CDC 8600

CDC 8600, troligen en modell gjord i reklamsyfte. Ringen av "bänkar" runt utsidan innehåller strömförsörjningen – ett designelement som Cray återanvände på Cray-1. Var och en av datorns pajklyftor kan tas bort för service, och värmen kommer ut genom den centrala kärnan.

CDC 8600 var den sista av Seymour Crays superdatordesigner medan han arbetade för Control Data Corporation . Som den naturliga efterföljaren till CDC 6600 och CDC 7600 var 8600 tänkt att vara cirka 10 gånger så snabb som 7600, redan den snabbaste datorn på marknaden. Designen var i huvudsak fyra 7600:or, packade i ett mycket litet chassi så att de kunde köras med högre klockhastigheter.

Utvecklingen startade 1968, kort efter släppet av 7600, men projektet började snart sjunka. Den täta förpackningen av systemet ledde till allvarliga tillförlitlighetsproblem och svårigheter att kyla de enskilda komponenterna. 1971 hade CDC kassaflödet och designen gick fortfarande inte ihop, vilket fick Cray att lämna företaget 1972. 8600-designsatsningen avbröts så småningom 1974 och Control Data gick vidare till CDC STAR-100- serien istället.

Cray återbesökte 8600-talets grunddesign i sin Cray-2 från början av 1980-talet. Införandet av integrerade kretsar löste problemen med tät förpackning och vätskekylning åtgärdade värmeproblemen. Cray-2 är väldigt lik 8600 både fysiskt och konceptuellt.

Design

På 1960-talet baserades datordesign på montering av elektroniska komponenter ( transistorer , resistorer , etc.) på kretskort . Flera kort bildade ett diskret logiskt element i maskinen, känd som en modul . Maskinens totala cykelhastighet är starkt relaterad till signalvägen – längden på ledningarna – vilket kräver höghastighetsdatorer för att göra sina moduler så små som möjligt. Detta var i strid med behovet av att göra själva modulerna mer komplexa för att öka funktionaliteten. I slutet av 1960-talet hade enskilda komponenter slutat bli mycket mindre, så för att öka maskinernas komplexitet måste modulerna växa. I teorin kan detta sakta ner maskinen på grund av signaleringsförseningar.

Cray syftade till att lösa dessa motsägelsefulla problem genom att göra både och; göra varje modul större och fullproppad med många fler komponenter, samtidigt som datorn som helhet blir mindre genom att packa modulerna närmare varandra inuti maskinen. Mellan den tid då 7600 utvecklades och arbetet med 8600 började, hade det inte skett några processförbättringar i själva komponenterna, så eventuella prestandaförbättringar fick komma enbart från förpackningar. För den nya designen använde de moduler som innehöll åtta fyrlagers kretskort på cirka 8" gånger 6", vilket resulterade i en stack lika stor som en stor lärobok och förbrukade cirka 3 kilowatt effekt. Modulerna packades sedan in i ett stordatorchassi som var jämförelsevis litet, en 16-sidig cylinder cirka en meter (3') tvärs över och hög, som satt ovanpå en ring av strömförsörjning . Den föreslagna designen har en stark likhet med den senare Cray-2 , men ännu kortare och mindre i diameter.

Eftersom all denna kraft försvann på ett så litet utrymme var kylning ett stort designproblem. Crays kylingenjör, Dean Roush, tidigare från Amana , placerade ett kopparark inuti vart och ett av kretskorten, och tog bort värmen till ett kopparblock i ena änden där det kyldes av ett freonsystem . Detta ökade ytterligare vikten och komplexiteten hos modulerna, till den punkt där var och en vägde cirka 15 pund (6,8 kg). Det externa kylsystemet var betydligt större än själva maskinen.

     De elektroniska komponenterna förbättrades också jämfört med tidigare konstruktioner. De viktigaste CPU- kretsarna flyttade till ECL -baserad logik, vilket möjliggjorde en klockhastighetsökning till 125 MHz (8 ns cykeltid) från 7600-talets 36,4 MHz (27,5 ns cykeltid), en ökning med cirka fyra gånger. Huvudminnet flyttades också till en ECL-implementation och maskinen var utrustad med en gigantisk standard på 256k-ord (2 megabyte). Designen spred minnet över 64 banker för snabb åtkomst med cirka 8 ns/ord, även om cykeltiden för en bank var cirka 250 ns. Ett höghastighetskärnminne ( totalt) designades också som en backup till halvledarminnet.

Cray bestämde sig för att 8600 skulle inkludera fyra kompletta processorer som delar huvudminnet . För att förbättra den totala genomströmningen kunde maskinen arbeta i ett speciellt läge som skickade en enda instruktion till alla fyra processorerna med olika data. Denna teknik, idag känd som SIMD , minskade det totala antalet minnesåtkomster eftersom instruktionen bara lästes en gång, istället för fyra gånger. Varje processor var ungefär 2,5 gånger så snabb som en 7600, så när alla fyra kördes skulle maskinen som helhet vara ungefär 10 gånger så snabb, med ungefär 100 MFLOPS.

Regeringen gjorde det klart att alla framtida datorköp skulle kräva ASCII- bearbetning. För att uppfylla detta krav använde 8600 ett 64-bitars ord (åtta åttabitars tecken) istället för det tidigare 60-bitarsordet (tio sexbitars tecken) som användes i 6600 och 7600. Som i tidigare konstruktioner var instruktionerna " fyllda" i ord, där varje instruktion tar upp antingen 16- eller 32-bitar (upp från 15/30). 8600 använde inte längre A- eller B-registren som i tidigare konstruktioner, och inkluderade istället en uppsättning av 16 allmänna X-register. Ett 6600/7600 perifert processorsystem användes för I/O, i stort sett oförändrat.

Vissa ansträngningar gjordes för att underlätta kompatibiliteten mellan de äldre maskinerna och 8600, men förändringen i ordlängd gjorde detta svårt. Istället behölls flyttalsformat, vilket gjorde att Fortran - koden kunde portas direkt.

Företagsproblem

1971 genomgick Control Data en "åtstramning av bältet" på grund av kostnaden för en pågående rättegång mot IBM , och bad alla divisioner att minska sina löner med 10%. Cray bad till Control Data att undanta sin division så att han kunde få 8600-frakten. När Control Data vägrade denna begäran sänkte han sin egen lön till minimilönen för att lösa problemet.

År 1972 verkade det som om till och med Crays legendariska moduldesignförmågor svikit honom i fallet med 8600. Tillförlitligheten var så dålig att det verkade omöjligt att få en hel maskin att fungera. Det var inte första gången detta hände: på 6600-projektet fick Cray börja om från början, och 7600:an var i produktion en tid innan den började fungera tillförlitligt. I det här fallet beslutade Cray att den nuvarande designen var en återvändsgränd, och sa till William Norris (CDC:s VD) att den enda vägen framåt var att designa om maskinen från grunden. Företagets ekonomi var farlig och Norris bestämde sig för att han inte kunde ta risken; Cray skulle behöva fortsätta med den nuvarande designen.

1972 beslutade Cray att han inte kunde arbeta under sådana förhållanden och lämnade CDC för att bilda Cray Research . (En vänskaplig avgång; Norris och andra CDC-anställda köpte en del av Cray Computers initiala aktieerbjudande, vilket visade sig vara en lukrativ investering för dem.) För sitt nya arbete övergav han konceptet med flera processorer, oroad över att erans mjukvara skulle vara inte kan dra full nytta av processorerna. Han kan ha kommit till den här slutsatsen efter att ILLIAC IV äntligen sattes i drift ungefär samtidigt, och visade sig ha en nedslående prestation.

Teammedlemmar övertygade Norris om att 8600 kunde färdigställas även utan Cray, och arbetet fortsatte på Chippewa Lab. 1974 fungerade maskinen fortfarande inte korrekt. Jim Thorntons konkurrerande STAR- design hade nått produktionskvalitet vid denna tidpunkt, och 8600-projektet avbröts sedan. Under drift visade sig STAR ha dåliga verkliga prestanda, och när Cray-1 kom in på marknaden 1976 knuffades CDC snabbt från superdatormarknaden. Ett försök gjordes för att återinträda på marknaden på 1980-talet med ETA-10, men detta slutade dåligt.

Anteckningar

  • Gordon Bell sätter projektet igång 1968, medan det enda som nämns på det tidigare Cray-museet säger att det var 1970.
  • Den angivna minneshastigheten varierar kraftigt, med vissa källor som föreslår en cykeltid på 22 ns för halvledaren och 20 ns för kärnan, medan andra föreslår de högre siffrorna som används i den här artikeln. Det är inte heller klart om kärnminnet var designat som en backup, eller att halvledarminnet kom senare.

Citat

Bibliografi

  • Lincoln, Neil (1975). Reminiscenser av datorarkitektur och datordesign vid Control Data Corporation (Teknisk rapport). Charles Babbage Institute.

Vidare läsning