Cray-1

Материал из Википедии — свободной энциклопедии
Перейти к: навигация, поиск

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.

История создания[править | править исходный текст]

Приступая в 1972 году к новому компьютеру, Крэй учел ошибки своего предыдущего неудачного проекта CDC 8600, а также плюсы и минусы конкурирующего проекта CDC STAR-100 (англ.).

Во-первых, он отказался от транзисторов в пользу интегральных микросхем (ИС), которые давали такую плотность упаковки логических элементов при высокой надежности, которую невозможно было достичь с помощью транзисторов. Это позволило без потери производительности повысить время на такт до 12.5 нс (80 МГц), вместо амбициозных 8 нс (125 МГц) в CDC 8600. 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 «векторных 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», то есть 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[править | править исходный текст]

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 сторон 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, составленными 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 соответственно. 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 экземпляра этой модификации.

Успех на рынке[править | править исходный текст]

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 марте 1976[1] года 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 (7.955.000 долларов за машину плюс 1 миллион за диски). Машина поступила в центр в 11 июля 1977 года[2] и вступила в строй в декабре 1977 года, сменив стареющий и перегруженный работой CDC 7600, и проработала в Центре до 1989 года[3]. Клиенты могли арендовать Cray-1 за сумму 210.500 долларов в месяц[4], 1 час работы на Cray-1 стоил 7.500 долларов[5].

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.

Конкурентами Cray-1 на рынке суперкомпьютеров выступали машины комании CDC START-100 и Cyber 76, TI ASC компании Texas Instruments, ILLIAC IV компании Burroughs, IBM 370/195, Staran (англ.) компании Goodyear Aerospace и Hypercube компании IMS Associates (англ.)[4]. Руководители Cray Research на основании предыдущего опыта предполагали, что им удастся продать не больше дюжины машин Cray-1. Всего с 1975 по 1984 год было продано 61 машина[6] Cray-1, что принесло с собой большой финансовый успех и поражение конкурентов: после выхода на рынок Cray-1 компания Texas Instruments прекратила продажи своей машины TI ASC и больше никогда не занималась суперкомпьютерами, компании CDC удалось продать только 4 машины CDC STAR-100, а IBM потеряла интерес к рынку суперкомпьютеров.

Дальнейшее развитие[править | править исходный текст]

  • 1979 год — Cray-1S: обновленная система ввода-вывода, которая была главным «узким местом» в Cray-1; увеличен диапазон памяти: от 1 до 4 миллионов слов
  • 1982 год — Cray-1M: в системе использованы современные, менее дорогие компоненты, что позволило при той же производительности, что и Cray-1S, снизить стоимость машины с 8-13.3 миллиона долларов до 4-7 миллионов долларов

В 1985 году Крэй представил модель следующего поколения Cray-2. Пока Сеймур Крэй 5 лет работал над Cray-2, в 1982 году параллельной командой инженеров под руководством Стива Чена на основе Cray-1 был создан многопроцессорный компьютер Cray X-MP.

Программное обеспечение[править | править исходный текст]

В 1978 году для Cray-1 был выпущен первый стандартный пакет программного обеспечения, состоящий из трех главных продуктов:

Музеи[править | править исходный текст]

Фотографии Cray-1[править | править исходный текст]

См. также[править | править исходный текст]

  • Cray Inc. — компания-наследница компаний Сеймура Крэя и продолжатель его разработок

Литература[править | править исходный текст]

Примечания[править | править исходный текст]

Ссылки[править | править исходный текст]