Una máquina de conexión ( CM ) es miembro de una serie de supercomputadoras masivamente paralelas que surgieron de la investigación doctoral sobre alternativas a la arquitectura tradicional de computadoras de von Neumann por Danny Hillis en el Instituto de Tecnología de Massachusetts (MIT) a principios de la década de 1980. Comenzando con CM-1, las máquinas fueron diseñadas originalmente para aplicaciones en inteligencia artificial (IA) y procesamiento simbólico, pero las versiones posteriores encontraron un mayor éxito en el campo de la ciencia computacional .
Origen de la idea
Danny Hillis y Sheryl Handler fundaron Thinking Machines Corporation (TMC) en Waltham, Massachusetts , en 1983, y se mudaron en 1984 a Cambridge, MA. En TMC, Hillis reunió a un equipo para desarrollar lo que se convertiría en la Máquina de Conexión CM-1, un diseño para una disposición de miles de microprocesadores basada en hipercubos masivamente paralelos , surgida de su tesis doctoral en el MIT en Ingeniería Eléctrica e Informática (1985 ). [1] La disertación ganó el premio ACM Distinguished Dissertation en 1985, [2] y se presentó como una monografía que describía la filosofía, la arquitectura y el software de la primera Connection Machine, incluida la información sobre el enrutamiento de datos entre la unidad central de procesamiento (CPU ), su manejo de memoria y el lenguaje de programación Lisp aplicado en la máquina paralela. [1] [3]
Diseños
Cada microprocesador CM-1 tiene sus propios 4 kilobits de memoria de acceso aleatorio (RAM), y la matriz basada en hipercubos de ellos fue diseñada para realizar la misma operación en múltiples puntos de datos simultáneamente, es decir, para ejecutar tareas en una sola instrucción, múltiples moda de datos ( SIMD ). El CM-1, dependiendo de la configuración, tiene hasta 65,536 procesadores individuales, cada uno extremadamente simple, procesando un bit a la vez. CM-1 y su sucesor CM-2 toman la forma de un cubo de 1,5 metros de lado, dividido igualmente en ocho cubos más pequeños. Cada subcubo contiene 16 placas de circuito impreso y un procesador principal llamado secuenciador. Cada placa de circuito contiene 32 chips. Cada chip contiene un enrutador , 16 procesadores y 16 RAM. El CM-1 en su conjunto tiene una red de enrutamiento basada en hipercubos de 20 dimensiones , una RAM principal y un procesador de entrada y salida (un controlador de canal) . Cada enrutador contiene cinco búferes para almacenar los datos que se transmiten cuando no hay disponible un canal libre. Los ingenieros habían calculado originalmente que se necesitarían siete búferes por chip, pero esto hizo que el chip fuera un poco demasiado grande para construirlo. El físico ganador del Premio Nobel Richard Feynman había calculado previamente que cinco búferes serían suficientes, utilizando una ecuación diferencial que involucra el número promedio de 1 bit en una dirección. Volvieron a enviar el diseño del chip con solo cinco búferes, y cuando armaron la máquina, funcionó bien. Cada chip está conectado a un dispositivo de conmutación llamado nexo. El CM-1 utiliza el algoritmo de Feynman para calcular logaritmos que había desarrollado en el Laboratorio Nacional de Los Alamos para el Proyecto Manhattan . Se adapta bien al CM-1, ya que usa como lo hizo, solo cambia y agrega, con una pequeña mesa compartida por todos los procesadores. Feynman también descubrió que el CM-1 calcularía los diagramas de Feynman para cálculos de cromodinámica cuántica (QCD) más rápido que una costosa máquina de propósito especial desarrollada en Caltech. [4] [5]
Para mejorar su viabilidad comercial, TMC lanzó el CM-2 en 1987, agregando coprocesadores numéricos de punto flotante Weitek 3132 y más RAM al sistema. Treinta y dos de los procesadores originales de un bit compartían cada procesador numérico. El CM-2 se puede configurar con hasta 512 MB de RAM y un sistema de disco duro de matriz redundante de discos independientes ( RAID ) , denominado DataVault , de hasta 25 GB. También se produjeron dos variantes posteriores del CM-2, el CM-2a más pequeño con procesadores de un solo bit 4096 u 8192, y el CM-200 más rápido .
Debido a sus orígenes en la investigación de IA, el software para el procesador de un solo bit CM-1/2/200 fue influenciado por el lenguaje de programación Lisp y una versión de Common Lisp , * Lisp (hablado: Star-Lisp ), se implementó en el CM-1. Otros lenguajes tempranos incluyeron IK de Karl Sims y URDU de Cliff Lasser. Gran parte del software de utilidades del sistema para el CM-1/2 se escribió en * Lisp. Muchas aplicaciones para el CM-2, sin embargo, fueron escritos en C * , un superconjunto de datos en paralelo de ANSI C .
Con el CM-5 , anunciado en 1991, TMC cambió de la arquitectura hipercúbica de procesadores simples del CM-2 a una arquitectura nueva y diferente de múltiples instrucciones y múltiples datos ( MIMD ) basada en una red de árbol grueso de computación de conjuntos de instrucciones reducidos (RISC) Procesadores SPARC . Para facilitar la programación, se hizo para simular un diseño SIMD . El CM-5E posterior reemplaza los procesadores SPARC con SuperSPARC más rápidos. Un CM-5 fue la computadora más rápida del mundo en 1993 según la lista TOP500 , con 1024 núcleos con un Rpeak de 131.0 G FLOPS , y durante varios años muchas de las 10 computadoras más rápidas fueron CM-5. [6]
Diseño visual
Las máquinas de conexión se destacaron por su diseño visual (intencionalmente) llamativo. Los equipos de diseño CM-1 y CM-2 fueron dirigidos por Tamiko Thiel . [7] [8] [Se necesita una mejor fuente ] La forma física del chasis CM-1, CM-2 y CM-200 era un cubo de cubos, haciendo referencia a la red interna de hipercubos de 12 dimensiones de la máquina , con el rojo diodos emisores de luz (LED), por defecto que indican el estado del procesador, visibles a través de las puertas de cada cubo.
Por defecto, cuando un procesador está ejecutando una instrucción, su LED está encendido. En un programa SIMD, el objetivo es tener tantos procesadores como sea posible trabajando en el programa al mismo tiempo, lo que se indica al tener todos los LED encendidos. Aquellos que no estaban familiarizados con el uso de los LED querían verlos parpadear, o incluso deletrear mensajes a los visitantes. El resultado es que los programas terminados a menudo tienen operaciones superfluas para hacer parpadear los LED.
El CM-5, en vista en planta, tenía forma de escalera y también tenía grandes paneles de LED rojos parpadeantes. La prominente escultora y arquitecta Maya Lin contribuyó al diseño del CM-5. [9]
Exhibiciones
El primer CM-1 está en exhibición permanente en el Museo de Historia de la Computación , Mountain View, California, que también tiene otros dos CM-1 y CM-5. [10] Otras máquinas de conexión sobreviven en las colecciones del Museo de Arte Moderno de Nueva York [11] y Living Computers: Museum + Labs Seattle (CM-2 con rejillas LED que simulan los LED de estado del procesador) y en el Smithsonian Institution National Museo de Historia Estadounidense , Museo de la Computación de América en Roswell, Georgia, [12] y Museo Nacional Sueco de Ciencia y Tecnología (Tekniska Museet) en Estocolmo, Suecia. [13]
Referencias en cultura popular
Un CM-5 apareció en la película Jurassic Park en la sala de control de la isla (en lugar de una supercomputadora Cray X-MP como en la novela). [14]
Las computadoras centrales de Fallout 3 se inspiraron en gran medida en el CM-5. [15]
Ver también
- Blinkenlights
- Brewster Kahle - ingeniero jefe en los proyectos de Connection Machine
- Danny Hillis - inventor de la máquina de conexión
- David E. Shaw - creador de la máquina NON-VON, que precedió ligeramente a la máquina Connection
- FROSTBURG : un CM-5 utilizado por la NSA
- Goodyear MPP
- ICL DAP
- MasPar
- Computación paralela
Referencias
- ↑ a b Hillis, W. Danny (1986). La máquina de conexión . MIT Press . ISBN 0262081571.
- ^ "William Daniel Hillis - ganador del premio" . Premios ACM . Consultado el 30 de abril de 2015 .
- ^ Brewster Kahle & W. Daniel Hillis, 1989, The Connection Machine Model CM-1 Architecture (Informe técnico), Cambridge, MA: Thinking Machines Corp., 7 pp., Ver [1] , consultado el 25 de abril de 2015.
- ^ Hillis, W. Daniel (1989). "Richard Feynman y la máquina de conexión" . Física hoy . Instituto de Física. 42 (2). Código bibliográfico : 1989PhT .... 42b..78H . doi : 10.1063 / 1.881196 . Archivado desde el original el 28 de julio de 2009.
- ^ [2] -Texto del artículo de Danny Hillis Physics Today sobre Feynman y la máquina de conexión; también un video de Hillis * Cómo conocí a Feynman * Los últimos días de Feynman.
- ^ "Noviembre de 1993" . www.top500.org . Consultado el 16 de enero de 2015 .
- ^ Problemas de diseño, (Vol. 10, No. 1, primavera de 1994) ISSN 0747-9360 MIT Press, Cambridge, MA.
- ^ Thiel, Tamiko (primavera de 1994). "El diseño de la máquina de conexión" . Problemas de diseño . 10 (1) . Consultado el 16 de enero de 2015 .
- ^ "Cajas beige sin sangre: la historia de un artista y una máquina de pensar" . Sociedad de Historia de TI. 2 de septiembre de 2014 . Consultado el 16 de enero de 2015 .
- ^ "Museo de Historia de la Computación, superordenador de máquina de conexión de búsqueda de catálogo" . Consultado el 16 de agosto de 2019 .
- ^ "Museo de Arte Moderno, Supercomputadora CM-2" . Consultado el 16 de agosto de 2019 .
- ^ "Museo de la Computación de América" . Consultado el 16 de agosto de 2019 .
- ^ "Museo Nacional Sueco de Ciencia y Tecnología, Parallelldator" . Consultado el 16 de agosto de 2019 .
- ^ Base de datos de cotizaciones de películas
- ^ Consejos técnicos de Linus
Otras lecturas
- Hillis, D. 1982 "Nuevas arquitecturas informáticas y su relación con la física o por qué la CS no es buena", Int J. Theoretical Physics 21 (3/4) 255-262.
- Lewis W. Tucker, George G. Robertson , "Arquitectura y aplicaciones de la máquina de conexión", Computer, vol. 21, no. 8, págs. 26–38, agosto de 1988.
- Arthur Trew y Greg Wilson (eds.) (1991). Pasado, presente, paralelo: un estudio de los sistemas informáticos en paralelo disponibles . Nueva York: Springer-Verlag. ISBN 0-387-19664-1
- Charles E. Leiserson , Zahi S. Abuhamdeh, David C. Douglas, Carl R. Feynman, Mahesh N. Ganmukhi, Jeffrey V. Hill, W. Daniel Hillis, Bradley C. Kuszmaul, Margaret A. St. Pierre, David S. Wells, Monica C. Wong, Shaw-Wen Yang y Robert Zak. "La Arquitectura de Red de la Máquina de Conexión CM-5". Actas del cuarto Simposio anual de ACM sobre arquitecturas y algoritmos paralelos. 1992.
- W. Daniel Hillis y Lewis W. Tucker. La máquina de conexión CM-5: una supercomputadora escalable . En Comunicaciones de la ACM , vol. 36, No. 11 (noviembre de 1993).
enlaces externos
- Galería de imágenes CM-5
- Manuales CM-5
- Tamiko Thiel sobre el diseño visual del CM-1/2/200
- Feynman y la máquina de conexión
- Liquid Selves , un cortometraje de animación realizado en un CM-2
- Un CM-2a conservado en el Museo de Computadoras Corestore
Registros | ||
---|---|---|
Precedido por NEC SX-3/44 20.0 gigaflops | Las supercomputadoras Thinking Machines más poderosas del mundo CM-5/1024 Junio de 1993 | Sucedido por el túnel de viento numérico 124,0 gigaflops |