Кіріспе

CDC 8600 – Сеймур Крейдің Control Data Corporation компаниясында жұмыс істеген кезде жасаған соңғы суперкомпьютері болды. CDC 6600 және CDC 7600-дің табиғи жалғасы ретінде, 8600 нарықтағы ең жылдам компьютер – 7600-ден шамамен 10 есе жылдам болуы тиіс еді. Бұл конструкция, негізінен, төрт 7600 машинасының өте кішкентай корпусқа сыйып, жоғары жиілікте жұмыс істеуі үшін жасалған. Әзірлеу жұмысы 7600 шығарылғаннан кейін, 1968 жылы басталды, бірақ жоба тез арада қиындыққа тап болды. Жүйенің тығыз жинақталуы сенімділік проблемаларына және жеке компоненттерді салқындатудағы қиындықтарға әкелді. 1971 жылға қарай CDC ақша ағынымен проблемаларға тап болды және дизайн әлі де толыққанды аяқталған жоқ, бұл Крейді 1972 жылы компаниядан кетуге мәжбүр етті. 8600 дизайнының жұмысы 1974 жылы тоқтатылып, Control Data оның орнына CDC STAR 100 сериясын дамытуға көшті. Крей 1980-жылдардың басындағы Cray 2 суперкомпьютерінде 8600-дің негізгі дизайнын қайта қарады. Интегралды тізбектерді пайдалану тығыз жинақталу мәселелерін шешті, ал сұйық салқындату жүйесі жылуды тарату мәселесін шешті. Cray 2 физикалық және тұжырымдық тұрғыдан 8600-ге өте ұқсас.

Дизайн

1960-шы жылдары компьютерлік құрылым электрондық компоненттерді (транзисторлар, резисторлар және т.б.) схемалық тақталарға орнатуға негізделген. Бірнеше тақта машинаның модулі деп аталатын дискретті логикалық элементін құрады. Машинаның жалпы циклдық жылдамдығы сигнал жолымен тікелей байланысты, сондықтан жоғары жылдамдықты компьютерлер модульдерін мүмкіндігінше кішірек етіп жасауға тырысты. Бұл, функционалдықты арттыру үшін модульдерді күрделі ету қажеттілігімен қайшы келеді. 1960 жылдардың соңында жеке компоненттердің кішіреюі тоқтап қалды, демек, машиналардың күрделілігін арттыру үшін модульдердің көлемі ұлғаюға тиіс болды. Теориялық тұрғыдан алғанда, бұл сигнал берудегі кешігулерге байланысты машинаның жылдамдығын төмендетуі мүмкін. Крей осы қарама-қайшылықты екі жақты шешуді көздеді: әрбір модульді үлкенітіп, көптеген компоненттермен толтыру, сонымен бірге компьютердің жалпы көлемін модульдерді машинаның ішінде тығыз орналастыру арқылы кішірейту. 7600 әзірленгеннен бастап 8600-ге жұмыс басталғанға дейін компоненттердің өзінде ешқандай жақсарту болған жоқ, сондықтан өнімділікті арттыру тек қаптамадан туындауы керек еді. Жаңа дизайн үшін 8"х6" өлшемді төрт қабатты сегіз схемалық тақтадан тұратын модульдер қолданылды, нәтижесінде үлкен оқулықтың көлеміне тең жиынтық пайда болды және шамамен 3 киловатт қуат жұмсалды. Модульдер салыстырмалы түрде кішкентай, 16 қырлы цилиндрге орналастырылды, оның диаметрі және биіктігі шамамен бір метр (3') болатын және қуат көздерінің сақинасының үстіне қойылды. Ұсынылған дизайн кейінгі Cray 2-ге өте ұқсас, бірақ одан да қысқа және диаметрі кішірек. Осы қуаттың кішкентай кеңістікте таралуы салқындату мәселесін күрделендірді. Cray-дің суыту инженері, бұрын Amana компаниясында жұмыс істеген Диан Роуш, әрбір схемалық тақтаның ішіне мыс жапырақтарды орналастырып, ыстықты бір жағындағы мыс блокқа жіберді, онда ол фреон жүйесімен салқындатылды. Бұл модульдердің салмағы мен күрделілігін одан әрі арттырды, әрқайсысының салмағы шамамен сыртқы салқындату жүйесі машинаның өзінен әлдеқайда ауыр болды. Электрондық компоненттер де бұрынғы дизайнмен салыстырғанда жақсартылды. Негізгі CPU схемалары ECL негізіндегі логикаға көшірілді, бұл 7600-дің 36.4 МГц (27.5 нс цикл уақыты) жиілігінен 125 МГц (8 нс цикл уақыты) дейін сағат жылдамдығын шамамен төрт есеге арттыруға мүмкіндік берді. Негізгі жад та ECL жүзеге асырылды және машина сол кездегі 256 мың сөздік (2 мегабайт) стандартты жадпен жабдықталды. Жадыны 64 банкке бөлу арқылы шамамен 8 нс/сөз жылдамдықпен қол жеткізуді жеңілдетті, тіпті әрбір банктың цикл уақыты шамамен 250 нс болса да. Жарымөткіш жадтың резервтік көзі ретінде 20 нс қолжетімділікпен жоғары жылдамдықты өзекті жад (жалпы) да жасалды. Cray 8600 негізгі жадыны бөлісетін төрт толық CPU-ды қамтиды деп шешті. Жалпы өнімділікті арттыру үшін машина әртүрлі деректермен төрт процессорға бір нұсқауды жіберетін арнайы режимде жұмыс істей алатын. Бүгінде SIMD деп танылатын бұл техника жадқа кіру санын азайтты, өйткені нұсқау тек бір рет оқылды, төрт рет емес. Әрбір процессор 7600-ден 2,5 есе жылдам болды, сондықтан барлық төрт процессор жұмыс істегенде машинаның жалпы жылдамдығы шамамен 10 есеге артып, 100 MFLOPS-қа жетеді. Үкімет болашақтағы барлық компьютерлік сатып алулар ASCII өңдеуін қажет ететінін нақтылады. Бұл талапты орындау үшін 8600 6600 және 7600 модельдерінде қолданылған 60 биттік сөздің (он алты биттік таңба) орнына 64 биттік сөзді (сегіз сегіз биттік таңба) қолданды. Алдыңғы дизайн сияқты, нұсқаулар сөздерге "сығылып" салынды, әрбір нұсқау 16 немесе 32 бит алатын (15/30-дан жоғары). 8600 енді бұрынғы дизайн сияқты А немесе В регистрлерін қолданбады, оның орнына 16 жалпы мақсаттағы X регистрлерінің жиынтығын қамтыды. I/O үшін 6600/7600 перифериялық процессор жүйесі негізінен өзгеріссіз қолданылды. Ескі машиналар мен 8600 арасындағы үйлесімділікті арттыру үшін күш-жігер жұмсалды, бірақ сөз ұзындығының өзгеруі бұл процесті қиындатты. Оның орнына, Fortran кодын тікелей ауыстыруға мүмкіндік беретін қозғалмалы нүктелік форматтар сақталды.

Компанияның проблемалары

1971 жылы Control Data компаниясы IBM-ге қарсы сот ісінің шығындарына байланысты «қаржыны үнемдеуге» мәжбүр болды және барлық бөлімшелерден жалақыны 10%-ға төмендетуді сұрады. Крей 8600 машинасының жөнелтілуі үшін өзінің бөлімшесіне жеңілдік беруді Control Data-дан өтінді. Control Data бұл өтінішті қабылдамаған соң, ол мәселені шешу үшін өзінің жалақысын ең төменгі жалақы деңгейіне дейін төмендетті. 1972 жылға қарай, тіпті Крейдің 8600 жобасындағы модульдерді жобалаудағы шеберлігі де жеткіліксіз болып көрінді. Машинаның сенімділігі соншалықты нашар болды ki, толыққанды жұмыс істейтін машинаны іске қосу мүмкін емес сияқты болды. Бұл алғашқы рет емес еді: 6600 жобасында Крейге бастапқыдан бастауға тура келді, ал 7600 машинасы сенімді жұмыс істей бастағанға дейін біраз уақыт өндірісте болды. Осы жағдайда Крей ағымдағы жобаның дамуының соңына жеткенін шешті және Уильям Норриске (CDC бас директоры) машинаны бастапқыдан қайта жобалаудың жалғыз жолы екенін айтты. Компанияның қаржылық жағдайы қауіпті болды, және Норрис тәуекелге баруға батыл болмады; Крей ағымдағы жобаны жалғастыруы керек еді. 1972 жылы Крей мұндай жағдайда жұмыс істей алмайтынын түсінді және CDC-ден кетіп, Cray Research компаниясын құрды (кету достықпен аяқталды; Норрис және басқа CDC қызметкерлері Cray Computer акцияларының бірінші партиясын сатып алды, бұл олар үшін тиімді инвестицияға айналды). Жаңа жұмысында ол көппроцессорлық тұжырымнан бас тартты, себебі сол кездегі бағдарламалық қамтамасыздану процессорлардың барлық мүмкіндіктерін толыққанды пайдалана алмайды деп алаңдады. Ол осы тұжырымға ILLIAC IV машинасы шамамен сол уақытта пайдалануға берілгеннен кейін келген болуы мүмкін, бірақ оның өнімділігі көңіл көншітпеді. Команда мүшелері Норристі 8600 машинасы Крейдің қатысуынсыз да аяқталуы мүмкін екеніне көндірді және жұмыс Чиппева зертханасында жалғасты. 1974 жылға қарай машина әлі де дұрыс жұмыс істемеді. Джим Торнтонның STAR жобасы осы кезде өндіріс сапасына жетті, ал 8600 жобасы кейіннен тоқтатылды. Қызмет ету кезінде STAR машинасының нақты жағдайдағы өнімділігі нашар болды, ал Cray 1 машинасы 1976 жылы нарыққа шыққанда CDC компаниясы суперкомпьютер нарығынан тез ығыстырылды. 1980 жылдары ETA 10 машинасымен нарыққа қайта кіруге әрекет жасалды, бірақ бұл әрекет сәтсіз аяқталды.