Введение
Суперкомпьютер 1980-х годов ETA10 – векторный суперкомпьютер, разработанный, произведенный и поставляемый компанией ETA Systems, выделенным подразделением Control Data Corporation (CDC). ETA10 являлся развитием CDC Cyber 205, история которого восходит к CDC STAR 100, одному из первых разработанных векторных суперкомпьютеров. Изначально он временно назывался Cyber 2XX, затем GF 10, прежде чем получил название ETA10. Прототипы были работоспособны в середине 1986 года, а первая поставка осуществлена в декабре 1986 года. Официальный анонс суперкомпьютера состоялся в апреле 1987 года на мероприятии, проведенном на площадке его первого заказчика – Научно-исследовательского института вычислительных технологий Государственного университета Флориды в Таллахасси. 17 апреля 1989 года CDC неожиданно закрыла ETA Systems из-за продолжающихся финансовых убытков и прекратила производство ETA10. Многие пользователи, такие как Государственный университет Флориды, договорились о замене оборудования на Cray.
The ETA10 is a vector supercomputer designed, manufactured, and marketed by ETA Systems, a spin off division of Control Data Corporation (CDC). The ETA10 was an evolution of the CDC Cyber 205, which can trace its origins back to the CDC STAR 100, one of the first vector supercomputers to be developed. It was then referred to tentatively as the Cyber 2XX, and later as the GF 10, before it was named the ETA10. Prototypes were operational in mid 1986, and the first delivery was made in December 1986. The supercomputer was formally announced in April 1987 at an event held at its first customer installation, the Florida State University, Tallahassee's Scientific Computational Research Institute. On 17 April 1989, CDC abruptly closed ETA Systems due to ongoing financial losses, and discontinued production of the ETA10. Many of its users, such as Florida State University, negotiated Cray hardware in exchange.
Историческое развитие
У CDC была богатая история создания мощных суперкомпьютеров, начиная с CDC 6600. Одним из самых известных разработчиков компьютерной архитектуры, вышедших из CDC, был Сеймур Крей. После разногласий с руководством CDC по поводу разработки CDC 8600, он основал собственную компанию по производству суперкомпьютеров, Cray Research. Тем временем в CDC продолжалась работа над созданием высокопроизводительного суперкомпьютера CDC STAR 100 под руководством другого известного архитектора, Нила Линкольна. Суперкомпьютер Cray 1 от Cray Research преуспел, обогнав STAR 100 от CDC. В ответ CDC выпустила модификации STAR – Cyber 203 и 205. Cyber 205 имел умеренный успех в конкуренции с преемником Cray 1, Cray X MP. Высшее руководство CDC осознало необходимость сократить время разработки компьютеров нового поколения, поэтому для создания следующей версии после Cyber 205 рассматривался новый подход. После отделения от CDC в сентябре 1983 года, ETA поставила цель создать суперкомпьютер с временем цикла менее 10 нс. Для достижения этой цели были внедрены несколько инноваций, в том числе использование жидкого азота для охлаждения процессоров на основе КМОП. ETA10 успешно достигла первоначальных целей компании (10 ГFLOPS), а некоторые модели показали время цикла около 7 нс (143 МГц), что считалось высокой скоростью по стандартам середины 1980-х годов. Было поставлено семь версий с жидкостным азотным охлаждением и 27 меньших версий с воздушным охлаждением. КМОП-схемы выделяли лишь малую часть тепла по сравнению с предыдущими интегральными схемами. Планировалось, что модель 1987 года будет называться Cyber 250 или ETA30, что соответствовало бы производительности в 30 ГFLOPS. В конечном итоге ETA была вновь включена в состав CDC и прекратила свою деятельность 17 апреля 1989 года.
Операционные системы и приложения
Серия ETA10 могла работать либо под управлением операционной системы ETA EOS, которая подверглась широкой критике из-за многочисленных проблем, либо под управлением порта UNIX System V (Release 3), разработанного компанией Lachman Associates, фирмой, специализирующейся на подборе программного персонала. В то время как EOS имела репутацию некачественной системы, UNIX от ETA был воспринят клиентами более благосклонно. EOS была разработана на основе и обеспечивала двоичную совместимость с операционной системой CDC VSOS для Cyber 205. Как и VSOS, EOS использовала виртуальную память с подкачкой (часть VS) с двумя размерами страниц для повышения производительности виртуальной памяти на более быстром аппаратном обеспечении ETA. Хотя VSOS восходит к интерактивной системе совместного использования времени Livermore (LTSS), она была ориентирована на пакетный режим работы. VSOS не использовалась во многих учреждениях, а ее производительность, ориентированная на приложения, хотя и являлась исторической особенностью суперкомпьютеров, отставала от современных требований из-за ограниченной пользовательской базы. Чтобы устранить этот недостаток и сделать операционную систему более удобной в использовании, характеристики VSOS были объединены с характеристиками UNIX в гибридной ОС. ОС предназначалась для эффективной работы как с пакетными заданиями, максимально загружающими аппаратное обеспечение, так и для интерактивного использования при разработке с рабочих станций UNIX. EOS была написана в основном на Cybil, языке программирования, похожем на Pascal, разработанном компанией Control Data для своих более поздних операционных систем Cyber. Это была новая разработка, поскольку VSOS была реализована на IMPL, языке, похожем на Fortran, созданном для реализации LTSS. Интерфейс командной строки всех этих систем был схож с тем, что использовался в UNIVAC EXEC*8. EOS была выпущена одновременно с первыми поставками оборудования и имела некоторые типичные проблемы для ранних версий ОС. Некоторые клиенты задерживали оплату за свои суперкомпьютерные установки. Позже ETA выпустила порт UNIX для линейки ETA 10, который был быстрее принят их клиентами. Однако этот порт изначально представлял собой однопроцессорное ядро, которое не использовало в полной мере аппаратную архитектуру с использованием до 8 мощных прикладных процессоров.
Критика
Несмотря на последующее внедрение UNIX, недостаточно развитое системное программное обеспечение оставалось одним из недостатков линейки ETA10. Согласно одному из описаний системы: без финансирования NSF центр фон Неймана мог быть обречен. "Я не думаю, что мы сможем функционировать без федеральной поддержки", – говорит Коэн. Даже если центр продолжит работу на значительно сокращенном уровне, его машины по-прежнему будут страдать от проблем с программным обеспечением. Экспертная комиссия NSF обнаружила, что ETA10 испытывал сбой программного обеспечения раз в 30 часов, и его способность запускать программы одновременно на более чем одном из восьми процессоров была низкой. Хотя аппаратное обеспечение по-прежнему считалось передовым, комиссия заключила, что в целом это "крайне незрелая компьютерная система". Задержки с поставками и эксплуатационные проблемы также способствовали краху, наряду с проблемами управления. Было бы ошибкой полагать, что крах ETA был обусловлен исключительно выбором или наличием операционной системы. Компилятор Fortran (ftn200) не изменился по сравнению с CDC205. Этот компилятор сохранил специфичные для производителя функции производительности программирования (известные как вызовы подпрограмм Q8*) в эпоху, когда пользователи суперкомпьютеров осознавали необходимость переносимости исходного кода между различными архитектурами. Кроме того, оптимизация компилятора отставала от современных технологий, что продемонстрировали японские производители суперкомпьютеров, а также новые производители мини-суперкомпьютеров и конкуренты из Cray Research. В целом, производители компьютерного оборудования в тот период, как правило, были слабы в области программного обеспечения. Библиотеки и доступные коммерческие и некоммерческие приложения способствуют формированию базы установленных пользователей. CDC был относительно слаб в этой области, и одни из лучших операционных систем, которые CDC предоставляла своим клиентам, были коммерциализированными версиями ОС, разработанных в Лоуренсовской Ливерморской лаборатории. По данным NASA, аппаратное обеспечение было очень плохо спроектировано и не смогло пройти какие-либо приемочные испытания в Исследовательском центре Эймса. Это событие считается среди инсайдеров CDC причиной падения ETA, которая прекратила свое существование после отказа NASA (и, по принципу домино, Министерства обороны и т.д.).
Without NSF funding, the von Neumann center could be doomed. "I don’t think we can function without federal support," says Cohen. Even if the center does operate at a vastly reduced level, its machines continue to be plagued by software problems. The NSF review panel found that the ETA10 suffered a software failure once every 30 hours, and that its ability to run programs on more than one of its eight processors at any one time was poor. Although its hardware is still considered state of the art, the overall package is an "extremely immature computer system," the panel concluded. The late delivery and operating problems contributed to this demise as well as management problems. It is a mistake to believe that ETA's demise was based solely on operating system choice or existence. The Fortran compiler (ftn200) had not changed from the CDC205. This compiler retained vendor specific programming performance features (known as the Q8* subroutine calls) in an era when supercomputer users were realizing the necessity of source code portability between architectures. Additionally, the compiler optimizations were not keeping up with existing technology as shown by the Japanese supercomputer vendors as well as the newer minisupercomputer makers and competition at Cray Research. In general, computer hardware manufacturers prior and up to that period tended to be weak on software. Libraries and available commercial and non commercial applications help build an installed user base. CDC was relatively weak in this area, and some of the best operating systems that CDC provided to customers were productized versions of an OS written by Lawrence Livermore Laboratories. According to NASA, the hardware was very poorly designed, and failed to complete any acceptance tests at the Ames Research Center. This one event is considered among CDC insiders to be the downfall of ETA, which folded as a result of NASA saying no (and in a domino effect DOD, etc. ).
Модели
Было четыре модели ETA10. Любая из этих моделей могла быть создана в однопроцессорной или многопроцессорной конфигурации. Модели E и G были самыми производительными в линейке ETA10 и использовали жидкостное азотное охлаждение для достижения высокой скорости циклов. Первой была представлена модель E, процессоры которой имели тактовую частоту 10,5 нс (приблизительно 95 МГц). Модель E могла поддерживать до восьми процессоров, обеспечивая пиковую производительность 8,32 GFLOPS. Более поздняя модель G, процессоры которой имели тактовую частоту 7 нс (приблизительно 142 МГц), достигала пиковой производительности 10,3 GFLOPS в максимальной конфигурации с восемью процессорами. Модели P и Q были более медленными и менее дорогими версиями с воздушным охлаждением. Модель P, с кодовым названием "Piper", имела процессоры с тактовым циклом 24 нс. Более быстрая двухпроцессорная модель Q имела тактовый цикл 19 нс.
Выступление
Среди самых производительных моделей с охлаждением жидким азотом (ETA10 E, G и т.д.) и более доступных моделей с воздушным охлаждением (ETA10 P, Q и т.д.), линейка ETA10 демонстрировала разброс производительности в 27 раз. Пиковая производительность топовых моделей достигала 10 GFLOPS. Один процессор ETA10 выдал 52 MFLOPS в тесте LINPACK для матрицы размером 100 × 100.
Описание
ETA10 была мультипроцессорной системой, поддерживающей до восьми центральных процессоров. Каждый процессор был сопоставим с двухканальным Cyber 205. Одним из главных новшеств ETA10 был способ реализации центрального процессора: он состоял из 250 интегральных схем CMOS-массивов логических элементов, установленных на 44-слойную печатную плату (PCB). Каждый массив логических элементов содержал 20 000 логических элементов и был изготовлен с использованием 1,25-микрометровой (мкм) технологии, доступной в рамках программы VHSIC компании Honeywell. В то время как основная коммерческая технология находилась в диапазоне от 3 до 5 мкм.