Кіріспе

Alliant Computer Systems Corporation – параллель есептеу жүйелерін жобалап және өндірген компьютерлік компания. Pyramid Technology және Sequent Computer Systems компанияларымен бірге Alliant машиналары симметриялық көппроцессорлық нарықтың алғашқыларын құрады. Бұл топтағы ең табысты компаниялардың бірі ретінде, Alliant жүйелерінің 650-ден астамы өндірілді. Компания бірқатар қаржылық мәселелерге тап болып, 1992 жылы банкротқа ұшырады.

1980 жылдар

Alliant компаниясы 1982 жылғы мамыр айында Dataflow Systems ретінде Рон Грунер, Крейг Манди және Рич МакЭндрюлер құрған, ғылыми және инженерлік қолданушыларға Cray Computer және ұқсас жоғары деңгейлі өндірушілерден қарағанда кішкентай, арзан машиналар жасау мақсатымен құрылды. Бұл нарық сегментіне арналған машиналар кейіннен шағын суперкомпьютерлер деп аталды. Сол кезде баға/өнімділік арасында үлкен айырмашылық болды, себебі жоғары конфигурацияланған VAX 11/780 шамамен 1 млн АҚШ долларына MIP және MegaFLOP өнімділігіне ие болса, ал Cray 1S немесе Cray 1M 10 млн АҚШ долларынан астам тұратын. Alliant компаниясының алғашқы машиналары 1985 жылы FX сериясынан бастап шығарылды. FX сериясы 18" x 18" тақталардың төрт түрінен тұрады: Есептеу элементтері (CE), жүйелік кэш, интерактивті процессор (IP) кэш және жад модульдері. Әрбір тақта арнайы жоғары тығыздықты коннектор арқылы артқы панельге қосылады. Кэштер мен жад модульдері бір-бірімен 2 x 64 биттік шина арқылы, DMB (Dataflow Memory Bus) арқылы байланысады. Артқы панель активті болды және 8 x 4 кроссбарлық коммутаторды (FX/8) қамтыды, ол кез келген CE-ге екі жүйелік кэштегі төрт кэш портының біріне қосылуға мүмкіндік берді. Жалпы кэш ені 376 МБ/с құрады. CE құрамына Weitek 1064/1065 FPU жиынтығы және бейімделген векторлық процессорды іске асыру үшін бірнеше арнайы жасалған қолдау чиптері кірді. Скалярлық нұсқаулар жиынтығы Motorola 68000 архитектурасына негізделген. Жылжымалы нүктелік нұсқаулар жиынтығы, векторлық нұсқаулар жиынтығы және бірмезгілділік нұсқаулар жиынтығы – Alliant компаниясы жасаған арнайы копроцессорлық нұсқаулар жиынтығы. Ортақ жүйелік кэш және арнайы бірмезгілділік шинасы төмен күту уақытымен бірмезгілділік бақылауын жүзеге асырды, оны жоғары деңгейдегі тілдердің компиляторлары автоматты түрде пайдаланып, CE арасында деректерді параллель өңдеуді қамтамасыз ете алады. Бастапқы CE үшін скалярлық нұсқау циклының уақыты 170 нс болды, ал векторлық процессор скалярлық процессордан екі есе жылдам болды, цикл уақыты 85 нс. Әрбір IP кэшінде интерактивті процессорларға (IP) ленталық кабельдер арқылы қосылатын үш порт болды, олар Motorola 68012, содан кейін Motorola 68020 және Motorola 68030 процессорларын, 4 МБ жергілікті жадты Multibus форматында, 13 ұялы Multibus шассиіне қосылған күйде қолданды. Жады модульдері 8 МБ көлемде болды және ECC-мен төрт бағытта араласқан. Оқу ені 188 МБ/с құрады. Көптеген ертедегі көппроцессорлық жүйелер сияқты, FX сериясы 4.2 BSD Unix нұсқасын, Concentrix деп аталатын IP және CE-де іске қосты, ол бастапқыда көппроцессорлық қолдауды және жаңа VM және IO қосалқы жүйелерін қосты. Кейінгі нұсқалары жолақты Track File System (TFS) және нақты уақытты кестелеуді (FX/RT) қолдау сияқты мүмкіндіктерді қосты. Жүйелер ішіндегі CE-дің ең үлкен санына сәйкес нөмірленді, FX/1, FX/4 және FX/8. Alliant машиналары салыстырмалы түрде кішкентай болды, FX/1 үлкен толық биіктіктегі компьютердің мөлшерімен тең болды, ал FX/8 VAX 11/780-ден кіші болды, шамамен үлкен көшірме машинаның мөлшерімен тең. Барлық жүйелер ауамен салқындатылды. FX/1 жылдамдығы шамамен 2,5 MIPS (секундына миллион нұсқау) болды және 1 MIPS VAX 11/780-мен салыстырғанда жақсы көрсеткіштерді берді. Толық толтырылған сегіз CE-лі FX/8, жиынтық MIPS сегіз есеге дейін жоғары болғандықтан, параллель есептеудің жоғары деңгейін қамтамасыз ететін мәселелерді шешуде FX/1-ден бес есеге жуық жылдам болды (Amdahl заңына қараңыз). 1988 жылдың басында ұсынылған FX машиналарының екінші сериясы CE-ні PIN-ке сәйкес келетін жаңа арнайы аппараттық құралмен, Advanced Computational Element (ACE) деп аталатын құралмен ауыстырды. Weitek FPU-лар Bipolar Integrated Technology компаниясы жасаған жылжымалы нүктелі чипсетпен ауыстырылды, ол 32 64 биттік векторлық элементтерден, 8 64 биттік скалярлық жылжымалы нүктелі регистрлерден, 8 32 биттік бүтін сандық регистрлерден және 8 32 биттік адрестік регистрлерден тұратын қайта жобаланған векторлық процессордың ядросын құрады. Жаңа векторлық процессор регистр ішіндегі цикл уақытын 42 нс-қа дейін қысқарту арқылы векторлық өңдеу жылдамдығын арттырды. Скалярлық нұсқау циклының уақыты, кэш және жад ені өзгеріссіз қалды. ACE, одан да озық ASIC-терді пайдалану арқасында жоғары интеграциялық деңгейге ие болды, сонымен қатар баспа схемалық тақтаға азайтылған орынды қажет етті, бұл оған негізгі шассидегі басқа жүйелік тақталар қолданатын 18x18 дюймдік квадрат пішінге оралуға мүмкіндік берді. Бұлар FX/40, FX/80 және VFX машиналарында қолданылды. Сонымен қатар, PIN үйлесімділігінің арқасында, қолданыстағы FX/4 және FX/8 жүйелерін FX/40 және FX/80 конфигурацияларына CE-ні ACE-мен ауыстыру және жүйелік дискідегі микрокод файлын жаңарту арқылы жаңартуға болады. Алайда, CE және ACE аралас конфигурациялы жүйелер қолдау көрсетілмеді. Кішкентай FX/1 шассидегі салқындату шектеулеріне байланысты жаңарту мүмкін болмады. Alliant машиналары үшін бірқатар бағдарламалық пакеттерді ұсынды, соның ішінде сызықтық теңдеулерді шешуге арналған (FX/Skyline Solver), C компиляторы (FX/C compiler) және ғылыми кітапханалар (FX/Linpack және FX/Eispack).

1990 жылдар

1990 жылы FX/2800 сериясы CE/ACE және IP жүйелерін Intel i860 RISC чипіне негізделген модульдермен алмастырды. i860 – бағдарламалаушыға құбырларға тікелей қол жеткізуге мүмкіндік берген алғашқы суперскалярлық процессор; арнайы кодталған 860 өте жылдам жүйе болып, оны суперкомпьютерлік қолданбалар үшін өте қолайлы етті. Жаңа сериядағы Super Computational Element (SCE) және Super Interactive Processor (SIP) екеуі де төрт i860 процессордан тұратын, ал олардың жетісіне дейін қима бағана арқылы өзара байланыстырылуы мүмкін. Толықтай кеңейтілген FX/2800 жүйесі жалпы 28 i860 процессорды қолдауға қабілетті. Сондай-ақ, 1988 жылдың шілдесінде Alliant компаниясы Sun Microsystems жұмыс станциялары үшін жоғары ажыратымдылықтағы графикалық терминалдар мен арнайы графикалық карталарды жеткізуші Raster Technologies компаниясын сатып алды. Олардың GX4000 өнімі PHIGS+ бағдарламалық қамтамасы және графикалық векторларды өте жылдам жасауға және көрсетуге қабілетті арнайы графикалық карталардың үйлесімінен тұрды. 3D эффектілер үшін аппараттық Z-буфер қол жетімді болды. Raster графикалық технологиясы FX/40 және FX/80 машиналарымен біріктіріліп, Alliant-тің алғашқы толық интеграцияланған графикалық мини-суперкомпьютері – VFX жасалды. Alliant компаниясының соңғы өнімдер сериясы CAMPUS/800 болды, ол FX/2800-ға ұқсас құрылымдарға негізделген, ClusterNodes деп аталатын және жалпы 4 ГБ-қа дейін біріктірілген жадты бөлісетін машина. Әрбір ClusterNode 32 басқа ClusterNode-қа ClusterNode ішіндегі коммутатор арқылы қосылды, оның кідіріс уақыты 1 мкс және өткізу қабілеті 1,12 ГБ/с болды. HIPPI негізіндегі ClusterNode аралық коммутатор да қол жетімді болды, оның кідіріс уақыты 30 мкс және өткізу қабілеті 2,56 ГБ/с болды. Ең ірі CAMPUS жүйесінде жалпы 192 ClusterNode болды және 4,7 GFLOPS өнімділік қамтамасыз етті. CAMPUS/800 алғаш рет 1991 жылы жарияланды, бірақ компания бірқатар қаржылық қиындықтарға тап болып, 1992 жылы банкротқа ұшырады. Дегенмен, әртүрлі Alliant жүйелері көп жылдар бойы пайдалануда болды және жалпы алғанда өте сенімді деп есептелді. Alliant сонымен қатар жоғары өнімділіктегі Fortran тілін дамытуға үлес қосты. Компьютер тарихы мұражайында FX/8 және FX/1 үлгілері (Alliant құлағаннан кейін Convex Computer Corporation-нан алынған), бірақ FX/80 және FX/2800 конфигурацияларының үлгілерін іздеуде.