КДЦ 8600

CDC 8600, скорее всего, макет, созданный в рекламных целях. В кольце «скамей» снаружи расположены блоки питания — элемент дизайна, который Крэй повторно использовал на Cray-1. Каждый из секторов компьютера можно снять для обслуживания, а тепло отводится через центральное ядро.

CDC 8600 был последним , разработанным Сеймуром Креем , суперкомпьютером когда он работал в Control Data Corporation . Будучи естественным преемником CDC 6600 и CDC 7600 , 8600 должен был быть примерно в 10 раз быстрее, чем 7600, который уже был самым быстрым компьютером на рынке. По сути, конструкция представляла собой четыре процессора 7600, упакованные в очень маленький корпус, чтобы они могли работать на более высоких тактовых частотах.

Разработка началась в 1968 году, вскоре после выпуска 7600, но вскоре проект начал застревать. Плотная упаковка системы привела к серьезным проблемам с надежностью и трудностям с охлаждением отдельных компонентов. К 1971 году у CDC возникли проблемы с денежными потоками , а конструкция все еще не складывалась, что побудило Крея покинуть компанию в 1972 году. Проектирование 8600 было в конечном итоге отменено в 1974 году, и Control Data перешла к CDC STAR-100. серии вместо.

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

Дизайн

В 1960-х годах конструкция компьютеров была основана на монтаже электронных компонентов ( транзисторов , резисторов и т. д.) на печатных платах . Несколько плат образовывали дискретный логический элемент машины, известный как модуль . Общая скорость машинного цикла сильно зависит от пути прохождения сигнала — длины проводки — поэтому высокоскоростные компьютеры должны делать свои модули как можно меньшими. Это шло вразрез с необходимостью усложнять сами модули для повышения функциональности. К концу 1960-х годов отдельные компоненты перестали становиться намного меньше, поэтому для увеличения сложности машин пришлось увеличивать модули. Теоретически это может замедлить работу машины из-за задержек сигнализации.

Крей стремился решить эти противоречивые проблемы, делая и то, и другое; делая каждый модуль больше и наполняя его большим количеством компонентов, и в то же время делая компьютер в целом меньше, упаковывая модули ближе друг к другу внутри машины. С момента разработки 7600 до начала работы над 8600 не было никаких усовершенствований в самих компонентах, поэтому любое улучшение производительности должно было 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 получилась стопка размером с большой учебник и потреблялась около 3 киловатт мощности. Затем модули были упакованы в шасси мэйнфрейма, которое было сравнительно крошечным: 16-гранный цилиндр диаметром около одного метра (3 футов) и высотой, расположенный на вершине кольца источников питания . Предлагаемая конструкция очень похожа на более поздний Cray-2 , но еще короче и меньше в диаметре.

Поскольку вся эта мощность рассеивалась в таком небольшом пространстве, охлаждение было серьезной проблемой при проектировании. Инженер по холодильному оборудованию компании Cray, Дин Роуш, ранее работавший в Amana , поместил медный лист внутрь 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 самой машины.

Электронные компоненты также были улучшены по сравнению с предыдущими моделями. Основные схемы ЦП перешли на логику на основе ECL , что позволило увеличить тактовую частоту до 125   МГц (время цикла 8   нс) у 7600,   нс) с 36,4 МГц (время цикла 27,5   то есть примерно в четыре раза. Основная память также была переведена в реализацию ECL, и машина была оснащена колоссальным по тем временам стандартом в 256 тысяч слов (2 мегабайта). В конструкции память была распределена по 64 банкам для быстрого доступа со скоростью около 8 нс/слово, хотя время цикла любого банка составляло около 250 нс. Высокоскоростная основная память с временем доступа 20 нс (в целом) также была разработана в качестве резервной копии полупроводниковой памяти.

Крей решил, что 8600 будет включать в себя четыре полноценных процессора, совместно использующих основную память . Чтобы повысить общую производительность, машина могла работать в специальном режиме, в котором всем четырем процессорам отправлялась одна инструкция с разными данными. Этот метод, известный сегодня как SIMD , сократил общее количество обращений к памяти, поскольку инструкция читалась 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, со скоростью около 100 MFLOPS.

Правительство ясно дало понять, что все будущие покупки компьютеров будут требовать обработки ASCII . Чтобы удовлетворить этому требованию, в 8600 использовалось 64-битное слово (восемь восьмибитных символов) вместо более раннего 60-битного слова (десять шестибитных символов), использовавшегося в 6600 и 7600. Как и в предыдущих разработках, инструкции были « «набитый» в слова, при этом каждая инструкция занимает 16 или 32 бита (было 15/30). В 8600 больше не использовались регистры A или B, как в предыдущих моделях, а вместо этого был включен набор из 16 регистров X общего назначения. использовалась система периферийных процессоров 6600/7600 Для ввода-вывода , практически без изменений.

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

Проблемы компании

В 1971 году компания Control Data подверглась «затягиванию поясов» из-за продолжающегося судебного процесса против IBM и попросила все подразделения сократить фонд заработной платы на 10%. Крей умолял Control Data освободить его подразделение от уплаты налогов, чтобы он мог получить поставку 8600. Когда Control Data отклонила эту просьбу, он сократил свою зарплату до минимальной, чтобы решить проблему.

К 1972 году выяснилось, что даже легендарные способности Крея в проектировании модулей подвели его в случае с 8600. Надежность была настолько низкой, что казалось невозможным заставить всю машину работать. Это происходило не в первый раз: проект 6600 Cray пришлось начинать с нуля, а 7600 некоторое время находился в производстве, прежде чем начал работать надежно. В этом случае Крэй решил, что нынешняя конструкция является тупиковой, 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; Крею придется продолжить текущий дизайн.

В 1972 году Крей решил, что не может работать в таких условиях, и покинул CDC, чтобы основать Cray Research (это был дружественный уход; Норрис и другие сотрудники CDC приобрели часть первоначального размещения акций Cray Computer, что оказалось прибыльным предприятием). инвестиции для них). В своей новой работе он отказался от концепции мультипроцессора, опасаясь, что программное обеспечение той эпохи не сможет в полной мере использовать преимущества процессоров. Возможно, он пришел к такому выводу после того, как ILLIAC IV наконец вступил в строй примерно в то же время и показал неутешительные характеристики.

Члены команды убедили Норриса, что 8600 можно завершить даже без Крея, и работа продолжилась в лаборатории Чиппева. К 1974 году машина все еще работала неправильно. Джима Торнтона Конкурирующая конструкция STAR к этому моменту достигла производственного качества, и проект 8600 был затем отменен. В сфере обслуживания STAR показала низкую реальную производительность, и когда Cray-1 вышел на рынок в 1976 году, CDC была быстро вытеснена с рынка суперкомпьютеров. В 1980-х годах была предпринята попытка вернуться на рынок с ETA-10 , но это закончилось неудачно.

Примечания

• Гордон Белл относит начало проекта к 1968 году, а единственное упоминание в бывшем музее Крэя гласит, что это был 1970 год.
• Указанная скорость памяти широко варьируется: некоторые источники предполагают время цикла 22 нс для полупроводника и 20 нс для ядра, в то время как другие предполагают более высокие значения, используемые в этой статье. Неясно также, была ли основная память спроектирована как резервная или полупроводниковая память появилась позже.

Ссылки

Библиография

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

Дальнейшее чтение

• Патент CDC 8600
• Август 1972 г. Справочное руководство 8600 на bitsavers.org.
• CDC 8600 – базовое описание системы и другая информация