Кіріспе

Суперкомпьютер архитекторы және инженеры (1925–1996)

Сеймур Роджер Крей (28 қыркүйек 1925 – 5 қазан 1996) – американдық электр инженеры және суперкомпьютер архитекторы. Ол ондаған жылдар бойы әлемдегі ең жылдам компьютерлерді жобалаған және осы машиналардың көптегенін құрған Cray Research компаниясын іргеленді. "Суперкомпьютерлердің әкесі" деп аталған Крей туралы сол кездегі Hewlett Packard компаниясының технология жөніндегі бас директоры Джоэл Бёрнбаум: "Оның индустрияға тигізген әсерін асыра бағалау мүмкін емес сияқты. Қазір жоғары өнімді компьютерлер күнделікті орындайтын көптеген нәрселер Сеймур оларды көздеген кезде мүмкін емес деп есептелген" деді. Иллинойс университетіндегі суперкомпьютерлік қолданбалар жөніндегі ұлттық орталықтың сол кездегі директоры Ларри Смарр Крейді "суперкомпьютер индустриясының Томас Эдисоны" деп атады.

Ерте өмір

Крей 1925 жылы Висконсин штатының Чиппева-Фоллс қаласында Сеймур Р. және Лилиан Крей отбасында дүниеге келді. Оның әкесі азаматтық инженер болған және Крейдің ғылым мен инженерияға деген қызығушылығын дамытуға көмектескен. Он жасында ол "Эректор" жинағының бөліктерін пайдаланып, перфорацияланған қағаз лентасын Морзе коды сигналына түрлендіретін құрылғы жасады. Отбасының үйінің жертөлесі жас Крейге "зертхана" ретінде берілді. Крей 1943 жылы Чиппева-Фоллс орта мектебін бітіргеннен кейін Екінші дүниежүзілік соғысқа радиооператор болып шақырылды. Ол Еуропа майданында қатысты, содан кейін Тынық мұхиты аймағына ауысты, онда жапондық теңіз күштерінің кодтарын бұзумен айналысты. АҚШ-қа оралғаннан кейін 1949 жылы Миннесота университетінде электр инженериясы бакалавры дәрежесін, ал 1951 жылы қолданбалы математика магистрі дәрежесін алды.

CDC-нің Чиппева Фолс зертханасы

Осы кезеңде Крей CDC басшылығының араласуы деп есептегеніне қатты ашуланды. Крей әрқашан басшылықтың минималды болуын қажет ететін, толыққанды тыныш жұмыс ортасын талап етті, бірақ компания өскен сайын оны орта буын менеджерлердің үнемі алаңдататынына көз жеткізді. Олар, Крейдің айтуынша, оны сату құралы ретінде пайдаланып, болашақ клиенттермен таныстырып, ештеңе істемейтін. Крей дамуды жалғастыру үшін Сент-Пол қаласынан алысқа көшіп кету керек деп шешті, онда "жылдам сапар" үшін де тым алыс болар еді, ал алыс телефон қосылысының құны көптеген қоңырауларды тоқтатуға жеткілікті болар еді, бірақ нақты сапарлар немесе директорлар кеңесіне қатысуға тым қиындық тудырмас еді. Біраз пікірталасқаннан кейін Норрис оны қолдады және Крейдің туған қаласы Чиппева-Фолста, оған тиесілі жерде жаңа зертхана құрды. Көшудің тағы бір себебі Крейдің жақын арада болатын ядролық соғысқа қатысты алаңдауы болуы мүмкін, ол осы қалаларды қауіпті деп санады. Оның CDC-нің жаңа зертханасынан бірнеше жүз метр қашықтықта салынған үйінде үлкен бомбадан қорғаныш алаңы болды. Жаңа Чиппева зертханасы 6600 жобасының ортасында құрылды, бірақ бұл жобаның кешігуіне себеп болған жоқ. 6600 жеткізілгеннен кейін, CDC 7600 жүйесі Чиппева-Фолста әзірленген келесі өнім болды, ол 6600-ға қарағанда ең жоғары есептеу жылдамдығының он еселенгенін ұсынды. 7600-дің жалғасы болған, сәтсіз аяқталған CDC 8600 жобасы 1972 жылы CDC-дегі оның табысты жолын аяқтады. 6600 және 7600 жобалары үлкен жетістікке жеткенімен, екеуі де компанияны банкротқа дейін жеткізуге жақын болды. 8600 да ұқсас қиындықтарға тап болды, соңында Крей жаңадан бастаудың жалғыз шешім екеніне көз жеткізді. Бұл жолы Норрис тәуекелге баруға дайын болмады, ал компанияның тағы бір жобасы – CDC STAR 100 жақсырақ дамып жатқандай көрінді. Норрис STAR жобасы аяқталғанға дейін оны төмен деңгейде сақтап тұруға дайын екенін айтты, содан кейін 8600 жобасына толық қаржы жұмсауға болады. Крей мұндай жағдайда жұмыс істеуге келіспеді және компаниядан кетіп қалды.

Крей зерттеулері

Бөліну өте тату болды, және бір жылдан кейін сол Чиппева жерінде жаңа зертхана ашқанда, Норрис стартап ақшасына 250,000 доллар инвестициялады. CDC ұйымы сияқты, Cray R&D Чиппева Фоллста орналасқан, ал бизнес штаб-пәтері Миннеаполисте болды. CDC-ден ерекшелігі, Cray өндірісі де Чиппева Фоллста жүргізілді. Бастапқыда жаңа компанияның қандай жұмыс істеуі керектігі туралы сұрақтар туды. Олардың жаңа компьютерді жасауға қаржысы жете қоймағандай сезілді, себебі қазіргі үлкен CDC бірнеше компьютерді қолдауға шамасы келмейтін. Қаржыландыруға жауапты президент Уолл-стритке қаржы табу үшін барғанда, Cray беделінің өте жақсы танылғанын көріп таң қалды. Нарықта рөл іздеуге күреспей, қаржы әлемі жаңа машинаны жасау үшін қажетті барлық ақшаны Cray-ге беруге дайын болды. Бірнеше жылдық дамудан кейін, олардың алғашқы өнімі 1976 жылы Cray 1 болып шықты. Бұрынғы Cray жобаларындағыдай, Cray 1 процессордың ғана емес, бүкіл компьютердің жылдамдығын қамтамасыз етті. Ол шығарылғанда жылдамдық бойынша дерлік барлық машиналарды оқсып өтті, тіпті 8600-ге қаржы үшін жеңген STAR 100-ді де. Сол деңгейде жұмыс істей алатын жалғыз машина ILLIAC IV болды, ол арнайы, бір реттік машина және өте нақты тапсырмалар болмаса, максималды өнімділігіне сирек жететін. Жалпы алғанда, Cray 1 нарықтағы кез келген машинадан айқын артықшылыққа ие болды. 001 сериялық нөмірі 1976 жылы Лос-Аламос Ұлттық зертханасына "уақытша берілді", ал сол жазда алғашқы толық жүйе Ұлттық атмосфералық зерттеу орталығына (NCAR) 8,8 миллион долларға сатылды. Компанияның алғашқы бағалаулары бойынша, CDC дәуіріндегі ұқсас машиналардың сатылымына сүйене отырып, олар ондаған машина сата алады, сондықтан баға соған сәйкес белгіленді. Ақырында, 80-нен астам Cray 1 сатылды, компания қаржылық жағынан үлкен табысқа жетті, ал Cray суперкомпьютерлердегі инновациялары үшін оған "Чиппева Фоллстың сиқыршысы" деген лақап ат берілді. Келесі табыстар оңай болған жоқ. Ол Cray 2 жұмысын істеп жатқанда, басқа командалар екі процессорлы Cray X MP-ді тапсырды, бұл тағы бір үлкен жетістік болды, содан кейін төрт процессорлы X MP-ді тапсырды. Cray 2 алты жылдық дамудан кейін шығарылғанда, X MP-ге қарағанда маргіналды ғана жылдам болды, негізінен өте жылдам және үлкен негізгі жадының арқасында, сондықтан ол әлдеқайда аз сатылды. Cray 2 өте терең құбырмен 250 МГц жиілікте жұмыс істеді, бұл X MP-ге қарағанда код жазуды қиындатты. Cray 3 жобасы басталғанда, ол күнделікті міндеттермен қайта-қайта "мазалануын" сезді. Дизайнға назар аудару үшін Cray 1980 жылы Cray Research компаниясының бас директоры лауазымын тастап, тәуелсіз мердігер болып жұмыс істеді. 1988 жылы ол Cray 3 жобасын Чиппева Фоллстан Колорадо штатының Колорадо-Спрингс қаласындағы зертханаға көшірді. 1989 жылы Cray 3 қиындықтарға тап болғанда, тарих қайталанды. X MP-ді Cray 2-ден алынған жоғары жылдамдықты жадымен жаңарту жұмысы дамып, нақты прогресс көрсетіп жатқандай болды, және тағы да басшылық екі жоба мен шектеулі бюджетке тап болды. Олар ақырында қауіпсіз жолды таңдап, жаңа дизайнды Cray Y MP ретінде шығарды.

Cray Computer Corporation корпорациясы

Крей Колорадо Спрингс зертханасын бөліп, «Крей Компьютер Корпорациясын» құруға шешім қабылдады. Бұл жаңа ұйым «Крей 3» жобасын өздерімен бірге алып кетті. 500 МГц «Cray 3» – «Крейдің» екінші ірі сәтсіздігіне айналды. Жаңа машиналарынң өнімділігін он есе арттыруды үнемі талап ететін Крей, машинаны галлий арсениді жартылай өткізгіштерін пайдаланып жасау қажет деп шешті. Бұрын Крей әрқашан соңғы үлгідегі нәрселерді пайдаланудан сақтанған, жақсы танылған шешімдерді қолдануды және оларға негізделген жылдам машинаны жобалауды жөн көрген. Осы жағдайда Крей машинаның барлық бөліктерін, тіпті ішіндегі чиптерді де өзі жасады. Дегенмен, команда машинаны іске қосып, алғашқы үлгісін 1993 жылдың 24 мамырында NCAR-ға тапсырды. Машина әлі де прототип еді, ал компания оны жөндеу үшін орнатуды пайдаланды. Осы кезде нарыққа «Cray 3»-ке жете алмайтын баға/өнімділік көрсеткіштерімен көптеген параллель машиналар енді. Крей «күшпен» жауап берді, 1 ГГц жылдамдықпен жұмыс істейтін және бағасына қарамастан, осы машиналардан артық күшке ие болатын «Cray 4» дизайнын бастады. 1995 жылы «Cray 3» сатылымдары тоқтады, ал Суық соғыстың аяқталуы ешкімнің жеткілікті «Cray 4» сатып алуына мүмкіндік бермеді, осылайша даму қаражатынан кіріс алу мүмкін болмады. Компанияның қаржысы таусылып, 1995 жылдың 24 наурызында 11-ші тарау бойынша банкроттыққа өтініш берді.

SRC компьютерлері

Крей әрқашан жоғары жылдамдықты есептеудегі жаппай параллельді шешімдерге қарсы тұрып, оның бір өте жылдам процессор сияқты тиімді жұмыс істемейтінін көптеген себептермен түсіндірді. Ол әйгілі түрде: "Егер дала тырмаласаң, қайсысын таңдар едің: екі күшті өгізді, әлде 1024 тауықты ма?" - деп әжуалады. 1990 жылдардың ортасына қарай, бұл пікірді қорғау қиынға соқты, ал қазіргі заманғы компилятор технологиясы мұндай машиналарда бағдарлама жасауды олардың қарапайым баламаларынан көп айырма жасамайтын етті. Крей SRC Computers деген жаңа компания құрып, өзінің жаппай параллельді машинасының жобасын бастады. Жаңа жоба байланыс пен жадтың өнімділігіне баса назар аударды, көптеген параллельдік жобаларды шектеген мәселе. Жобалау жұмысы басталғанда Крей автокөлік апатында қаза тапты. SRC Computers әзірлеуді жалғастырып, қайта конфигурацияланатын есептеу саласында маманданды.

Техникалық тәсілдер

Крей өзінің дизайн философиясының екі маңызды аспектісін жиі атап көрсетті: жылуды жою және бір уақытта келуі тиіс барлық сигналдардың шынымен бір уақытта келуін қамтамасыз ету. Оның компьютерлері кіріктірілген салқындату жүйелерімен жабдықталған, олар соңында негізгі корпусқа құйылған салқындатқыш арналарға және тізбектік тақталардағы металл пластиналармен жылулық байланысқа түсіп, салқындатқыштарға батырылған жүйелерге дейін жеткен. Өзі туралы айтқан бір оқиғасында, ол карьерасының басында компьютерлерді салқындату жүйелерімен байланыстыру керектігін түсінген, яғни салқындату жүйелері жұмыс істемесе, компьютерлер де жұмыс істемейтіндей ету керек екенін білген. Бастапқыда ол кері байланыстыруды ойламаған, бірақ бір клиент локальды қуат үзілісі компьютерді өшіріп тастағанын, бірақ салқындату жүйесін іске қосып қалғанын хабарлаған – соның салдарынан таңертең машинаны мұздың ішінде тапқан. Крей бұрмалану мәселесін кейінгі компьютерлеріндегі әрбір сигнал жолының бірдей электрлік ұзындығын қамтамасыз ету арқылы шешті, сонда белгілі бір уақытта қолданылатын мәндердің барлығы жарамды болар еді. Қажет болған жағдайда, ол тізбектік тақталардағы іздерді қажетті ұзындыққа жеткенше алға-артқа жүргізіп, тақталарды жобалау кезінде Максвелл теңдеулерін қолданып, сигнал жылдамдығын өзгертетін кез келген радиожиіліктік әсерлерді және осыған байланысты электрлік жолдың ұзындығын ескерді. Компьютерлерді жобалау үшін қандай CAD құралдарын қолданғанын сұрағанда, Крей 8 1/2" x 11" өлшемді, "жеңіл сызылған 1/4 дюймдік торлы" қағазды ұнататынын айтты.

Жеке өмір

Крей жариялылықтан аулақ болды, және оның жұмыстан тыс өмірі туралы көптеген ерекше әңгімелер бар, олар оның замандасы, Cray Research компаниясының бас директоры Джон А. Ролвагеннің құрметіне "Rollwagenisms" деп аталды. Ол шаңғы тебу, желкенмен сырғанау, теннис және басқа да спорт түрлерімен шұғылданды. Оның тағы бір сүйікті әуесқойлығы – үйінің астына туннель қазу еді; ол өзінің табысына туннельде жұмыс істеген кезде "эльфтердің келуін" байланыстырды: "Туннель қазып жатқанда, эльфтер жиі маған проблемаларыма шешімдермен келеді". Әңгімелердің бірінде, басшылық Крейден келесі машинасына бір жылдық және бес жылдық жоспарларды ұсынуды сұрағанда, ол жай ғана: "Бес жылдық мақсат: әлемдегі ең үлкен компьютерді жасау. Бір жылдық мақсат: жоғарыда көрсетілгеннің бестен бірі" деп жазды. Тағы бір жағдайда, компания басшыларына көп беттік егжей-тегжейлі есеп беруі күтілгенде, Крейдің екі сөйлемдік баяндамасында былай делінген: "Жұмыс маусымдық жоспар бойынша қанағаттанарлық деңгейде дамып жатыр. Маусымдық жоспардан ешқандай маңызды өзгерістер немесе ауытқулар болған жоқ". 1997 жылдың соңында құрылған IEEE Computer Society's Seymour Cray Computer Engineering Award, Крейдің шығармашылық рухын көрсететін жоғары өнімді есептеу жүйелеріне инновациялық үлес қосқандарды марапаттайды. Крей 1947 жылы Верен Фоллға үйленді. Олар бала кезінен білген. Ол, Крейдің анасы сияқты, методист пасторының қызы еді, ал Верен диетолог болып жұмыс істеді. Олардың үш баласы болды және шамамен 1978 жылы ажырасты. Кейін ол Гери Харрандқа үйленді және бір ұл мен екі қызы болды. Крей Колорадодағы Әскери-әуе академиясының жанындағы 25-ші тас жолға шығарда, бейхабар жүргізушінің салдарынан туннельден шығып кеткен Jeep Cherokee көлігінде қаза тапты. Крей 1996 жылдың 5 қазанында, апаттан екі апта өткен соң және 71 жасқа толғаннан кейін алған жарақатынан көз жұмды.