Cray-2

De la Wikipedia, enciclopedia liberă.
Salt la navigare Salt la căutare
Cray-2. În interiorul cilindrului se află procesoarele și lichidul de răcire. Alături de hard disk-uri
Detaliul părții superioare a unui Cray-2 uscat în care lipsesc picăturile de apă aderente la paharele superioare (picăturile rare confirmă plutirea lor pe Fluorinert )
În interiorul Cray-2

Cray-2 este un supercomputer vector dezvoltat de Cray Research în 1985 . Când a fost introdus, a fost cea mai rapidă mașină de pe planetă și a înlocuit Cray X-MP anterior . Computerul a fost înlocuit de ETA-10G în 1990 .

Proiect inițial

După dezvăluirea succesului Cray-1, Seymour Cray a început imediat să-și dezvolte succesorul. În 1979, Cray a decis să renunțe la locul său de muncă anterior la CDC din cauza lipsei de sprijin pe care acesta l-a oferit muncii sale. Cray a fondat Cray Research împreună cu alți membri ai echipei sale. Laboratoarele au fost inițial amplasate în Chippewa Falls, lângă birourile CDC, dar ulterior s-au mutat la noul sediu din Boulder. În noile laboratoare Cray Labs , a început dezvoltarea următoarei generații de mașini. Laboratoarele au fost închise un deceniu mai târziu, când a fost inaugurat noul sediu din Colorado Springs .

Cray pentru a crește viteza mașinii Lucrez la mai multe soluții în același timp. Mai multe unități funcționale din același sistem pentru a obține paralelism ridicat, carcase mici pentru a reduce latențele de legătură și componente rapide pentru a crește viteza de ceas . Un exemplu clasic este CDC 8600 care include patru mașini de tip CDC 7600 într-o singură mașină cilindrică de 1 x 1 metru care rulează la 125 megaherți (8 nanosecunde ). Din păcate, o astfel de densitate și un ciclu de ceas atât de ridicat aduce și dezavantaje. O singură defecțiune a compromis întreaga mașină.

O soluție la această problemă a fost integrarea circuitelor individuale în circuite integrate . Fiecare circuit integrat conține o serie de module pre-proiectate, care sunt programate corespunzător pentru a funcționa. Acest lucru permite o producție în serie care reduce costurile și crește fiabilitatea, de fapt cipurile sunt testate individual înainte de vânzare. 8600 a fost proiectat folosind tehnologia bazată pe MOSFET , o tehnologie simplă care nu a oferit viteza cerută de Cray. Inovațiile din a doua jumătate a anilor 1970 au permis Cray să utilizeze o nouă tehnologie de construcție a circuitelor integrate care a ridicat viteza Cray-1 la 80 megaherți (12,5 nanosecunde). De fapt, Cray-1 a fost mult mai rapid decât 8600, deoarece a încorporat mult mai multă logică care rulează la o frecvență mai mare.

Deși dezvoltarea tehnologică a continuat să crească integrarea cipurilor, dimensiunea lor fizică a fost limitată de probleme mecanice. Cu toate acestea, creșterile rapide în electronică au permis o creștere rapidă a complexității microprocesoarelor . Aceste îmbunătățiri tehnologice au fost mult apreciate de Cray, având ca scop îmbunătățirea performanței mașinii de 10 ori față de Cray-1 anterior. Prin urmare, în Cray-2 s-a decis să se urmeze o abordare similară cu CDC 8600, de fapt, mașina a fost proiectată cu o viteză dublă față de cea anterioară și cu un număr mare de unități elementare.

Cray credea că tehnologia bazată pe siliciu se apropia de sfârșit, reducerea timpului de ciclu al Cray-1 era posibilă, dar se părea că nu este posibilă mai mult decât înjumătățirea fără investiții semnificative. Au existat alternative precum semiconductorii pe bază de arsenidă de galiu (GaAs) care asigurau o viteză de comutare de zece ori mai mare și un consum mai mic de energie. La sfârșitul anilor 1970 și începutul anilor 1980, se pare că întreaga industrie a semiconductoarelor era pe cale să se convertească în arsenidă de galiu, iar propria echipă a lui Cray a lucrat îndeaproape cu divizia de semiconductori a Rockwell International pentru a verifica fezabilitatea acestei tehnologii. Cu toate acestea, Cray nu credea că tehnologia este matură și a decis să se bazeze în continuare pe tehnologia siliconului.

O altă problemă de proiectare a fost cum se mărește lățimea de bandă între memoria principală și procesoare. La primele supercomputere, cum ar fi CDC 6600 , memoria era la fel de rapidă ca procesorul și, prin urmare, nu a existat nicio problemă cu accesarea memoriei, deoarece procesorul nu a trebuit să aștepte pentru a accesa datele. În schimb, problema a fost de a insera datele în memorie, de fapt, sistemele aveau computere care ar putea încărca datele în memorie. În mașinile moderne memoria era foarte mare și, prin urmare, încărcarea datelor devenise o problemă secundară, deoarece datele puteau fi încărcate total în memorie aproape întotdeauna în timp ce procesoarele deveniseră atât de repede încât trebuiau să petreacă majoritatea timpului așteptând date.din memorie.

Pentru a limita problema, noul proiect a prevăzut prezența unui bloc de 128 kByte de memorie foarte rapidă conectat la patru procesoare printr-o magistrală de mare viteză. Cache-ul a fost umplut de un procesor dedicat care a funcționat independent și s-a conectat la memoria principală prin intermediul mai multor canale de mare viteză de Gbit / s diferite. Când procesoarele principale funcționează, procesoarele secundare pot accesa memoria și pot încărca date în cache cu viteză mare. Datele sunt preluate de la procesoarele principale printr-un buffer 8 de 16 cuvinte (256 biți). Procesoarele moderne folosesc o abordare similară, deși procesoarele suport sunt doar unități de încărcare / stocare care, prin urmare, pot citi sau scrie doar date din memorie.

Memoria principală a fost organizată în diferite zone care puteau fi citite în paralel pentru a crește lățimea de bandă a memoriei dacă programatorii ar fi distribuit corect datele în memorie. Dezavantajul acestei abordări este că există un cost implicat în recuperarea datelor din zone separate de memorie, deoarece procesorul de backup a trebuit să-l încarce înainte pentru a le transmite procesorilor principali. Pentru seturi de date mici sau pentru date care nu au putut fi distribuite corect, această organizare a memoriei a încetinit sistemul în loc să-l accelereze.

Proiecte noi și circuite imprimate

Cray-2 a necesitat pentru realizarea sa o utilizare largă a circuitelor integrate care trebuie lipite pe circuite imprimate. În ciuda integrării circuitelor integrate care a făcut lipirea aproape imposibilă, circuitele tipărite erau încă prea mari, densitatea circuitelor integrate era insuficientă pentru performanța necesară proiectării. Echipa de dezvoltare a lucrat la proiect timp de doi ani și în cele din urmă Cray a decis să anuleze proiectul și să concedieze toți lucrătorii. Les Davis a fost proiectant și a rămas la Cray Research lucrând la proiect în timpul liber. Deși cu mai puțini angajați, proiectul a continuat.

Modulul logic, rețineți proximitatea diferitelor plăci suprapuse conectate între ele prin știfturi placate cu aur. Amabilitatea lui Alan Kilian
Un Cray-2 cu sistemul de răcire Fluorinert „în cascadă” vizibil

Șase luni mai târziu, Cray a găsit soluția la problema sa. El a chemat proiectanții proiectului Cray-2 și și-a prezentat soluția la problemă. În loc de o placă de circuit mare, Cray a propus utilizarea mai multor plăci mici stivuite pentru a crea o structură tridimensională. Plăcile au fost strânse strâns, astfel încât 8 plăci au fost stivuite în mai puțin de 8 cm. Această densitate ridicată a împiedicat disiparea adecvată a puterii prin refrigerarea aerului și, prin urmare, Cray a propus utilizarea fluorinertului , un nou lichid produs de 3M pentru disiparea puterii. Fluorinertul ar fi împins între plăci pentru a le răci. Întregul procesor ar fi fost scufundat în lichid pentru a facilita răcirea, în timp ce schimbătoarele de căldură ar fi furnizat pentru a răci fluorinertul. Noul proiect a fost demarat în 1982 la câțiva ani de la începerea proiectului inițial.

În același timp, proiectul Cray X-MP a fost dezvoltat de o echipă condusă de Steve Chen la sediul Cray, iar proiectul a fost un concurent serios al Cray-2 atât pe frontul de performanță, cât și pe cel al costurilor. În plus, mai multe mașini fabricate în Japonia, bazate pe un design inspirat de Cray-1, au fost concurenți serioși. Cray a decis să îmbunătățească sistemul de memorie adăugând mai multe canale și mărind frecvența pentru a-l face extrem de rapid. Când mașina a fost introdusă în 1985, aceasta era cu mult în spatele așteptărilor inițiale, iar performanța mai bună față de concurență s-a datorat în principal memoriei extrem de rapide și, prin urmare, achiziționarea mașinii a avut sens numai dacă gestionați un set mare de date.

Utilizări și succesori

Cray-2 a fost dezvoltat în principal pentru Departamentul Apărării al SUA și Departamentul pentru Energie al SUA . A fost folosit pentru cercetarea nucleară, cercetarea oceanografică și sonar. Cu toate acestea, mașina a fost achiziționată și de agenții civile (cum ar fi NASA Ames Research Center ), universități și multinaționale.

Succesorul Cray-2 a fost Cray-3, o mașină afectată de diverse probleme, a fost produs un singur exemplu care nu a fost plătit niciodată, deoarece nu a funcționat corect. Descendentul spiritual al Cray-2 este Cray X1 fabricat de Cray Inc.

Elemente conexe

Alte proiecte

linkuri externe

Informatică Portal IT : accesați intrările Wikipedia care se ocupă cu IT