Cray-3
Cray-3 a fost un supercomputer fabricat de Cray Research și succesorul supercomputerului Cray-2 . Sistemul a fost prima aplicare extinsă de arsenidă de galiu (GaAs) în domeniul computerelor. Proiectul nu a fost un succes, deoarece un singur Cray-3 a fost vândut. Seymour Cray a întrerupt proiectul după ce primul exemplu a fost construit pentru a se concentra pe Cray-4, dar a murit într-un accident de mașină înainte de a putea termina proiectul.
Dezvoltarea sistemului a început la sfârșitul anilor 1980 în noul laborator Cray din Colorado Springs . Dezvoltarea nu a fost efectuată la sediul central din Chippewa Falls pentru a evita suprapunerea puterii între managerii companiei și Cray. Laboratorul nu trebuie confundat cu laboratorul în care Cray a dezvoltat Cray-2 ani mai devreme. Cray a decis să abordeze problema vitezei pe trei fronturi. A decis să mărească unitățile de procesare activate în paralel, a decis să reducă dimensiunea pachetului între diferitele componente pentru a reduce timpul de tranzit al semnalelor și a decis să crească viteza ceasului datorită utilizării unor componente mai rapide. Cray-3 folosește un pachet 3D inovator pentru a crește densitatea componentelor și a reduce lungimea legăturii, Cray a urmat această cale, deoarece credea că există loc de îmbunătățire în acest domeniu. Cu toate acestea, reducerea lungimii legăturilor nu a fost suficientă pentru a obține creșterea de zece ori a performanței cerută de Cray.
Cray-2 împinsese la limită tehnologia semiconductoarelor bazată pe siliciu , Cray-2 avea un timp de ceas de 4,1 ns (244 MHz) și chiar și cu îmbunătățirile tehnologiei semiconductoarelor nu părea posibilă împingerea frecvenței de operare mai mult decât dublu față de Cray-2. Cray a decis să utilizeze arsenidă de galiu, deoarece acest semiconductor a oferit viteze de comutare mult mai mari decât cea a siliciului și a disipat mai puțină putere, astfel încât ar fi permis utilizarea unor dispozitive de disipare mai simple și, prin urmare, mai ieftine. La acea vreme, fabricile de semiconductoare pe bază de arsenid de galiu nu erau în măsură să furnizeze tehnologia necesară dezvoltării unui supercomputer, așa că Cray a decis că acum este mai bine să investească în crearea propriului furnizor care să dezvolte tehnologia necesară. Cray a fondat apoi GigaBit Logic pentru a dezvolta tehnologia arsenidului de galiu.
Aceasta a fost o alegere foarte riscantă, deoarece proiectul Cray-3 nu ar avea succes. Mai mult, dacă furnizorul nu ar fi putut îndeplini specificațiile, proiectul Cray-3 ar fi eșuat. Proiectul Cray-2 nu fusese un succes uriaș și, în acel moment, compania dezvoltă și Cray Y-MP și, prin urmare, managerii companiei au decis să plaseze proiectul Cray-3 într- o prioritate redusă de dezvoltare. Nu a fost prima dată când Cray nu a fost de acord cu managerii companiei la care lucra și, în trecut, Cray a decis să-și înființeze propria companie, Cray Computer Corporation susținută în mare parte de ordinele celui mai mare cumpărător al său, NCAR .
La fel ca proiectele anterioare, nucleul Cray-3 consta din mai multe module, fiecare modul conținând mai multe circuite integrate închise într-un singur pachet. Pentru a crește densitatea, circuitele individuale GaAs nu au fost închise într-un pachet, ci au fost montate direct pe placă prin legături ultra-subțiri de aur. Fiecare placă a fost separată de celelalte plăci printr-o foaie subțire de material izolant perforat corespunzător în corespondență cu firele. Plăcile individuale au fost stivuite și firele au acționat ca o legătură, astfel încât structura integrată a fost tridimensională. Practic, fiecare modul format din 4 x 4 jetoane GaAs a fost stivuit cu alte module identice și apoi pe partea laterală a modulelor existau conexiuni pentru celelalte module pentru a crea carduri formate din 4 x 4 module (16 x 16 jetoane GaAs). O structură similară a fost folosită și în Cray-2, dar în Cray-3 modulele de 16 x 16 au ieșit direct din fire pentru a conecta celelalte module. În ciuda faptului că densitatea IC era scăzută de standardul anilor 90, modulele aveau o densitate de aproximativ 100 de porți logice pe inch pătrat. Procesoarele moderne au densități de ordinul a milioane de porți logice pe inch pătrat și se studiază posibilitatea realizării de circuite tridimensionale.
Treizeci și două de module au fost conectate prin firele laterale și susținute de un container de aluminiu numit cărămidă . O cărămidă a format un procesor și a fost scufundată într-o baie fluorinertă pentru a răci întregul, ca în Cray-2. Un sistem format din patru procesoare a disipat puterea de 88 kW. Întregul sistem format din patru procesoare ocupa aproximativ 50 de centimetri lungime și lățime și aproximativ 60 de centimetri adâncime. Procesoarele au fost montate în partea superioară a unui dulap de 1x1x1,2 metri, sub procesoare era memoria și apoi alimentarea cu energie și sistemul de refrigerare. Toate lucrurile considerate Cray-3 erau mult mai mici decât Cray-2 și deja Cray-2 era considerat un supercomputer foarte compact.
Timpul de ceas al procesoarelor a fost de 2,11 ns, sau 474 MHz, și fiecare procesor a generat aproximativ 0,948 GFLOPS și un sistem complet format din 16 procesoare a generat aproximativ 15,17 GFLOPS. Performanța ridicată a sistemului s-a datorat și accesului la memorie extrem de rapid, fiecare procesor putând accesa memoria principală cu o lățime de bandă de 8 GB / s.
Dezvoltarea sistemului a durat mai mult decât era de așteptat, iar primul sistem a fost livrat către NCAR abia în mai 1993. Deși designul inițial implica o mașină cu 1 până la 16 procesoare, NCAR a solicitat o mașină cu 4 procesoare cu 128 Mwords (64 biți pe word apoi 6 GB) de memorie principală. În producție s-a descoperit că procesoarele au fost afectate de o eroare în instrucțiunea rădăcină pătrată și că unul dintre cele patru procesoare nu funcționează corect. Componentele pentru rezolvarea problemelor au fost dezvoltate, dar aparent nu au fost livrate. NCAR nu a plătit pentru mașină și CCC a dat faliment în 1995, după ce a cheltuit 300 de milioane de dolari dezvoltând Cray-3. Mașina NCAR a fost scoasă din funcțiune oficial a doua zi după livrare, deși neoficial au fost scoase două procesoare și mașina a fost folosită informal pentru o perioadă de timp.
Au fost produse șapte procesoare pentru Cray-3 (procesoare au fost produse pentru mașini cu două procesoare în principal), deși a fost livrată o singură mașină. Trei dintre procesoare au fost utilizate pentru proiectarea Cray-4 , în esență o evoluție a Cray-3 cu 64 de procesoare rapide capabile să ruleze la 1 GHz (timp de ceas de 1 ns). Un procesor a fost folosit pentru proiectul Cray-3 / SSS .
Eșecul proiectului Cray-3 nu pare a fi din cauza mașinii în sine. Problemele cu Cray-3 au fost rezolvate și mașina a oferit performanțe bune pentru costul său. Eșecul său poate fi dat de la schimbarea climatului politic. Prăbușirea Pactului de la Varșovia și, prin urmare, sfârșitul Războiului Rece au făcut ca bugetul apărării SUA să se micșoreze și, prin urmare, piața supercomputerelor a primit un colaps puternic. În plus, companiile private au preferat să cumpere sisteme bazate pe mașini paralele, sisteme mai ieftine și configurabile, deși mai mult legate de posibilitatea paralelizării codului. Era sistemelor bazate pe câteva procesoare foarte rapide părea să se fi încheiat. Eșecul Cray-3 a afectat întreaga piață a semiconductoarelor pe bază de arsenid de galiu și se crede că, dacă războiul rece nu s-ar fi încheiat, multe mașini s-ar fi bazat pe arsenură de galiu.
Alte proiecte
-
Wikimedia Commons conține imagini sau alte fișiere despre Cray-3
