Ағылшыншамен салыстырыңыз: абзацты басыңыз — түпнұсқа терезеде ашылады. Абзац астындағы EN түймесі оны мәтін ішінде көрсетеді.
Мазмұны
Кіріспе
Cray 3/SSS (Super Scalable System) – екі процессорлы Cray 3 компьютерді компьютердің негізгі жадысында толығымен негізделген жаңа SIMD өңдеу блогымен байланыстырған, жаппай параллельді суперкомпьютер жобасының алғашқы үлгісі. Кейіннен ол Cray T90 сериясына T94/SSS түрінде қосымша ретінде қарастырылды, бірақ мұндай құрылғы жасалғанына ешқандай дәлел жоқ.
The Cray 3/SSS (Super Scalable System) was a pioneering massively parallel supercomputer project that bonded a two processor Cray 3 to a new SIMD processing unit based entirely in the computer's main memory. It was later considered as an add on for the Cray T90 series in the form of the T94/SSS, but there is no evidence this was ever built.
Дизайн
SSS жобасы Supercomputing Research Center (SRC) инженері Кен Иобст параллель компьютерді жүзеге асырудың жаңа тәсілін байқағаннан кейін басталды. Бұрынғы, кеңейтілген SIMD жүйелері, мысалы Connection Machines, қарапайым процессор мен жергілікті жадтан тұратын көптеген жеке өңдеу элементтерінен құралды. Элементтен элементке жіберуге тиіс нәтижелер салыстырмалы түрде баяу жылдамдықпен желілік байланыстар арқылы берілді. Бұл көптеген параллель жобалардағы маңызды шектеуші фактор болды, ол олардың қолданылуын тек өзара тәуелділіктерді азайтуға болатын белгілі бір салалармен ғана шектеді. Иобсттің идеясы – деректерді бөлек желі арқылы тасымалдаудың орнына Cray 3 суперкомпьютерінің өте жылдам шашырату/жинау аппараттық құралдарын пайдалану болды. Бұл «кәдімгі» аппараттық құралдарға негізделген жүйелерге қарағанда кемінде бір рет үлкен өнімділік беретін еді. Одан да жақсысы, машинада толыққанды Cray 3 процессоры болады, бұл машинаның проблеманың ерекшеліктеріне байланысты SIMD немесе векторлық нұсқауларды пайдалануына мүмкіндік беретін еді. Енді тек процессорды таңдау ғана қалды. Cray 3-те күрделі есептеулер үшін векторлық процессор болғандықтан, SIMD процессорлары өте қарапайым болуы мүмкін, тек ең негізгі нұсқауларды орындап қана қояды. Осы жерде SSS тұжырымдамасы шынымен ерекше болды: SIMD машиналарының көпшілігіндегі мәселе деректерді жылжыту болғандықтан, Иобст процессорларды тікелей SRAM чиптеріне енгізуді ұсынды. Жад әдетте RAM чиптерінде қатар/баған түрінде ұйымдастырылады, чиптегі контроллер чиптен сұралған деректерді қатар бойында параллель оқып, содан кейін нәтижелерді 32 немесе 64 биттік сөздерге біріктіріп, процессормен өңдеуге жібереді. SSS тұжырымдамасында чиптерде бір бағандағы барлық қатарлармен бір уақытта жұмыс істейтін бір биттік компьютерлер тізбегі болады – бұл процессорлар деректерге өте жоғары жылдамдықпен, әдеттегіден 100 есе жылдам қол жеткізе алады дегенді білдіреді. Мұға дейін шашырату/жинау аппараттық құралдарымен іске асырылған «желі» жылдамдығын қоссақ, жүйені қолданыстағы SIMD жүйелерінен әлдеқайда үлкен өлшемдерге дейін кеңейтуге болады. Әрбір процессор 100 нс (10 МГц) тиімді циклдық жылдамдықпен әр 200 наносекунд сайын екі команданы қабылдай алады. 1 024 000 процессормен толық жабдықталған жүйенің жалпы өңдеу қабілеті 32 TFlops құрайды.
The SSS project started after a Supercomputing Research Center (SRC) engineer, Ken Iobst, noticed a novel way to implement a parallel computer. Previous massively SIMD designs, like the Connection Machines, consisted of a large number of individual processing elements consisting of a simple processor and some local memory. Results that needed to be passed from element to element were passed along networking links at relatively slow speeds. This was a serious bottleneck in most parallel designs, which limited their use to certain roles where these interdependencies could be reduced. Iobst's idea was to use the super fast scatter/gather hardware from the Cray 3 to move the data around instead of using a separate network. This would offer at least an order of magnitudes better performance than systems based on "commodity" hardware. Better yet, the machine would still include a complete Cray 3 CPU, allowing the machine as a whole to use either SIMD or vector instructions depending on the particulars of the problem. Now all that remained was the selection of a processor. Since the Cray 3 already had a vector processor for heavy computing, the SIMD processors themselves could be considerably simpler, handling only the most basic instructions. This is where the SSS concept was truly unique; since the problem with most SIMD machines was moving data around, Iobst suggested that the processors be built into the SRAM chips themselves. Memory is normally organized within the RAM chips in a row/column format, with a controller on the chip reading requested data from the chip in parallel across the rows, then assembling the results into 32 or 64 bit words for processing by the CPU. In the SSS concept, the chips would also be equipped with a series of single bit computers operating on a particular column of all the rows are at once—this meant that the processors could access data at very high speeds, about 100x as fast as normal. Add to this the speed of the "network" implemented by the scatter/gather hardware, and the system could be scaled to sizes considerably greater than existing SIMD systems. Each processor could accept two commands every 200 nanoseconds, for an effective cycle rate of 100 ns (10 MHz). A fully equipped system with 1,024,000 processors would have an aggregate processing capability of 32 TFlops.
Құрылыс
1994 жылдың тамызында ҰҚА Cray Computer Corporation (CCC) компаниясына 512 000 процессорлық жүйені, әрбір RAM чипіне 2048 процессордан орналастыру бойынша тапсырыс берді. National Semiconductor компаниясы Iobst-тың жобасын жасау үшін таңдалды, онда Марк Нордер мен Дженнифер Шредер жобаны өңдеп, өндіріс үшін дайындады. 256 000 процессордан тұратын машинаның бірінші бөлігі 1995 жылдың 2 наурызында алғаш рет іске қосылды. (1995 жылдың 24 наурызында Cray Computer Corp. АҚШ банкроттық кодексінің 11-тарауы бойынша өздігінен банкротқа өтініш берді.)
In August 1994 the NSA contracted Cray Computer Corporation (CCC) to build a 512,000 processor design with 2,048 processors per RAM chip. National Semiconductor was selected to produce Iobst's design, where Mark Norder and Jennifer Schrader modified the design and laid it out for production. The first half of the machine, with 256,000 processors, was run for the first time on 2 March 1995. (On March 24, 1995 Cray Computer Corp' filed a voluntary petition under Chapter 11 of the US Bankruptcy Code.)