El CDC 8600 fue el último de los diseños de supercomputadora de Seymour Cray mientras trabajaba para Control Data Corporation . Como sucesor natural de la CDC 6600 y la CDC 7600 , la 8600 estaba destinada a ser unas 10 veces más rápida que la 7600, que ya es la computadora más rápida del mercado. El diseño era esencialmente de cuatro 7600, empaquetados en un chasis muy pequeño para que pudieran funcionar a velocidades de reloj más altas.
El desarrollo comenzó en 1968, poco después del lanzamiento del 7600, pero el proyecto pronto comenzó a estancarse. El empaque denso del sistema provocó serios problemas de confiabilidad y dificultad para enfriar los componentes individuales. En 1971, el CDC estaba teniendo de flujo de caja problemas y el diseño aún no se está formando, lo que provocó Cray dejar la compañía en 1972. El esfuerzo de diseño 8600 fue cancelado en 1974, y datos de control se trasladó a los CDC STAR-100 series en lugar de.
Cray revisó el diseño básico del 8600 en su Cray-2 de principios de la década de 1980. La introducción de circuitos integrados resolvió los problemas con los envases densos y la refrigeración líquida abordó los problemas de calor. El Cray-2 es muy similar al 8600 tanto física como conceptualmente.
Diseño
En la década de 1960, el diseño de computadoras se basaba en el montaje de componentes electrónicos ( transistores , resistencias , etc.) en placas de circuitos . Varias placas formaron un elemento lógico discreto de la máquina, conocido como módulo . La velocidad general del ciclo de la máquina está fuertemente relacionada con la ruta de la señal (la longitud del cableado), lo que requiere que las computadoras de alta velocidad hagan sus módulos lo más pequeños posible. Esto estaba en desacuerdo con la necesidad de hacer que los propios módulos fueran más complejos para aumentar la funcionalidad. A fines de la década de 1960, los componentes individuales habían dejado de ser mucho más pequeños, por lo que para aumentar la complejidad de las máquinas, los módulos tendrían que crecer. En teoría, esto podría ralentizar la máquina debido a retrasos en la señalización.
Cray se propuso resolver estos problemas contradictorios haciendo ambas cosas; haciendo cada módulo más grande y repleto de muchos más componentes, mientras que al mismo tiempo hace que la computadora en su conjunto sea más pequeña al empaquetar los módulos más juntos dentro de la máquina. Entre el momento en que se desarrolló el 7600 y comenzó el trabajo en el 8600, no hubo mejoras en el proceso de los componentes en sí, por lo que cualquier mejora en el rendimiento tenía que provenir únicamente del empaque. [1] Para el nuevo diseño, utilizaron módulos que contenían ocho placas de circuito de cuatro capas de aproximadamente 8 "por 6", lo que resultó en una pila del tamaño de un libro de texto grande y consumió aproximadamente 3 kilovatios de energía. Luego, los módulos se empaquetaron en un chasis de mainframe que era comparativamente pequeño, un cilindro de 16 lados de aproximadamente un metro de ancho y alto, colocado sobre un anillo de fuentes de alimentación . El diseño propuesto tiene un gran parecido con el Cray-2 posterior , pero aún más corto y de menor diámetro. [2]
Con toda esta energía disipada en un espacio tan pequeño, la refrigeración era un problema de diseño importante. El ingeniero de refrigeración de Cray, Dean Roush, antes de Amana , colocó una hoja de cobre dentro de cada una de las placas de circuito, quitando el calor a un bloque de cobre en un extremo donde se enfrió mediante un sistema de freón . Esto aumentó aún más el peso y la complejidad de los módulos, hasta el punto en que cada uno pesaba alrededor de 15 libras (6,8 kg). El sistema de enfriamiento externo era considerablemente más grande que la propia máquina.
Los componentes electrónicos también se mejoraron con respecto a diseños anteriores. Los circuitos principales de la CPU pasaron a la lógica basada en ECL , lo que permitió un aumento de la velocidad del reloj a 125 MHz ( tiempo de ciclo de 8 ns) desde los 36,4 MHz ( tiempo de ciclo de 27,5 ns ) del 7600, un aumento de aproximadamente cuatro veces. La memoria principal también se trasladó a una implementación ECL y la máquina se equipó con un increíble estándar de 256k palabras (2 megabytes). El diseño distribuyó la memoria en 64 bancos para un acceso rápido a aproximadamente 8 ns / palabra, aunque el tiempo de ciclo de cualquier banco era de aproximadamente 250 ns. También se diseñó una memoria central de alta velocidad con un acceso de 20 ns (en total) como respaldo para la memoria del semiconductor.
Cray decidió que el 8600 incluiría cuatro CPU completas que compartirían la memoria principal . Para mejorar el rendimiento general, la máquina podía funcionar en un modo especial que enviaba una única instrucción a los cuatro procesadores con datos diferentes. Esta técnica, hoy conocida como SIMD , redujo el número total de accesos a la memoria porque la instrucción solo se leyó una vez, en lugar de cuatro veces. Cada procesador era aproximadamente 2,5 veces más rápido que un 7600, por lo que con los cuatro funcionando la máquina en su conjunto sería aproximadamente 10 veces más rápido, a aproximadamente 100 MFLOPS.
El gobierno dejó en claro que todas las compras futuras de computadoras requerirían procesamiento ASCII . [1] Para cumplir con este requisito, el 8600 usó una palabra de 64 bits (ocho caracteres de ocho bits) en lugar de la palabra anterior de 60 bits (diez caracteres de seis bits) utilizada en el 6600 y el 7600. Como en diseños anteriores, las instrucciones se "rellenaban" en palabras, y cada instrucción ocupaba 16 o 32 bits (en vez de 15/30). El 8600 ya no usaba los registros A o B como en diseños anteriores, e incluía en su lugar un conjunto de 16 registros X de propósito general. Se utilizó un sistema de procesador periférico 6600/7600 para E / S , prácticamente sin cambios.
Se hicieron algunos esfuerzos para ayudar a la compatibilidad entre las máquinas más antiguas y el 8600, pero el cambio en la longitud de las palabras lo hizo difícil. En cambio, se conservaron los formatos de punto flotante , lo que permitió que el código de Fortran se trasladara directamente. [1]
Problemas de la empresa
En 1971, Control Data estaba pasando por un "ajuste del cinturón" debido al costo de una demanda en curso contra IBM , y pidió a todas las divisiones que redujeran su nómina en un 10%. Cray le suplicó a Control Data que eximiera a su división para poder obtener el envío del 8600. Cuando Control Data rechazó esta solicitud, redujo su propio salario al salario mínimo para resolver el problema.
En 1972 parecía que incluso las legendarias habilidades de diseño de módulos de Cray le estaban fallando en el caso del 8600. La confiabilidad era tan pobre que parecía imposible hacer funcionar una máquina completa. Esta no era la primera vez que sucedía esto: en el proyecto 6600, Cray tuvo que empezar de cero, y el 7600 estuvo en producción durante algún tiempo antes de que comenzara a funcionar de manera confiable. En este caso, Cray decidió que el diseño actual era un callejón sin salida y le dijo a William Norris (director ejecutivo de los CDC) que la única forma de avanzar era rediseñar la máquina desde cero. Las finanzas de la empresa eran peligrosas y Norris decidió que no podía correr el riesgo; Cray tendría que continuar con el diseño actual.
En 1972, Cray decidió que no podía trabajar en tales condiciones y dejó los CDC para formar Cray Research . (Una salida amistosa; Norris y otros empleados de los CDC compraron parte de la oferta de acciones inicial de Cray Computer, que resultó ser una inversión lucrativa para ellos). Para su nuevo trabajo, abandonó el concepto de multiprocesador, preocupado de que el software de la época se incapaz de aprovechar al máximo las CPU. Es posible que haya llegado a esta conclusión después de que el ILLIAC IV finalmente entró en funcionamiento aproximadamente al mismo tiempo, y demostró tener un desempeño decepcionante.
Los miembros del equipo convencieron a Norris de que el 8600 podría completarse incluso sin Cray, y el trabajo continuó en el laboratorio Chippewa. En 1974, la máquina todavía no funcionaba correctamente. El diseño STAR de la competencia de Jim Thornton había alcanzado la calidad de producción en este punto, y luego se canceló el proyecto 8600. En servicio, STAR demostró tener un rendimiento deficiente en el mundo real, y cuando el Cray-1 entró en el mercado en 1976, CDC fue rápidamente expulsado del mercado de las supercomputadoras. Se hizo un esfuerzo por reingresar al mercado en la década de 1980 con el ETA-10 , pero esto terminó mal.
Notas
- Gordon Bell sitúa el inicio del proyecto en 1968, mientras que la única mención en el antiguo museo Cray afirma que fue en 1970.
- La velocidad de la memoria citada varía ampliamente, y algunas fuentes sugieren un tiempo de ciclo de 22 ns para el semiconductor y 20 ns para el núcleo, mientras que otras sugieren los números más altos utilizados en este artículo. Tampoco está claro si la memoria central se diseñó como respaldo o si la memoria de semiconductores apareció más tarde.
Referencias
Citas
Bibliografía
- Lincoln, Neil (1975). Reminiscencias de la arquitectura y el diseño informático en Control Data Corporation (Informe técnico). Instituto Charles Babbage.
Otras lecturas
- Patente CDC 8600
- Agosto de 1972 8600 Manual de referencia en bitsavers.org
- CDC 8600 - esquema básico del sistema y otra información