Эванс и Сазерленд ES-1

ES -1 был Evans & Sutherland неудачной попыткой выйти на рынок суперкомпьютеров . Он был нацелен на технических и научных пользователей, которые обычно покупали такую ​​машину, как Cray-1 , но не нуждались в таком уровне мощности или пропускной способности для тяжелых графических рабочих нагрузок. Их собирались выпустить, когда рынок иссяк в результате после Холодной войны свертывания военной деятельности , но было построено лишь несколько экземпляров и только два проданы.

Фон

Жан-Ив Леклерк был компьютерным дизайнером, который не смог найти в Европе финансирование для разработки высокопроизводительного сервера . В 1985 году он посетил Дэйва Эванса , своего бывшего доктора философии. консультант, ищу совета. После некоторого обсуждения он в конце концов убедил его, что, поскольку большинство их клиентов используют графическое оборудование E&S на машинах Cray Research и других суперкомпьютерах, было бы разумно, если бы E&S могла вместо этого предложить свою собственную недорогую платформу.

новое компьютерное подразделение Evans & Sutherland , или ESCD В конце концов, в 1986 году для работы над дизайном было создано . В отличие от остальных подразделений E&S, штаб-квартира которых находится в Солт-Лейк-Сити, штат Юта , считалось, что компьютерный дизайн должен находиться в «сердце вещей» в Силиконовой долине , и новое подразделение было создано в Маунтин-Вью, Калифорния. .

Базовый дизайн

Вместо обработки чисел в пакетном режиме дизайн будет адаптирован специально для интерактивного использования. Это будет включать встроенный графический движок и 2 ГБ оперативной памяти под управлением BSD Unix 4.2 . Машина будет обеспечивать производительность на уровне современных систем Cray и ETA .

перекладина 8×8

Основная идея системы Леклера заключалась в использовании перекрестного переключателя 8×8 для соединения восьми специальных CMOS- процессоров вместе на высокой скорости. Дополнительный канал на кроссбаре позволял подключать его к другой кроссбару, образуя единый 16-процессорный блок. Размер блоков был 16 (вместо 8), чтобы полностью использовать 16-банковую высокоскоростную память, которая была разработана вместе с остальной частью системы. Поскольку память была логически организована на «дальней стороне» перекладин, контроллер памяти выполнял многие задачи, которые обычно оставлялись на усмотрение процессоров, включая обработку прерываний и трансляцию виртуальной памяти , избегая прохождения через перекладину для выполнения этих служебных задач. .

Полученные 16-элементные блоки процессора/памяти затем можно было соединить с помощью еще одной перемычки 8×8, создав 128-процессорную машину. Хотя задержки между блоками из 16 блоков были бы высокими, если бы задачу можно было четко разделить на блоки, задержка не оказала бы большого влияния на производительность. Когда данные необходимо было разделить между банками, система балансировала запросы; сначала доступ получит «крайний левый» процессор в очереди, затем «крайний правый». Процессоры добавляли свои запросы в правильный конец очереди в зависимости от их физического местоположения на машине. Было сочтено, что простота и скорость этого алгоритма компенсируют потенциальные выгоды от более сложной системы балансировки нагрузки.

Конвейер инструкций

Чтобы система могла работать даже с высокими задержками между модулями, каждый процессор использовал конвейер инструкций глубиной 8 . Ветви использовали слот переменной задержки, об окончании которого сигнализировал бит в следующей инструкции. Бит указывал, что на этом этапе результаты ветки необходимо повторно объединить, что останавливает процессор до тех пор, пока это не произойдет. Каждый процессор также включал в себя модуль с плавающей запятой от Weitek . В маркетинговых целях каждый процессор назывался «вычислительным блоком», а карточный блок, заполненный 16 процессорами, назывался «процессором». Это позволило провести выгодное сравнение производительности каждого процессора с другими суперкомпьютерами того времени.

Процессоры работали на частоте 20 МГц для целочисленных блоков и 40 МГц для FPU, с намерением увеличить эту частоту до 50 МГц к моменту поставки. При пиковой производительности около 12 Мфлопс на каждый CU машина в целом обеспечивала производительность до 1,5 Гфлопс, хотя из-за задержек памяти обычно она была ближе к 250 Мфлопс. Хотя это было быстро для КМОП-процессора того времени, оно вряд ли было конкурентоспособным для суперкомпьютера. Тем не менее, машина имела воздушное охлаждение и была бы самой быстрой такой машиной на рынке.

На машине работала ранняя версия ядра Mach для поддержки многопроцессорности. Компиляторы были разработаны для максимально возможной загрузки процессоров за счет уменьшения количества слотов задержки ветвления, и с этой задачей справились особенно хорошо.

Фатальный недостаток

Когда он был представлен в 1989 году, его конфигурация стоила от 2 до 8 миллионов долларов, причем самая крупная из них, как утверждалось, работала со скоростью 1,6 Гфлопс. Пытаясь позиционировать машину, Иван Сазерленд отметил, что их системы моделирования полета на самом деле работали на более высоких скоростях и что ES-1 был для нас «шагом вниз».

Когда машина была впервые анонсирована, она отличалась соотношением цена/качество. Он полностью превосходил большинство машин конкурентов, по крайней мере теоретически. При пиковой производительности 1600 MIPS и цене 2,2 миллиона долларов он составлял 1375 долларов за MIPS по сравнению с современным миникомпьютером Alliant FX/40 с ценой 4650 долларов за MIPS. в 1989 году, проведенный Computerworld Обзор рынка высокопроизводительных машин среднего класса, показал только одну машину того же класса — Connection Machine CM-2 .

В новом алгоритме «крайний левый-крайний правый» был фатальный недостаток. В случаях с высоким уровнем конфликтов «средние» блоки никогда не будут обслуживаться и могут простаивать на тысячи циклов. К 1989 году стало ясно, что потребуется модернизация конструкции, но к этому моменту на рынке появились другие машины с аналогичным соотношением цена/качество , и возникла необходимость в немедленной поставке. Первые две машины были отправлены в Калифорнийский технологический институт в октябре 1989 года. и Университет Колорадо в Боулдере в ноябре, но других немедленных продаж не последовало. Один образец ES-1 находится на хранении в Музее истории компьютеров .

Эванс ушел из совета директоров E&S в 1989 году, и внезапно голоса повернулись против продолжения проекта. E&S искала покупателя, который был бы заинтересован в продолжении усилий, но, не найдя такового, закрыла подразделение в январе 1990 года.

Ссылки

Библиография

• Шрайбер, Роберт; Саймон, Хорст (1992). «К возможностям терафлопс для CFD». В Саймоне, Хорсте (ред.). Параллельный CFD: реализация и результаты с использованием параллельных компьютеров . МТИ Пресс. стр. 313–341.