Бабочка BBN: Массивно-параллельный компьютер 1980-х годов.

Введение

BBN Butterfly был массивно-параллельным компьютером, разработанным компанией Bolt, Beranek и Newman в 1980-х годах. Он получил свое название в честь многоступенчатой коммутационной сети типа "бабочка", вокруг которой и был построен. Каждая машина имела до 512 процессоров, каждый с локальной памятью, которые могли быть соединены таким образом, чтобы каждый процессор имел доступ к памяти любого другого процессора, хотя и с существенно большей задержкой (примерно 15:1) по сравнению с доступом к собственной памяти. Процессоры были стандартными микропроцессорами. Адресное пространство памяти было общим. В первом поколении использовались процессоры Motorola 68000, за которыми последовала версия на базе 68010. Коммутационная сеть Butterfly была разработана специально для этого компьютера. Модели второго или третьего поколения GP 1000 использовали процессоры Motorola 68020 и масштабировались до 256 процессоров. Более поздние модели TC 2000 использовали процессоры Motorola MC88100 и масштабировались до 512 процессоров. Изначально Butterfly разрабатывался как Voice Funnel – маршрутизатор для протокола ST II, предназначенный для передачи голоса и видео по IP-сетям. В дальнейшем аппаратное обеспечение Butterfly было использовано для создания пакетного коммутатора Butterfly Satellite IMP (BSAT) в широкополосной спутниковой пакетной сети DARPA, которая функционировала на нескольких площадках в США через общий спутниковый канал шириной 3 Мбит/с. В конце 1980-х годов эта сеть преобразовалась в наземную широкополосную сеть, основанную на наземных линиях T1 вместо общего спутникового канала вещания, а BSAT стал широкополосным пакетным коммутатором (WPS). Еще один проект, финансируемый DARPA в BBN, создал мультипроцессорный интернет-шлюз Butterfly (интернет-маршрутизатор) для соединения различных типов сетей на IP-уровне. Как и BSAT, Butterfly Gateway преодолел ограничения архитектуры миникомпьютеров с общей шиной, использовавшейся для интернет-шлюзов, объединив вычисления маршрутизации и ввод-вывод на сетевых интерфейсах и используя коммутационную сеть Butterfly для обеспечения сетевых соединений. Это привело к значительному увеличению пропускной способности каналов связи. Butterfly изначально работал под управлением проприетарной операционной системы Chrysalis, но в 1989 году перешел на операционную систему на базе ядра Mach. Несмотря на неравномерное время доступа к памяти, машина поддерживала семантику памяти SMP и могла функционировать как симметричный мультипроцессор. Самая крупная сконфигурированная система с 128 процессорами находилась в отделении компьютерных наук Университета Рочестера. Большинство поставленных систем имели около 16 процессоров. Нет известных конфигураций, находящихся в музеях. По крайней мере, одна система предположительно установлена в автономном транспортном средстве DARPA. TotalView, отладчик параллельных программ, разработанный для Butterfly, пережил платформу и был портирован на ряд других массивно-параллельных машин.

The BBN Butterfly was a massively parallel computer built by Bolt, Beranek and Newman in the 1980s. It was named for the "butterfly" multi stage switching network around which it was built. Each machine had up to 512 CPUs, each with local memory, which could be connected to allow every CPU access to every other CPU's memory, although with a substantially greater latency (roughly 15:1) than for its own. The CPUs were commodity microprocessors. The memory address space was shared. The first generation used Motorola 68000 processors, followed by a 68010 version. The Butterfly connect was developed specifically for this computer. The second or third generation, GP 1000 models used Motorola 68020's and scaled to 256 CPUs. The later, TC 2000 models used Motorola MC88100's, and scaled to 512 CPUs. The Butterfly was initially developed as the Voice Funnel, a router for the ST II protocol intended for carrying voice and video over IP networks. The Butterfly hardware was later used for the Butterfly Satellite IMP (BSAT) packet switch of DARPA's Wideband Packet Satellite Network which operated at multiple sites around the US over a shared 3 Mbit/s broadcast satellite channel. In the late 1980s, this network became the Terrestrial Wideband Network, based on terrestrial T1 circuits instead of a shared broadcast satellite channel and the BSAT became the Wideband Packet Switch (WPS). Another DARPA sponsored project at BBN produced the Butterfly Multiprocessor Internet Gateway (Internet Router) to interconnect different types of networks at the IP layer. Like the BSAT, the Butterfly Gateway broke the contention of a shared bus minicomputer architecture that had been in use for Internet Gateways by combining the routing computations and I/O at the network interfaces and using the Butterfly's switch fabric to provide the network interconnections. This resulted in significantly higher link throughputs. The Butterfly began with a proprietary operating system called Chrysalis, but moved to a Mach kernel operating system in 1989. While the memory access time was non uniform, the machine had SMP memory semantics, and could be operated as a symmetric multiprocessor. The largest configured system with 128 processors was at the University of Rochester Computer Science Department. Most delivered systems had about 16 processors. No known configurations appear to be in museums. At least one system is thought to be sitting within a DARPA autonomous vehicle. TotalView, the parallel program debugger developed for the Butterfly, outlived the platform and was ported to a number of other massively parallel machines.