ETA10

ETA10
	ETA10 выставлен в Музее истории компьютеров.
Также известен как	Кибер 2ХХ, ГФ-10
Разработчик	ЭТА Системы
Производитель	ЭТА Системы
Тип	Векторный суперкомпьютер
Дата выпуска	декабрь 1986 г .; 37 лет назад
Операционная система	EOS , UNIX System V (выпуск 3)
Предшественник	Центр по контролю и профилактике заболеваний Кибер 205

ETA10 — суперкомпьютер векторный , разработанный, изготовленный и продаваемый компанией ETA Systems , дочерним подразделением Control Data Corporation (CDC). ETA10 был развитием CDC Cyber 205 , происхождение которого восходит к CDC STAR-100 , одному из первых разработанных векторных суперкомпьютеров. ^[1]^{[Примечание 1]}

CDC объявил о создании ETA Systems и преемника Cyber 205 18 апреля 1983 года на конференции Frontiers of Supercomputing, проходившей в Национальной лаборатории Лос-Аламоса . ^[2] Затем его условно называли Cyber 2XX , а затем как GF-10 , прежде чем он получил название ETA10. ^[3] Прототипы были запущены в эксплуатацию в середине 1986 года, а первая поставка была осуществлена в декабре 1986 года. Официально о суперкомпьютере было объявлено в апреле 1987 года на мероприятии, проведенном в его первой клиентской установке, Университете штата Флорида , Научно-исследовательском институте вычислительных вычислений Таллахасси. ^[4] 17 апреля 1989 года CDC внезапно закрыл ETA Systems из-за продолжающихся финансовых потерь и прекратил производство ETA10. ^[5] Многие из его пользователей, такие как Университет штата Флорида, договорились в обмен об оборудовании Cray. ^[6]

Историческое развитие

У CDC богатая история создания мощных суперкомпьютеров, начиная с CDC 6600 . Одним из самых известных компьютерных архитекторов, вышедших из CDC, был Сеймур Крей . После разногласий с руководством CDC относительно разработки CDC 8600 он основал собственную суперкомпьютерную компанию Cray Research . Тем временем в CDC продолжалась работа по разработке высокопроизводительного суперкомпьютера CDC STAR-100 под руководством другого известного архитектора Нила Линкольна. от Cray Research Векторный суперкомпьютер Cray-1 добился успеха, опередив STAR-100 от CDC. CDC ответил производными от STAR, Cyber 203 и 205. Cyber 205 имел умеренный успех против преемника Cray-1, Cray X-MP . Высшему руководству CDC стало очевидно, что необходимо сократить время разработки компьютера следующего поколения, поэтому был рассмотрен новый подход для продолжения Cyber 205.

После отделения от CDC в сентябре 1983 года ETA поставила перед собой цель создать суперкомпьютер с временем цикла менее 10 нс. Для этого было сделано несколько нововведений. Среди них было использование жидкого азота для охлаждения процессоров на базе КМОП .

ETA10 успешно достиг первоначальных целей компании (10 GFLOPS ), при этом некоторые модели достигли времени цикла около 7 нс (143 МГц), что считалось быстрым по стандартам середины 1980-х годов. Они поставили семь версий с жидким азотным охлаждением и 27 меньших версий с воздушным охлаждением. Схемы КМОП производили лишь часть тепла, чем предыдущие микросхемы. Запланированное на 1987 год продолжение должно было получить обозначение Cyber 250 или ETA30, что означает 30 GFLOPS. В конечном итоге ETA была снова включена в состав CDC, прекратив свою деятельность 17 апреля 1989 года.

Операционные системы и приложения

EOS ETA Серия ETA10 могла работать под управлением либо операционной системы компании Lachman Associates, занимающейся разработкой программного обеспечения , которую широко критиковали за различные проблемы, либо порта UNIX System V (выпуск 3) . В то время как EOS имела репутацию системы низкого качества, UNIX от ETA был принят клиентами лучше.

EOS предшествовала и была двоичным исполняемым файлом, совместимым с операционной системой CDC VSOS для Cyber 205 . Как и VSOS, EOS имела выгружаемую по требованию виртуальную память (часть VS) с двумя размерами страниц для повышения производительности виртуальной памяти за счет более быстрых аппаратных конвейеров ETA. Хотя корни VSOS лежат в интерактивной Ливерморской системе разделения времени (LTSS), она была ориентирована на пакетную операционную систему. VSOS не использовалась во многих учреждениях, и ее производительность, ориентированная на приложения, в то время как историческая направленность на суперкомпьютеры отодвинула ее возможности из-за ограниченной базы пользователей.

Чтобы устранить этот недостаток функции и сделать операционную систему более «нормальной для использования», характеристики VSOS были объединены с характеристиками UNIX в гибридной ОС. Операционная система была задумана как эффективная как для пакетной работы, которая максимально задействовала аппаратное обеспечение, так и для интерактивного использования при разработке с рабочей станции UNIX.

EOS была написана в основном на Cybil , Pascal , похожем на языке программирования , созданном Control Data для своих более поздних операционных систем Cyber. Это была новая попытка, поскольку VSOS был реализован на IMPL , языке, похожем на Фортран, созданном для реализации LTSS. Внешний вид командной строки всех этих систем был аналогичен происхождению, восходящему к UNIVAC EXEC*8 .

EOS была выпущена с ранними поставками оборудования и имела некоторые типичные проблемы для ранних выпусков ОС. Некоторые клиенты задерживали оплату своих суперкомпьютерных установок.

Позже ETA выпустила порт UNIX для линейки ETA-10, который был быстрее принят их клиентской базой. Однако этот порт начинался как однопроцессорное ядро, которое не использовало прозрачно аппаратную архитектуру с возможностью использования до 8 больших процессоров для приложений.

Критика

Несмотря на возможное внедрение UNIX , плохо разработанное системное программное обеспечение оставалось одним из недостатков линейки ETA10. Согласно одному из описаний системы:

Без финансирования NSF центр фон Неймана может быть обречен. «Я не думаю, что мы сможем функционировать без федеральной поддержки», — говорит Коэн. Даже если центр действительно работает на значительно сниженном уровне, его машины по-прежнему страдают от проблем с программным обеспечением. Экспертная группа NSF обнаружила, что программный сбой ETA10 происходил один раз каждые 30 часов, и что его способность запускать программы более чем на одном из восьми процессоров одновременно была плохой. Хотя его аппаратное обеспечение по-прежнему считается самым современным, в целом он представляет собой «крайне незрелую компьютерную систему», заключила комиссия. ^[7]

Этому упадку способствовали поздняя доставка и проблемы с эксплуатацией, а также проблемы с управлением. ^[8]

Ошибочно полагать, что упадок ETA был вызван исключительно выбором или существованием операционной системы. Компилятор Фортрана (ftn200) не изменился по сравнению с CDC205. Этот компилятор сохранил функции производительности программирования, специфичные для конкретного поставщика (известные как вызовы подпрограмм Q8 *) в эпоху, когда пользователи суперкомпьютеров осознавали необходимость переносимости исходного кода между архитектурами. Кроме того, оптимизация компилятора не соответствовала существующим технологиям, как показали японские производители суперкомпьютеров, а также новые производители мини-суперкомпьютеров и конкуренты из Cray Research.

В целом производители компьютерного оборудования до и до этого периода, как правило, были слабы в программном обеспечении. Библиотеки и доступные коммерческие и некоммерческие приложения помогают создать базу установленных пользователей. CDC была относительно слаба в этой области, и некоторые из лучших операционных систем, которые CDC предоставила клиентам, представляли собой готовые версии ОС, написанные Lawrence Livermore Laboratories .

По данным НАСА, оборудование было очень плохо спроектировано и не прошло никаких приемочных испытаний в Исследовательском центре Эймса . Инсайдеры CDC считают это событие крахом ETA, которая закрылась в результате отказа НАСА (а также по принципу домино, Министерства обороны США и т. д.).

Модели

Было четыре модели ETA10. Любая из этих моделей может быть построена как в одно-, так и в многопроцессорной конфигурации.

Модели E и G были самыми производительными в линейке ETA10, и в них использовалось охлаждение жидким азотом для сокращения времени цикла. Первой была анонсирована модель E, процессоры которой имели тактовый цикл 10,5 нс (около 95 МГц). Модель E могла поддерживать до восьми процессоров с максимальной производительностью 8,32 гигафлопс. Более поздняя модель G, процессоры которой имели тактовый цикл 7 нс (приблизительно 142 МГц), имела пиковую производительность 10,3 гигафлопс в максимальной восьмипроцессорной конфигурации.

Модели P и Q были более медленными и дешевыми версиями с воздушным охлаждением. Модель P под кодовым названием « Piper » имела процессоры с тактовой частотой 24 нс. Более быстрая двухпроцессорная модель Q имела тактовый цикл 19 нс.

Производительность

Между самыми высокопроизводительными моделями с жидким азотным охлаждением (ETA10-E, G и т. д. ) и более дешевыми моделями с воздушным охлаждением (ETA10-P, Q и т. д. ) линейка ETA10 охватывала диапазон производительности 27:1. . Пиковая производительность топовых моделей достигала 10 GFLOPS.

Однопроцессорный ETA10 достиг 52 MFLOPS в LINPACK. тесте ^[9] для матрицы размером 100×100.

Описание

ETA10 представляла собой многопроцессорную систему, поддерживавшую до восьми процессоров. Каждый ЦП был похож на двухполосный Cyber 205. Одним из основных нововведений ETA10 была реализация ЦП: ЦП состоял из 250 КМОП- матрицы интегральных схем , установленных на 44-слойной печатной плате ( печатная плата). Каждая вентильная матрица содержала 20 000 вентилей и была изготовлена с использованием технологии 1,25 микрометра (мкм), доступной в рамках программы VHSIC в Honeywell. Напротив, основная коммерческая технология в то время использовалась в диапазоне от 3 до 5 мкм. ^[10]^[11]

Схема КМОП, которая в то время обычно не использовалась в процессорах векторных суперкомпьютеров, была выбрана из-за достижимой высокой плотности, которая уменьшает как внутрикристальную, так и внекристальную задержку. Задержками ЦП можно было управлять посредством тщательной настройки каждой печатной платы, изготовленной с использованием логической технологии и с использованием двух ключевых технологий, известных как JTAG и BIST . Массивы вентилей были спроектированы с использованием комбинации разработанных внутри компании средств моделирования и размещения, а также одного из первых коммерческих инструментов автоматизации проектирования электроники (приложение для создания схем) от Mentor Graphics . До использования схемного захвата в ETA дизайнеры использовали текстовые списки соединений для описания взаимосвязи логических схем.

Однако схема КМОП в то время была значительно медленнее, чем схема биполярной схемы, особенно логика с эмиттерной связью , которая широко использовалась в то время в процессорах векторных суперкомпьютеров. Чтобы компенсировать это, процессор был погружен в жидкий азот при температуре -196,15 °C для охлаждения. Хотя такое охлаждение потенциально могло бы ускорить работу КМОП-логики в четыре раза, на практике охлаждение жидким азотом привело примерно к двукратному увеличению скорости по сравнению с системами с воздушным охлаждением. Однако, поскольку охлаждение жидким азотом давало лишь незначительный выигрыш в производительности, ни одна из систем ETA10 не использовала такое охлаждение ни для локальной, ни для общей памяти. Особо следует отметить, что для эффективности такого типа охлаждения требовалась замкнутая система. Чтобы сделать это возможным, ETA пришлось внедрить инновации, поскольку на рынке не было коммерчески доступных решений. 44-слойная печатная плата также была инновационной, и ETA пришлось разработать новые процессы для ее производства.

Каждый процессор имел собственную локальную память на 4 миллиона слов, созданную на основе микросхем SRAM. Каждый процессор также подключен к общей памяти на 256 миллионов слов, построенной на основе микросхем DRAM. В дополнение к этой памяти имеется коммуникационный буфер, используемый для синхронизации ЦП и других протоколов связи, связанных с мультипроцессором. Ввод-вывод обеспечивался от одного до восемнадцати процессоров ввода-вывода, каждый из которых имел прямой путь к общей памяти. В ETA10 использовались оптоволоконные линии для связи между процессорами и устройствами ввода-вывода — новый подход к взаимодействию систем в 1980-х годах.

Инсталляции

До реинтеграции ETA Systems в CDC было поставлено в общей сложности 25 систем. Среди получателей были:

Университет штата Флорида (5 января 1987 г. принял первую систему ETA10, серийный номер 1)
Космический центр Джонсона
Центр Джона фон Неймана (JVNC) (когда на две машины ETA10 в этом центре не нашлось покупателей, они были уничтожены кувалдами, чтобы предотвратить незаконное использование)
Университет Пердью (внес вклад в ETA System V, вариант System V UNIX , работавший на ETA10).
Токийский технологический институт принял 8-процессорную систему жидкостного охлаждения в 1988 году.
Университет Мэйдзи получил систему ETA10-P в 1989 году.
Академия Синика
Немецкая метеорологическая служба

К концу 1980-х оставшиеся системы ETA10 были переданы в дар средним школам в рамках по информатике конкурса SuperQuest :

Средняя школа науки и технологий Томаса Джефферсона

См. также

EOS — операционная система, разработанная ETA Systems собственными силами.
Система разделения времени Cray
НЛТСС
Хронология операционных систем

Примечания

^ Другим векторным суперкомпьютером, представленным примерно в то же время, был (ASC) компании Texas Instruments Advanced Scientific Computer .

Ссылки

^ Иббетт, Р.Н.; Топхэм, НП (1989). Архитектура высокопроизводительных компьютеров, Том I: Однопроцессоры и векторные процессоры . Спрингер-Верлаг. п. 156.
^ Шраге, Майкл (19 августа 1983 г.). «CDC вступает в гонку суперкомпьютеров». Вашингтон Пост .
^ Хокни, RW (июнь 1985 г.). «MIMD-вычисления в США — 1984». Параллельные вычисления . 2 (2): 119–136. дои : 10.1016/0167-8191(85)90024-9 .
^ Гибсон, Стэнли (4 мая 1987 г.). «Дебют сверхбыстрого компьютера ETA». Компьютерный мир .
^ Маркофф, Джон (18 апреля 1989 г.). «Планы управления данными перенесены на конец слайда». Нью-Йорк Таймс .
^ Бауэр, Джефф (1991), История суперкомпьютеров в Университете штата Флорида
^ Андерсон, Кристофер (27 ноября 1989 г.), «Суперкомпьютерная программа NSF выходит за рамки отзыва Принстона» , The Scientist , vol. 3, нет. 23, с. 2
^ Бреннер, Эл (1994), «Компьютерный центр Джона фон Неймана: анализ» , в Карин Р. Эймс; Алан Бреннер (ред.), «Границы суперкомпьютеров II: национальная переоценка» , стр. 469–480.
^ Бозман, Джин С. (30 ноября 1987 г.). «ETA назвали самым быстрым супер». Компьютерный мир .
^ Трю, Артур; Уилсон, Грег (1991). Прошлое, параллельное, настоящее: обзор доступных параллельных компьютерных систем . Спрингер-Верлаг. стр. 323–329.
^ Хокни, RW; Джессоуп, ЧР (1988). Параллельные компьютеры: архитектура, программирование и алгоритмы (2-е изд.). Адам Хильгер. стр. 185–190.

Внешние ссылки

[Note01-2] Другим векторным суперкомпьютером, представленным примерно в то же время, был (ASC) компании Texas Instruments Advanced Scientific Computer .

[1] Иббетт, Р.Н.; Топхэм, НП (1989). Архитектура высокопроизводительных компьютеров, Том I: Однопроцессоры и векторные процессоры . Спрингер-Верлаг. п. 156.

[3] Шраге, Майкл (19 августа 1983 г.). «CDC вступает в гонку суперкомпьютеров». Вашингтон Пост .

[4] Хокни, RW (июнь 1985 г.). «MIMD-вычисления в США — 1984». Параллельные вычисления . 2 (2): 119–136. дои : 10.1016/0167-8191(85)90024-9 .

[5] Гибсон, Стэнли (4 мая 1987 г.). «Дебют сверхбыстрого компьютера ETA». Компьютерный мир .

[6] Маркофф, Джон (18 апреля 1989 г.). «Планы управления данными перенесены на конец слайда». Нью-Йорк Таймс .

[7] Бауэр, Джефф (1991), История суперкомпьютеров в Университете штата Флорида

[8] Андерсон, Кристофер (27 ноября 1989 г.), «Суперкомпьютерная программа NSF выходит за рамки отзыва Принстона» , The Scientist , vol. 3, нет. 23, с. 2

[9] Бреннер, Эл (1994), «Компьютерный центр Джона фон Неймана: анализ» , в Карин Р. Эймс; Алан Бреннер (ред.), «Границы суперкомпьютеров II: национальная переоценка» , стр. 469–480.

[10] Бозман, Джин С. (30 ноября 1987 г.). «ETA назвали самым быстрым супер». Компьютерный мир .

[Trew-11] Трю, Артур; Уилсон, Грег (1991). Прошлое, параллельное, настоящее: обзор доступных параллельных компьютерных систем . Спрингер-Верлаг. стр. 323–329.

[Hockney-12] Хокни, RW; Джессоуп, ЧР (1988). Параллельные компьютеры: архитектура, программирование и алгоритмы (2-е изд.). Адам Хильгер. стр. 185–190.

[1]

[Примечание 1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]

[8]

[9]

[10]

[11]