CDC 8600

CDC 8600, prawdopodobnie makieta wykonana w celach promocyjnych. Pierścień „ławek” na zewnątrz zawiera zasilacze - element projektu, który Cray ponownie wykorzystał w Cray-1. Każdy z klinów kołowych komputera można wyjąć w celu serwisowania, a ciepło odprowadzane jest przez centralny rdzeń.

CDC 8600 był ostatnim projektem superkomputera Seymoura Craya , kiedy pracował on dla Control Data Corporation . Jako naturalny następca CDC 6600 i CDC 7600 , 8600 miał być około 10 razy szybszy niż 7600, już najszybszy komputer na rynku. Projekt składał się zasadniczo z czterech 7600, umieszczonych w bardzo małej obudowie, dzięki czemu mogły pracować z wyższymi częstotliwościami zegara.

Rozwój rozpoczął się w 1968 roku, wkrótce po wydaniu 7600, ale projekt szybko zaczął grzęznąć. Gęste upakowanie systemu prowadziło do poważnych problemów z niezawodnością i trudności z chłodzeniem poszczególnych komponentów. W 1971 roku CDC miało z przepływem środków pieniężnych , a projekt nadal się nie układał, co skłoniło Craya do opuszczenia firmy w 1972 roku. Prace projektowe 8600 zostały ostatecznie anulowane w 1974 roku, a Control Data przeniosło się na serię CDC STAR-100 Zamiast.

Cray powrócił do podstawowego projektu 8600 w swoim Cray-2 z wczesnych lat 80-tych. Wprowadzenie układów scalonych rozwiązało problemy z gęstym upakowaniem, a chłodzenie cieczą rozwiązało problemy z ciepłem. Cray-2 jest bardzo podobny do 8600 zarówno fizycznie, jak i koncepcyjnie.

Projekt

W latach 60. projektowanie komputerów opierało się na montowaniu elementów elektronicznych ( tranzystory , rezystory itp.) na płytkach drukowanych . Kilka płytek tworzyło dyskretny element logiczny maszyny, zwany modułem . Ogólna prędkość cyklu maszyny jest silnie związana ze ścieżką sygnału — długością okablowania — co wymaga od szybkich komputerów, aby ich moduły były jak najmniejsze. Było to sprzeczne z potrzebą uczynienia samych modułów bardziej złożonymi w celu zwiększenia funkcjonalności. Pod koniec lat 60. poszczególne komponenty przestały się zmniejszać, więc aby zwiększyć złożoność maszyn, moduły musiałyby rosnąć. Teoretycznie może to spowolnić maszynę z powodu opóźnień w sygnalizacji.

Cray miał na celu rozwiązanie tych sprzecznych problemów, robiąc jedno i drugie; zwiększenie rozmiaru każdego modułu i wypełnienie go o wiele większą liczbą komponentów, przy jednoczesnym zmniejszeniu komputera jako całości poprzez upakowanie modułów bliżej siebie wewnątrz maszyny. Od czasu opracowania 7600 do rozpoczęcia prac nad 8600 nie było żadnych ulepszeń procesów w samych komponentach, więc wszelkie ulepszenia wydajności musiały pochodzić wyłącznie z opakowania. W nowym projekcie wykorzystali moduły zawierające osiem czterowarstwowych płytek drukowanych o wymiarach około 8 na 6 cali, co dało stos wielkości dużego podręcznika i zużywał około 3 kilowatów mocy. Moduły zostały następnie umieszczone w stosunkowo małej obudowie typu mainframe, 16-bocznym cylindrze o średnicy około jednego metra i wysokości, umieszczonym na szczycie pierścienia zasilaczy . Proponowany projekt jest bardzo podobny do późniejszego Cray-2 , ale jest jeszcze krótszy i ma mniejszą średnicę.

Ponieważ cała ta moc była rozpraszana na tak małej przestrzeni, chłodzenie było głównym problemem projektowym. Inżynier chłodnictwa firmy Cray, Dean Roush, dawniej Amana , umieścił miedziany arkusz wewnątrz każdej z płytek drukowanych, odprowadzając ciepło do miedzianego bloku na jednym końcu, gdzie było chłodzone przez system freonowy . To jeszcze bardziej zwiększyło wagę i złożoność modułów, do tego stopnia, że ​​każdy z nich ważył około 15 funtów (6,8 kg). Zewnętrzny układ chłodzenia był znacznie większy niż sama maszyna.

     Elementy elektroniczne zostały również ulepszone w stosunku do poprzednich projektów. Główne procesora przeniosły się na logikę opartą na ECL , umożliwiając zwiększenie częstotliwości zegara do 125 MHz ( czas cyklu 8 ns) z 36,4 MHz ( czas cyklu 27,5 ns) z 7600, czyli około czterokrotny wzrost. Pamięć główna została również przeniesiona do implementacji ECL, a maszyna została wyposażona w imponujący jak na tamte czasy standard 256 000 słów (2 megabajty). Projekt rozłożył pamięć na 64 banki, zapewniając szybki dostęp z szybkością około 8 ns/słowo, mimo że czas cyklu dowolnego banku wynosił około 250 ns. Szybka pamięć rdzeniowa z dostępem 20 ns (ogółem) została również zaprojektowana jako kopia zapasowa pamięci półprzewodnikowej.

Cray zdecydował, że 8600 będzie zawierał cztery kompletne procesory współdzielące pamięć główną . Aby poprawić ogólną przepustowość, maszyna mogła działać w specjalnym trybie, który wysyłał pojedynczą instrukcję do wszystkich czterech procesorów z różnymi danymi. Ta technika, znana dziś jako SIMD , zmniejszała całkowitą liczbę dostępów do pamięci, ponieważ instrukcja była odczytywana tylko raz, a nie cztery razy. Każdy procesor był około 2,5 razy szybszy niż 7600, więc przy wszystkich czterech uruchomionych maszynach jako całość byłaby około 10 razy szybsza, przy około 100 MFLOPS.

Rząd dał jasno do zrozumienia, że ​​wszystkie przyszłe zakupy komputerów będą wymagały przetwarzania ASCII . Aby spełnić to wymaganie, 8600 użył 64-bitowego słowa (osiem ośmiobitowych znaków) zamiast wcześniejszego 60-bitowego słowa (dziesięć sześciobitowych znaków) używanego w 6600 i 7600. Podobnie jak we wcześniejszych projektach, instrukcje były „ wypchane” w słowa, przy czym każda instrukcja zajmuje 16- lub 32-bity (w porównaniu z 15/30). Model 8600 nie wykorzystywał już rejestrów A ani B, jak w poprzednich projektach, i zamiast tego zawierał zestaw 16 rejestrów X ogólnego przeznaczenia. System procesorów peryferyjnych 6600/7600 był używany do operacji we/wy , w dużej mierze niezmieniony.

Podjęto pewne wysiłki, aby pomóc w kompatybilności między starszymi maszynami a 8600, ale zmiana długości słowa utrudniła to. Zamiast tego zachowano formaty zmiennoprzecinkowe , umożliwiając bezpośrednie przenoszenie kodu Fortran .

Problemy firmy

W 1971 roku firma Control Data przechodziła „zaciskanie pasa” z powodu kosztów toczącego się procesu sądowego przeciwko IBM i poprosiła wszystkie dywizje o zmniejszenie listy płac o 10%. Cray błagał Control Data o zwolnienie swojego oddziału, aby mógł otrzymać przesyłkę 8600. Kiedy firma Control Data odmówiła tej prośbie, obniżył swoją pensję do minimalnej płacy , aby rozwiązać problem.

W 1972 roku okazało się, że nawet legendarne zdolności Craya do projektowania modułów zawiodły go w przypadku 8600. Niezawodność była tak niska, że ​​wydawało się niemożliwe uruchomienie całej maszyny. To nie był pierwszy raz, kiedy to się stało: w projekcie 6600 Cray musiał zaczynać od zera, a 7600 był w produkcji przez jakiś czas, zanim zaczął działać niezawodnie. W tym przypadku Cray zdecydował, że obecny projekt jest ślepą uliczką i powiedział Williamowi Norrisowi (dyrektorowi generalnemu CDC), że jedyną drogą naprzód jest przeprojektowanie maszyny od podstaw. Finanse firmy były niebezpieczne i Norris zdecydował, że nie może ryzykować; Cray musiałby kontynuować obecny projekt.

W 1972 roku Cray zdecydował, że nie może pracować w takich warunkach i opuścił CDC, aby założyć Cray Research . (Polubowne odejście; Norris i inni pracownicy CDC zakupili część pierwszej oferty akcji Cray Computer, co okazało się dla nich lukratywną inwestycją.) W swojej nowej pracy porzucił koncepcję wieloprocesorową, obawiając się, że oprogramowanie tamtej epoki będzie nie jest w stanie w pełni wykorzystać możliwości procesorów. Mógł dojść do tego wniosku po tym, jak ILLIAC IV ostatecznie zaczął działać mniej więcej w tym samym czasie i okazał się rozczarowujący.

Członkowie zespołu przekonali Norrisa, że ​​8600 można ukończyć nawet bez Craya, i kontynuowano prace w laboratorium Chippewa. Do 1974 roku maszyna nadal nie działała poprawnie. STAR Jima Thorntona osiągnął w tym momencie jakość produkcyjną, a projekt 8600 został następnie anulowany. W służbie STAR okazał się mieć słabą wydajność w świecie rzeczywistym, a kiedy Cray-1 wszedł na rynek w 1976 roku, CDC szybko zostało wypchnięte z rynku superkomputerów. Podjęto starania, aby ponownie wejść na rynek w latach 80-tych z ETA-10 , ale skończyło się to źle.

Notatki

  • Gordon Bell określa początek projektu na rok 1968, podczas gdy jedyna wzmianka w dawnym muzeum Cray mówi, że był to rok 1970.
  • Podana szybkość pamięci jest bardzo zróżnicowana, przy czym niektóre źródła sugerują czas cyklu 22 ns dla półprzewodnika i 20 ns dla rdzenia, podczas gdy inne sugerują wyższe liczby użyte w tym artykule. Nie jest też jasne, czy pamięć rdzeniowa została zaprojektowana jako kopia zapasowa, czy też pamięć półprzewodnikowa pojawiła się później.

Cytaty

Bibliografia

  • Lincoln, Neil (1975). Wspomnienia architektury i projektowania komputerów w Control Data Corporation (raport techniczny). Instytut Charlesa Babbage'a.

Dalsza lektura

Pobrano z „ https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=CDC_8600&oldid=1136537948 ”