CDC 8600 - CDC 8600

CDC 8600, скорее всего, макет, сделанный в рекламных целях. Кольцо «скамеек» вокруг внешней стороны содержит источники питания - элемент дизайна, который Cray повторно использовал в Cray-1. Каждый из палочек компьютера можно снять для обслуживания, а тепло отводится через центральную жилу.

CDC 8600 был последним из Seymour Cray «s суперкомпьютера проектирует , когда он работал в корпорации Data Control . Как естественный преемник CDC 6600 и CDC 7600 , 8600 должен был быть примерно в 10 раз быстрее, чем 7600, и без того самый быстрый компьютер на рынке. Конструкция состояла из четырех 7600, упакованных в очень маленькое шасси, чтобы они могли работать на более высоких тактовых частотах.

Разработка началась в 1968 году, вскоре после выпуска 7600, но вскоре проект начал увязать. Плотная упаковка системы привела к серьезным проблемам с надежностью и затруднениям с охлаждением отдельных компонентов. К 1971 году у CDC возникли проблемы с денежным потоком, и дизайн все еще не складывался, что побудило Cray покинуть компанию в 1972 году. В 1974 году проект 8600 был отменен, и Control Data перешла на серию CDC STAR-100. вместо.

Крей пересмотрел базовую конструкцию 8600 в своем Cray-2 начала 1980-х годов. Внедрение интегральных схем решило проблемы с плотной упаковкой, а жидкостное охлаждение решило проблемы с нагревом. Cray-2 очень похож на 8600 как физически, так и концептуально.

Дизайн

В 1960-х годах компьютерный дизайн был основан на установке электронных компонентов ( транзисторов , резисторов и т. Д.) На печатных платах . Несколько плат образуют дискретный логический элемент машины, известный как модуль . Общая скорость машинного цикла во многом зависит от пути прохождения сигнала - длины проводки, поэтому высокоскоростные компьютеры должны делать свои модули как можно меньше. Это противоречило необходимости усложнять сами модули для увеличения функциональности. К концу 1960-х отдельные компоненты перестали становиться намного меньше, поэтому для увеличения сложности машин необходимо было наращивать модули. Теоретически это может замедлить работу машины из-за задержек передачи сигналов.

Cray стремился решить эти противоречивые проблемы, выполнив оба действия; делая каждый модуль больше и наполненный большим количеством компонентов, в то же время делая компьютер в целом меньше, упаковывая модули ближе друг к другу внутри машины. С момента разработки 7600 и начала работы над 8600 не было никаких усовершенствований процессов в самих компонентах, поэтому любые улучшения производительности должны были происходить исключительно за счет упаковки. Для новой конструкции они использовали модули, содержащие восемь четырехслойных печатных плат размером примерно 8 на 6 дюймов, в результате чего получился стек размером с большой учебник и потреблялось около 3 киловатт энергии. Затем модули были упакованы в шасси мэйнфрейма, которое было сравнительно крошечным, 16-сторонним цилиндром около одного метра в поперечнике и высотой, установленным на вершине кольца источников питания . Предлагаемая конструкция очень похожа на более позднюю модель Cray-2 , но даже короче и меньше в диаметре.

Поскольку вся эта мощность рассеивается в таком маленьком пространстве, охлаждение было серьезной проблемой при проектировании. Инженер Cray по холодильной технике Дин Руш, ранее работавший в компании Amana , поместил лист меди внутри каждой печатной платы, отводя тепло к медному блоку на одном конце, где он охлаждался фреоновой системой. Это еще больше увеличило вес и сложность модулей до такой степени, что каждый из них весил около 15 фунтов (6,8 кг). Внешняя система охлаждения была значительно больше, чем сама машина.

Электронные компоненты также были улучшены по сравнению с предыдущими разработками. Основные схемы ЦП перешли на логику на основе ECL , что позволило увеличить тактовую частоту до 125  МГц (  время цикла 8 нс) с 36,4  МГц (  время цикла 27,5 нс ) у 7600, что примерно в четыре раза. Оперативная память также была перенесена в реализацию ECL, и машина была оснащена колоссальным стандартом 256 КБ слов (2 мегабайта). Эта конструкция распределяет память по 64 банкам для быстрого доступа со скоростью около 8 нс / слово, даже несмотря на то, что время цикла любого одного банка составляло около 250 нс. Высокоскоростная основная память с доступом 20 нс (в целом) также была разработана как резервная для полупроводниковой памяти.

Cray решил, что 8600 будет включать четыре полных процессора, совместно использующих основную память . Для повышения общей пропускной способности машина могла работать в специальном режиме, который отправлял одну инструкцию всем четырем процессорам с разными данными. Этот метод, известный сегодня как SIMD , сократил общее количество обращений к памяти, поскольку инструкция была прочитана только один раз, а не четыре раза. Каждый процессор был примерно в 2,5 раза быстрее, чем 7600, поэтому при работе всех четырех машина в целом будет примерно в 10 раз быстрее, примерно со скоростью 100 MFLOPS.

Правительство ясно дало понять, что все будущие покупки компьютеров потребуют обработки ASCII . Чтобы удовлетворить это требование, 8600 использовал 64-битное слово (восемь восьмибитных символов) вместо более раннего 60-битного слова (десять шестибитных символов), которое использовалось в 6600 и 7600. Как и в предыдущих разработках, инструкции были: «набивается» словами, каждая инструкция занимает 16- или 32-битные (вместо 15/30). 8600 больше не использует регистры A или B, как в предыдущих разработках, и вместо этого включает набор из 16 регистров X общего назначения. Для ввода- вывода использовалась система с периферийным процессором 6600/7600 , практически без изменений.

Были предприняты некоторые усилия для обеспечения совместимости между старыми машинами и 8600, но изменение длины слова сделало это трудным. Вместо этого были сохранены форматы с плавающей запятой , что позволило напрямую переносить код Fortran .

Проблемы компании

В 1971 году Control Data переживала «затягивание пояса» из-за затрат на продолжающийся судебный процесс против IBM , и попросила все подразделения сократить свои платежные ведомости на 10%. Крей умолял Control Data освободить его подразделение, чтобы он мог получить 8600. Когда Control Data отклонил этот запрос, он сократил свою зарплату до минимального размера, чтобы решить проблему.

К 1972 году выяснилось, что даже легендарные способности Крея в проектировании модулей подводили его в случае с 8600. Надежность была настолько низкой, что казалось невозможным заставить работать всю машину. Это случилось не в первый раз: на проекте 6600 Cray пришлось начинать с нуля, а 7600 некоторое время находился в производстве, прежде чем заработал надежно. В этом случае Крей решил, что нынешний дизайн зашел в тупик, и сказал Уильяму Норрису (генеральному директору CDC), что единственный путь вперед - это перепроектировать машину с нуля. Финансы компании были опасны, и Норрис решил, что не может рисковать; Cray пришлось бы продолжить работу с текущим дизайном.

В 1972 году Крей решил, что он не может работать в таких условиях, и покинул CDC, чтобы основать Cray Research . (Дружелюбный уход; Норрис и другие сотрудники CDC приобрели часть первоначального предложения акций Cray Computer, что оказалось для них выгодным вложением.) В своей новой работе он отказался от концепции мультипроцессора, опасаясь, что программное обеспечение той эпохи будет неэффективным. невозможно в полной мере использовать ЦП. Он, возможно, пришел к такому выводу после того, как ILLIAC IV наконец вошел в строй примерно в то же время, и его характеристики оказались неутешительными.

Члены команды убедили Норриса, что 8600 можно завершить даже без Cray, и работа продолжилась в Chippewa Lab. К 1974 году машина все еще не работала правильно. Конкурирующий дизайн Джима Торнтона STAR на этом этапе достиг производственного качества, и проект 8600 был отменен. На практике оказалось, что STAR плохо работает в реальных условиях, и когда в 1976 году на рынок вышел Cray-1 , CDC быстро вытеснили с рынка суперкомпьютеров. Была предпринята попытка повторно выйти на рынок в 1980-х годах с ETA-10 , но это закончилось неудачно.

Заметки

  • Гордон Белл считает, что проект начался в 1968 году, а единственное упоминание в бывшем музее Cray гласит, что это был 1970 год.
  • Заявленная скорость памяти сильно различается: некоторые источники предлагают время цикла 22 нс для полупроводника и 20 нс для ядра, в то время как другие предлагают более высокие числа, используемые в этой статье. Также неясно, была ли основная память разработана как резервная или полупроводниковая память появилась позже.

Рекомендации

Цитаты

Библиография

  • Линкольн, Нил (1975). Воспоминания о компьютерной архитектуре и компьютерном дизайне в Control Data Corporation (Технический отчет). Институт Чарльза Бэббиджа.

дальнейшее чтение