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 на Cray-1. Каждый из клиньев компьютера можно снять для обслуживания, а тепло отводится через центральную жилу.

В CDC 8600 был последним из Сеймур Крей с суперкомпьютер дизайн, пока он работал на Корпорация Control Data. 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 маленький корпус, 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 г. у CDC было денежный поток Проблемы и дизайн все еще не согласовывались, что побудило Крея покинуть компанию в 1972 году. В 1974 году проект 8600 был отменен, и Control Data перешла к CDC STAR-100 вместо этого.

Крей пересмотрел базовый дизайн 8600 в своем Крей-2 начала 1980-х гг. Вступление к интегральные схемы Решены проблемы с плотной упаковкой и жидкостным охлаждением, решены 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 (транзисторы, резисторы и т. д.) на печатные платы. 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 делать сами модули более сложными 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.[1] Для нового дизайна они использовали модули Он содержит восемь четырехслойных печатных плат размером примерно 8 на 6 дюймов, в результате получается стопка размером с большой учебник и потребляется около 3 киловатт энергии. Затем модули были упакованы в шасси мэйнфрейма, которое было сравнительно крошечным, 16-сторонним цилиндром около одного метра в диаметре и высотой, расположенным на вершине кольца Источники питания. Предлагаемый дизайн очень похож на более поздний Крей-2, но даже короче и меньше в диаметре.[2]

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 Амана, поместил лист меди внутрь каждой печатной платы, отводя тепло к медному блоку на одном конце, где он охлаждался с помощью фреон система. 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. Главный ЦПУ схемы перемещены в ECL логика, позволяющая увеличить тактовую частоту до 125 МГц (8 время цикла нс) от 7600 до 36,4 МГц (27,5 нс время цикла) увеличивается примерно в четыре раза. Оперативная память также была перенесена в реализацию ECL, и машина была оснащена колоссальным для времени стандартом 256 тыс. Слов (2 мегабайта). Эта конструкция распределяла 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. Скоростной основная память с доступом 20 нс (в целом) также был разработан в качестве резервной копии полупроводниковой памяти.

Cray решил, что 8600 будет включать четыре полных процессора, совместно использующих основная память. Для повышения общей пропускной способности машина могла работать в специальном режиме, который отправлял одну инструкцию на все четыре процессора с разными данными. Этот метод, известный сегодня как SIMD, уменьшилось 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 ASCII обработка.[1] Чтобы удовлетворить это требование, 8600 использовал 64-битный слово (восемь восьмибитных символов) вместо прежнего 60-битного слова (десять шестибитных символов), использовавшегося в 6600 и 7600. Как и в предыдущих проектах, инструкции были «вставлены» в слова, причем каждая инструкция занимала либо 16 - или 32-битные (было 15/30). В 8600 больше не использовались регистры A или B, как в предыдущих разработках, и вместо них был включен набор из 16 регистров X общего назначения. Система с периферийным процессором 6600/7600 использовалась для Ввод / вывод, в основном без изменений.

Были предприняты некоторые усилия для обеспечения совместимости между старыми машинами и 8600, но изменение длины слова сделало это трудным. Вместо, плавающая точка форматы были сохранены, что позволило Фортран код для прямого порта.[1]

Проблемы компании

В 1971 году Control Data переживала «затягивание пояса» из-за затрат на продолжающийся судебный процесс против IBM, и попросил все подразделения сократить фонд оплаты труда на 10%. Крей умолял Control Data освободить его подразделение, чтобы он смог получить 8600. Когда Control Data отклонил этот запрос, он сократил свою зарплату до минимальная заработная плата 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 происходило не в первый раз: на проекте 6600 Cray пришлось начинать все с нуля, а 7600 некоторое время находился в производстве, прежде чем заработал надежно. В этом случае Крей решил, что нынешний дизайн тупиковый, и сказал Уильям Норрис (Генеральный директор 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 не может работать в таких условиях, и покинул CDC, чтобы сформировать 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 невозможно в полной мере использовать ЦП. Возможно, он пришел к такому выводу после ИЛЛИАК IV наконец, вошел в эксплуатацию примерно в то же время и показал неутешительные характеристики.

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. Конкуренция Джима Торнтона ЗВЕЗДА На этом этапе дизайн достиг производственного качества, и проект 8600 был отменен. В эксплуатации STAR показал низкую производительность в реальных условиях, и когда Крей-1 вышла на рынок в 1976 году, CDC быстро вытеснили с рынка суперкомпьютеров. Была предпринята попытка повторно выйти на рынок в 1980-х годах с ETA-10, но это плохо закончилось.

Примечания

  • Гордон Белл считает, что начало проекта - 1968 год, а единственное упоминание в бывшем музее Крея - 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 в качестве резервной или полупроводниковая память появилась позже.

Рекомендации

Цитаты

  1. ^ а б c Линкольн 1975, п. 21.
  2. ^ "8600 фото прототипа"

Библиография

  • Линкольн, Нил (1975). Воспоминания о компьютерной архитектуре и компьютерном дизайне в Control Data Corporation (Технический отчет). Институт Чарльза Бэббиджа.CS1 maint: ref = harv (связь)

дальнейшее чтение