работу в компанию Engineering Research Associates (ERA), основанную бывшими сотрудниками научно-исследовательской лаборатории военно-морских сил США, которая занималась разработкой устройств для взлома шифровальных кодов. Со временем ERA переориентировалась на выпуск компьютеров. Именно тогда руководство компании обратило внимание на Крея, быстро ставшего экспертом по электронно-вычислительным машинам.
Сеймур проработал разработчиком компьютерных систем в Engineering Research Associates до 1958 года. Спустя несколько лет после закрытия ее компьютерного подразделения он перешел в компанию Control Data Corporation (CDC), которую создали бывшие сотрудники ERA, покинувшие компанию годом раньше.
На протяжении двух лет Сеймур Крей трудился над разработкой новой вычислительной системы, получившей название CDC 1604. Выпущенный в 1960 году, CDC 1604 стал первым коммерчески успешным компьютером, построенным на базе полупроводниковых транзисторов.
Не желая останавливаться на достигнутом, Крей сразу же переключился на разработку нового компьютера, поставив перед собой цель: повысить производительность по сравнению со скоростью работы CDC 1604 в 50 раз.
На пути к Cray Research
 |
| Процесс сборки Cray-1 |
Такая архитектурная организация позволяла сделать систему компактной, но недостаточно надежной, так как при выходе одной платы из строя весь блок приходил в негодность. Согласно отзывам сотрудников Ливерморской национальной лаборатории им. Э. Лоуренса (Lawrence Livermore National Laboratory) и Национального центра атмосферных исследований (National Center за Atmospheric Research), неисправности в CDC 7600 возникали ежедневно, доходя до 4-5 поломок в день.
Целью стартовавшего в 1968 году проекта по разработке CDC 8600 являлся очередной десятикратный скачок в производительности, планировавшийся Креем. Иначе говоря, новый суперкомпьютер представлял собой четыре CDC 7600, объединенных в одну систему. Впрочем, без новшеств не обошлось: благодаря использованию микросхем, построенных на базе ЭСЛ (Эмиттерно-связанной логики), четыре процессора CDC 8600 работали на частоте 125 МГц. Все они имели общий доступ к оперативной памяти объемом 2 Мб. Для улучшения общей пропускной способности суперкомпьютер мог работать в специальном режиме (ныне известном как SIMD – Single Instruction, Multiple Data – одиночный поток команд, множественный поток данных), в котором одна инструкция отправлялась на каждый процессор с различным набором данных. Каждый процессор новой системы работал в 2,5 раза быстрее CDC 7600, что в итоге давало приблизительно десятикратный прирост производительности по сравнению с предшественником.
Впрочем, если с дизайнерской точки зрения у CDC 8600 все выглядело отлично, то на практике у Крея возникли серьезные проблемы. Являясь дальнейшим развитием архитектуры CDC 7600, новый суперкомпьютер унаследовал и его ошибки. Несмотря на то что каждая печатная плата отныне обладала собственным радиатором в виде медной пластины, надежность системы была очень низкой: то тут, то там компоненты выходили из строя, и вся система переставала быть работоспособной.
В это же время другим инженером CDC, Джимом Торнтоном (Jim Thornton), была начата разработка нового суперкомпьютера. Базовая архитектура STAR-100 напоминала предыдущие системы компании: центральный процессор занимался непосредственно вычислениями, тогда как остальные обязанности были возложены на мощности периферийных мини-ЭВМ. Главной же отличительной особенностью нового суперкомпьютера стало добавление в ЦП команд для векторных вычислений, позволявших значительно ускорить обработку сложных математических расчетов. В итоге при оптимизации программы можно было добиться пиковой производительности в 100 MFLOPS (Million Floating-point Operations Per Second – миллион операций с плавающей запятой в секунду), что в три раза превосходило показатель CDC 7600.
На фоне успешной разработки STAR-100 Крей понимал, что его CDC 8600 приносит все больше проблем. К 1972 году разработчик окончательно осознал, что создание нового суперкомпьютера зашло в тупик. Надежность работы всей системы была настолько низкой, что выход из строя хотя бы одного компонента приводил к неработоспособности всего комплекса.
ПоэтомуКрей начал проектировку нового компьютера с нуля, отбросив все недостатки его предшественника. С настоятельной просьбой он обратился к Уильяму Норрису (William Norris), исполнительному директору Control Data Corporation. Однако тот ответил отказом, мотивируя свое решение тяжелым финансовым положением компании, а также концентрацией всех усилий на более перспективной разработке – STAR-100. Поставленный в тупик, но не желавший мириться со сложившейся ситуацией, Крей с группой инженеров покинул CDC и основал свою собственную фирму – Cray Research. Офис новой компании был открыт всего в нескольких десятках метров от его прежнего места работы.
Отныне подвластный лишь самому себе, Сеймур Крей мог воплощать свои грандиозные планы в жизнь. Мешало ему в этом лишь одно – отсутствие средств. Впрочем, выход из ситуации не заставил себя ждать: обратившись на Нью-Йоркскую фондовую биржу с предложением о финансировании разработок новых вычислительных систем, Крей сразу же получил необходимые средства для старта. Причиной этому послужила известность разработчика среди различных организаций и компаний, являвшихся клиентами CDC, а также стремительно увеличивающийся спрос на высокопроизводительные компьютеры.
Подсистема памяти Cray-1 была разделена на главную и регистровую. Главная память (в просторечье именуемая оперативной) разрядностью 64 бита была организована в виде 16 независимых блоков объемом 64 Кб слов каждый. Общий ее объем достигал 1,048,576 машинных слова (8 Мб). Регистровая память была разделена на пять групп регистров (суммарно – 152 шт.), предназначавшихся для хранения и преобразования адресов, а также хранения и обработки скалярных и векторных величин. Кроме того, система была оснащена специальной буферной памятью для промежуточного храпения команд исполняемой программы, организованной в виде четырех секций по 16 машинных слов в каждой.
Главной особенностью Cray-1, как и в случае со STAR-100, стала поддержка векторных вычислений наряду со стандартными скалярными. Если быть точнее, все инструкции суперкомпьютера, за исключением 24-битных арифметических операций с целыми числами, могли быть обработаны в двух режимах – как в скалярном, так и в векторном. Векторные вычисления позволяют значительно ускорить выполнение сложных арифметических расчетов над большими массивами данных, порой в несколько раз увеличивая быстродействие системы.
Подсистема ввода/вывода состояла в общей сложности из 24 каналов в/вб, разделенных поровну на ввод и вывод. Максимальная пропускная способность каждого из них составляла 500 Кб слов/сек.
Вместе с Cray-1 поставлялись макроассемблер CAL (Cray Assembler Language) и Cray FORTRAN, представлявший собой компилятор FORTRAN – наиболее распространенного в то время языка программирования для проведения научных расчетов.
Анатомия первого суперкомпьютера
Одной из инженерных задумок Крея на стадии проектирования являлось использование в Cray-1 всего трех типов интегральных схем: элементов логики, чипов оперативной памяти и регистров, что позволяло значительно повысить надежность и отказоустойчивость системы. Впрочем, общее количество микросхем в системе в итоге достигло 350 тысяч штук, и, чтобы упаковатьтакое количество в сравнительно небольшой корпус, Крею и его инженерам пришлось изрядно потрудиться.
Крей прекрасно понимал, что одним из главных лимитирующих факторов в компьютерных системах является скорость, с которой электрический сигнал перемещается посредством соединительных проводов: чем они длиннее, тем больше время задержки. Решение проблемы конструктор видел в придании новому компьютеру многогранной формы, благодаря чему сокращалась длина проводов, а также увеличивалась плотность расположения компонентов системы. В довершение к этому центральный процессор Cray-1 был со всех сторон окружен чипами оперативной памяти, в результате чего время доступа к каждому из них было одинаковым.
Большинство сотрудников, занимавшихся сборкой первого суперкомпьютера Cray Research, составляли женщины, которых Крей нанимал при наличии у них опыта работы ткачихами. Их дисциплина и стремление к совершенству оказались незаменимыми при точном припаивании сотен километров проводов.
Трудности с системой охлаждения заставили сдвинуть срок изготовления первого Cray-1 на полгода: смазочное вещество, которое обычно смешивается с фреоном для обеспечения нормальной работы компрессора, протекало сквозь микроскопические щели в сварочных швах и покрывало платы слоем масла, выводя их из строя. Лишь благодаря использованию новых технологий в сварке металлоконструкций удалось должным образом загерметизировать стыковочные места трубок системы охлаждения.
Архитектурное превосходство Cray-1 сделало из него непревзойденного чемпиона по быстродействию. Средняя производительность суперкомпьютера составляла 80 MFLOPS. При выполнении некоторых операций скорость работы Cray-1 повышалась до 150 MFLOPS. Пиковая же производительность составляла 250 MFLOPS. Для сравнения: популярные в то время мейнфреймы Cyber 176 и IBM 360/195 были способны лишь на 4-7 MFLOPS.
Все только начинается
Презентация суперкомпьютера Cray-1 состоялась в 1975 году. Градус ожидания нового суперкомпьютера был настолько высок, что за право приобрести первую готовую систему под номером 001 боролись сразу два учреждения – Ливерморская национальная лаборатория и Лос-Аламосская национальная лаборатория (Los Alamos National Laboratory), которая в результате и стала победительницей. Первый Cray-1 был установлен в ней год спустя, дав шестимесячную фору в использовании доселе невиданной вычислительной мощности, пока инженеры компании Крея занимались производством второй системы.
Операционная система для Cray-1 под незамысловатым названием Cray Operating System (COS) являлась прямой наследницей ОС SCOPE, разработанной для суперкомпьютеров семейств CDC 3000 (наследника CDC 1604) и CDC 6000.
Пользовательские задачи передавались в COS посредством периферийных мини-компьютеров через высокоскоростной внешний интерфейс. Постоянно хранящиеся на диске данные, используемые программой пользователя, являлись локальными для каждой индивидуальной задачи. После ее выполнения локальные данные возвращались назад на коммуникационный компьютер, освобождая дисковое пространство суперкомпьютера для следующей задачи. Для того чтобы данные могли быть использованы несколькими задачами, им необходимо было присвоить статус постоянных. Если Cray-1 был оборудован подсистемой ввода/вывода, загрузка данных также могла быть произведена посредством привода для считывания магнитной ленты.
Эта операционная система поддерживала планирование заданий, а также средства для перезагрузки программных задач и их выполнение по контрольным точкам, снижая риск потери данных во время аварийной остановки работы суперкомпьютера. В многопользовательском режиме ОС могла обрабатывать до 63 задач.
Кроме Cray-1 COS управляла работой многопроцессорных суперкомпьютеров серии X-MP. В 1985 году она уступила дорогу основанной на UNIX операционной системе UNICOS.
Все начиналось с задумки одного человека. Сеймуру Крэю нравилось разрабатывать компьютеры. Ему нравилась задача добиваться все большего увеличения производительности за счет новых схем и соединений. Ему нравилось это делать с кажущейся простотой и изяществом.
В 1972 г. г-н Крэй основал компанию Cray Research, поставив перед ней новые цели. Он решил воплотить свою концепцию по созданию самых высокопроизводительных в мире компьютерных систем. Если он сталкивался с чем-то невозможным, то просто пожимал плечами и продолжал работать.
Движимый такой идеей, Крэй при поддержке небольшой группы инженеров создал суперкомпьютер Cray-1. Cray-1 является настоящим шедевром инженерной мысли. Он полностью изменил представления в области компьютерных технологий, от процессоров до системы охлаждения и корпуса. Это стало знаменательным событием не только в истории компании, но и всей отрасли.
От Cray-1 до HPE Cray
В начале миссия компании Cray Research состояла в создании самых высокопроизводительных компьютеров в отрасли. Это привело к широкомасштабным научным исследованиям в области компьютерных вычислений. Однако когда компания увидела, что люди могут делать с помощью таких систем, ее миссия расширилась. Компания решила не просто повышать производительность своих систем, но и взяла на себя обязательства помогать решать научные и промышленные задачи, чтобы сделать мир более здоровым, безопасным и эффективным.
Компания HPE также разделяла подобное видение, и начала сотрудничать с Сеймуром Крэем. В 2019 г. HPE приобрела компанию Cray, и это событие ознаменовало собой начало новой главы в яркой истории развития суперкомпьютеров.
. запустить на суперкомпьютере игры не удастся, виной тому специфические ОС и особенности архитектуры. И вообще, огромные электронные мозги собирают для решения совсем других задач, таких как расчет аэродинамики автомобилей и свойств разнообразных наност
Хорошо иметь. нет, не домик в деревне, а суперкомпьютер. Хотя бы самый простенький. Заплатил пару миллионов долларов — и сиди наслаждайся играми с максимальной детализацией физики и графики. Хотя стоп. Это неправда, запустить на суперкомпьютере игры не удастся, виной тому специфические ОС и особенности архитектуры. И вообще, огромные электронные мозги собирают для решения совсем других задач, таких как расчет аэродинамики автомобилей и свойств разнообразных наноструктур. Четкого понятия суперкомпьютера не существует. В 80-х, например, им называли систему весом более тонны, но бытовало и другое определение — суперкомпьютером считали любую машину, руку к которой приложил Сэймур Крэй.
Мальчик и супершкаф
Сэймур Крэй родился в 1925 году, в Висконсине, в городке Чиппева Фолс. Интерес к изобретательству светило науки начал проявлять, как водится, в юном возрасте — в 10 лет из электромеханического конструктора он собрал устройство для перевода кода с перфорированной бумаги в азбуку Морзе. В 1943 году нашего героя забрали в армию служить в Европе радиооператором, откуда его вскоре перебросили на тихоокеанский театр военных действий, где он помогал взламывать японские шифры. По возвращении домой Крэй поступил в университет и закончил его в 1950 году, получив диплом инженера-электрика.
Первые шаги к успеху Крэй сделал в компании ERA (Engineering Research Associates), где играл ключевую роль в разработке компьютера ERA 1103. Машина удалась и принесла немалую прибыль компании. Габариты у нее были внушительные (два ряда шкафов), в начинку входили трубки Уильямса — громоздкие штуковины 12,7 см в диаметре.
В 1957 году компьютерное подразделение ERA сократили. Группа разработчиков ушла, чтобы основать компанию CDC (Control Data Corporation). Крэй собрался последовать за сослуживцами, однако не тут-то было — изобретатель был ведущим инженером государственного проекта NTDS (Naval Tactical Data System), его уход привел бы к провалу. Поэтому глава CDC Уильям Норрис рекомендовал Крэю завершить начатое и позже присоединиться к нему. Так и произошло, спустя год Крэй разобрался с заказом, получив заодно репутацию видного специалиста. Тут-то все и началось.
Триумф по имени Cray
Освободившись от обязательств, Сэймур примкнул к друзьям из CDC и за короткий срок спроектировал CDC 1604. Машина стала первым успешным компьютером на транзисторах — электрических переключателях, которые по сей день используют, например, в процессорах. На следующее творение ученому понадобилось всего три дня. На базе процессора ввода-вывода CDC 1604 родился первый в мире мини-компьютер CDC 160 (размером с офисный стол). В США его стоимость составляла $110 000, что было немного по тем временам.
Сэймур Крэй показал миру суперкомпьютер Cray 1, который обрел бешеную популярность.
После очередного успешного проекта он взялся за CDC 7600. Крэй был простым человеком, по натуре трудоголиком, не слишком общительным. Устав от менеджеров CDC, требовавших от него общения с каждым потенциальным клиентом, Крэй поставил условие — либо он, либо менеджеры. Несмотря на то что работа над CDC 7600 была в разгаре, Норрис нашел соломоново решение и построил в городке Чиппева Фолс, где вырос Крэй, исследовательскую лабораторию.
Несмотря на переезд, Крэй выдал CDC 7600 в срок — он дебютировал на рынке в 1971 году. Машина сотворила сенсацию, продемонстрировав в 20 раз большую скорость (10 MFLOPS) на оптимизированном коде. Остается лишь упомянуть, что для CDC 6600 этот показатель был равен всего 0,5 MFLOPS. CDC 7600 продали в количестве 100 штук по цене $6-10 млн в зависимости от конфигурации.
На этом удача временно отвернулась от Крэя. Новое поколение суперкомпьютеров начали проектировать сразу две команды. Одна разработка носила имя CDC 8600 и ответственным за нее был Крэй, шефство над второй, менее амбициозной STAR-100, взял работавший вместе с Крэем над CDC 6600/7600 Джим Торнтон. В 1972-м стало понятно, что CDC 8600 получается слишком сложным, чтобы его можно было запустить в производство. Крэй отправился к Уильяму Норрису просить денег на редизайн. Решение было принято не в пользу Крэя, глава CDC сделал ставку на STAR-100 и урезал финансирование команде, работавшей над CDC 8600. Оно и понятно — несмотря на весьма приличную прибыль, CDC при разработке каждого нового проекта балансировала на грани банкротства: создание суперкомпьютеров — удовольствие дорогое.
Изобретатель такого отношения к себе терпеть не стал и спешно покинул CDC, чтобы основать Cray Research. Несмотря на это Норрис сохранил с ним отношения и даже субсидировал его компанию. Деньги были использованы с умом. Первый же проект (Cray 1) обрел бешеную популярность (насколько это применимо к суперкомпьютерам). Машина имела 80 МГц процессор и была построена на микросхемах. Поставщиком деталей стала компания Fairchild, из которой вышли основатели Intel и AMD.
В это время в CDC закончили работу над STAR-100. Тут-то и выяснилось, что проект оказался провальным. Некоторые программы, написанные специально под STAR-100, работали быстрее на CDC 7600! При этом новинка стоила дороже. Джим Торнтон уволился, но благодаря расторопности Норриса развала компании удалось избежать. Он принял решение продолжить поддержку успешных CDC 6600/7600, ну а многострадальный STAR-100 отправили на доработку. Так появились CDC Cyber 203 и CDC Cyber 205.
Крэй даром время не терял — первый образец Cray 1 под серийным номером 001 ушел в аренду научной лаборатории в Лос-Аламос, второй был продан за $8,8 млн. Предполагалось реализовать всего около дюжины Cray 1, но результаты превзошли все ожидания — Cray Research удалось заинтересовать более сотни клиентов.
Меж тем Сэймур вовсю готовил Cray 2, другие сотрудники компании сосредоточились на Cray X-MP, который увидел свет в 1982 году. Электронные шкафы Cray X-MP впервые в истории компьютеров поддерживали несколько процессоров — от двух до четырех с частотой 105 МГц. Cray X-MP вышел в лидеры по продажам. Cray 2 появился спустя три года и стал самым быстрым суперкомпьютером на планете. Правда, Cray X-MP отстал совсем немного, так что время для выхода Cray 2 было упущено. Как результат, большой популярности он не снискал. Cray 2 правительство США использовало для создания сонаров и при исследовании ядерного оружия.
Доступная альтернатива суперкомпьютеру — кластеры, которые состоят из десятков и сотен объединенных локальной сетью персональных компьютеров. Такие системы можно встретить практически в любом российском вузе. Управляются кластеры чаще всего специальными версиями Windows и Linux.
Набирают популярность сети научных вычислений Grid, участвовать в которых на добровольной основе может любой пользователь с доступом в интернет. Машинам выдают задание, которое те выполняют в фоновом режиме. Таким образом, каждый пользователь может подключить ПК к одной из сетей Grid и оказать посильную помощь ученым в решении мировых проблем. Наиболее распространенные проекты — расшифровка космических радиосигналов на предмет инопланетных передач и анализ лекарственных препаратов.
Крэй должен быть один
В далеком 1984 году благодаря мощи Cray X-MP студия LucasFilm создала первый в мире 3D-мультфильм — The Adventures of Andre & Wally B.
В конце 80-х начало казаться, что дни неспособного к высоким частотам кремния сочтены, Крэй рискнул и инвестировал большую сумму в начинающую компанию по выпуску галий-арсенидных микросхем для создания на их базе Cray 3 с частотой 500 МГц. По размерам Cray 3 оказался намного компактнее Cray 2, поддерживал установку до 16 процессоров. Производительность была заявлена как самая высокая в мире. К сожалению, суперкомпьютер работал он нестабильно. Главный заказчик — NCAR (Национальный центр атмосферных исследований) — отказался выделить деньги на доработку. Причиной стало окончание холодной войны, что вызвало урезание финансирования научных институтов, главных клиентов Крэя. В итоге в NCAR отправился единственный в мире прототип Cray 3.
Вскоре Cray Computer Corporation объявила себя банкротом. После этого ученый организовал третью свою компанию (SRC Computers) и начал строить Cray 4. Сбыться планам было не суждено — в 1996 году наш герой погиб в автокатастрофе.
Сэймуру Крэю удавалось создавать лучшие компьютеры своего времени, они служили человечеству на протяжении десятков лет. Дело суперкомпьютерного гения живет и поныне — в 1996 году компания Cray Research была куплена Silicon Graphics (SGI). Уже в 1999-м последняя выделила Cray Research в отдельную компанию, а годом позже продала ее компании Terra Computer Company (TCC). После этого TCC воспользовалась удобным случаем и переименовалась в Cray Research, которая и сегодня работает на рынке суперкомпьютеров.
Cray-1 — один из первых суперкомпьютеров. Пиковая производительность — 133 Мфлопса. Cray-1 — первый суперкомпьютер компании Cray Research, созданной "отцом суперкомпьютеров" — Сеймуром Крэем — после ухода из компании CDC.
Содержание
История
Приступая в 1972 году к новому компьютеру, Крэй учел ошибки проекта CDC 8600 (англ.), а также плюсы и минусы проекта CDC STAR-100 (англ.).
Во-первых, он отказался от транзисторов в пользу больших интегральных микросхем, которые давали такую плотность упаковки логических элементов при высокой надежности, которую невозможно было достичь с помощью транзисторов. Это позволило снизить тактовую частоту до 12.5 нс (80 МГц), вместо абмициозных 8 нс (125 МГц) в CDC 8600 без потери производительности. Во-вторых, он отказался от многопроцессорной системы в пользу векторного процессора, как у проекта-конкурента CDC STAR-100.
Далее Крэй учел недостатки STAR-100. Компьютеру во время исполнения программы требуется выполнять как векторные, так и скалярные вычисления. STAR-100 показывал высокую скорость на векторных вычислениях, но был медленным в скалярных. Из-за этого мощь STAR-100 проявлялась только на специальных задачах, где требовалась обработка больших массивов данных. Для Cray-1 Сеймур Крэй построил процессор, который быстро выполнял и скалярные и векторные вычисления. Этого удалось добиться через создание так называемых "векторынх регистров" - модулей памяти небольшого объема, которые располагались близко к процессору и работали очень быстро (но стоили очень дорого). Таким образом центральный процессор брал данные из регистров и записывал данные тоже в регистры, реализуя новый принцип работы с памятью "регистр-регистр", в то время как CDC STAR-100 использовал прежний способ работы с памятью — "load-store", т.е. чтение и запись в память (которая была медленной) напрямую. В CDC STAR-100 основная память была на ферромагнитных сердечниках, а в Cray-1 для памяти использовались полупроводники. Кроме того CDC STAR-100 строился совместимым с предыдущими моделями компании CDC 6600 и CDC 7600, а Cray-1 начинался с нового листа, и совместимости с предыдущими моделями не требовалось, что значительно облегчало задачу Крэю. В 1974 году первые тесты машины показали производительность 80 MFLOPS.
Архитектура Cray-1
ОП (от 1 до 4 мегаслов), большой набор процессорных регистров, состоящих из группы векторных регистров по 64 элемента, блок скалярных регистров, блок адресных регистров. Каждая группа регистров связана со своим конвейерным процессором.
Данная система могла выполнять скалярные операции над векторными данными, над адресами, числами с плавающей запятой (порядок — 15, мантисса — 49). Быстродействие 180 млн операций в секунду с плавающей запятой. В данной ВС используются команды длиной 16 или 32 разряда. В коротких командах 7 разрядов выделяется под код операции, 3 адресных поля по 3 разряда, определяли номер регистра для хранения операндов. В длинных — 22 разряда для того, чтобы можно было найти операнд в общем поле ОП. Один из регистров определяет длину вектора, второй — регистр маски.
Центральный процессор Cray-1 состоял из 500 печатных плат, на каждой их которых с обеих строн располагалось по 144 микросхемы. Всего получалось 144.000 микросхем, которые охлаждались фреоном. Для лучшего охлаждения и циркуляции фреона в охладительной системе центральный процессор был выполнен в стиле "башни" c 12 колоннами, составенными в форме дуги длиной 270 градусов (в виде буквы "C" - от "Cray", если смотреть сверху), а охладительная система была расположена в основании этой башни. Так был создан характерный, оригинальный и узнаваемый вид компьютера, напоминающий диван.
Машина предлагалась в трех модификациях: A, B и C, которые отличались друг от друга только размерами памяти: 1 миллион слов, 500 тысяч слов и 250 тысяч слов соотвественно. Из этих модификаций реально продавались только Cray-1A и Cray-1B. На Cray-1C так и не нашлось покупателя, и соответственно не было построено ни одного экземляра этой модификации.
Успех на рынке
В 1975 году компания представила компьютер Cray-1 публике. Восторг от машины был таким, что между Лос-Аламосской и Ливерморской лабораториями — главными потребителями сверхскоростных вычислительных машин в то время — развернулась настоящая подковёрная война. Каждая из лабораторий через свое лобби в Министерстве энергетики США набивала цену на машину и всячески мешала своему конкуренту приобрести первый экземпляр. В конце концов Лос-Аламосская национальная лаборатория выиграла и получила экземпляр с серийным номером 001 в 1976 году на шесть месяцев на пробу. Программисты лаборатории дали восторженные отзывы о машине, и на основании этих отзывов первым официальным заказчиком Cray-1 в 1977 году стал Национальный Центр Атмосферных исследований США (англ.), заплативший за машину с серийным номером 003 8,86 миллионов долларов (7,9 миллионов за машину плюс 1 миллион за диски). Машина вступила в строй в декабре 1977 года, сменив стареющий и перегруженный работой CDC 7600, и проработала в Центре до 1989 года [1] .
При покупке компьютера Национальный Центр Атмосферных исследований потребовал, чтобы в машину был добавлен модуль коррекции ошибок. После долгих споров Крэй согласился это сделать. Из-за этого все машины Cray-1, кроме серийного номера 001, выше на 4 дюйма и содержат на 8 модулей больше в каждой стойке. Серийный номер 001 после работы в Лос-Аламосе использовался Cray Research по всему миру как временный компьютер, на котором мог тренироваться заказчик, дожидаясь поставки своего экземпляра. Серийный номер 001 закончил свою карьеру в Великобритании в мае 1989 года.
Экземпляр машины с серийным номером 002 остался в Cray Research, когда были обнаружены проблемы с памятью в машине, проданной в Лос-Аламос. Ливерморская национальная лаборатория приобрела 4 машины Cray-1 в 1978 году.
Руководители Cray Research на основании предыдущего опыта предполагали, что им удастся продать не больше дюжины машин Cray-1. В конце концов было продано более 80 машин Cray-1, что принесло с собой большой финансовый успех.
Дальнейшее развитие
Программное обеспечение
В 1978 году для Cray-1 был выпущен первый стандартный пакет программного обеспечения, состоящий из трех главных продуктов:
Читайте также: