Anslutningsmaskin

Thinking Machines CM-2 på Computer History Museum i Mountain View, Kalifornien. En av frontplåtarna har delvis tagits bort för att visa kretskorten inuti.

A Connection Machine ( CM ) är medlem i en serie massivt parallella superdatorer som växte fram ur doktorandforskning om alternativ till den traditionella von Neumann-arkitekturen av datorer av Danny Hillis vid Massachusetts Institute of Technology (MIT) i början av 1980-talet. Från och med CM-1 var maskinerna ursprungligen avsedda för tillämpningar inom artificiell intelligens (AI) och symbolisk bearbetning, men senare versioner fick större framgång inom beräkningsvetenskap .

Idéens ursprung

Danny Hillis och Sheryl Handler grundade Thinking Machines Corporation (TMC) i Waltham, Massachusetts , 1983, och flyttade 1984 till Cambridge, MA. På TMC samlade Hillis ett team för att utveckla vad som skulle bli CM-1 Connection Machine, en design för ett massivt parallellt hyperkubbaserat arrangemang av tusentals mikroprocessorer , som härrörde från hans doktorsavhandlingsarbete vid MIT i elektroteknik och datavetenskap (1985) ). Avhandlingen vann ACM Distinguished Dissertation-priset 1985 och presenterades som en monografi som överblickade filosofin, arkitekturen och mjukvaran för den första anslutningsmaskinen, inklusive information om dess datadirigering mellan centralprocessornoder (CPU) och dess minneshantering , och programmeringsspråket Lisp tillämpas i parallellmaskinen. Mycket tidiga koncept övervägde drygt en miljon processorer, var och en ansluten i en 20-dimensionell hyperkub, som senare skalades ner.

Mönster

Thinking Machines Connection Machine-modeller
1984 1985 1986 1987 1988 1989 1990 1991 1992 1993 1994
Anpassad arkitektur RISC-baserad ( SPARC )
Inträde — CM-2a —
Vanliga — CM-1 CM-2 — CM-5 CM-5E
Exklusiv — CM-200
utbyggnader
Lagring — DataVault —
Extern design av CM-1 och CM-2 modell

Varje CM-1-mikroprocessor har sina egna 4 kilobits RAM- minne ( Random-Access Memory ), och den hyperkubbaserade arrayen av dem designades för att utföra samma operation på flera datapunkter samtidigt, dvs. att utföra uppgifter i en enda instruktion, flera data ( SIMD ) mode. CM-1, beroende på konfigurationen, har så många som 65 536 individuella processorer, var och en extremt enkel, bearbetar en bit i taget. CM-1 och dess efterföljare CM-2 har formen av en kub 1,5 meter på en sida, lika uppdelad i åtta mindre kuber. Varje subkub innehåller 16 kretskort och en huvudprocessor som kallas en sequencer. Varje kretskort innehåller 32 chips. Varje chip innehåller en router , 16 processorer och 16 RAM. CM-1 som helhet har ett 12-dimensionellt hyperkubbaserat routingnätverk (ansluter de 2 12 chipsen), ett huvud-RAM och en input -output-processor (en kanalkontroller) . Varje router innehåller fem buffertar för att lagra data som sänds när en ren kanal inte är tillgänglig. Ingenjörerna hade ursprungligen beräknat att sju buffertar per chip skulle behövas, men detta gjorde chippet något för stort för att byggas. Nobelprisvinnande fysikern Richard Feynman hade tidigare räknat ut att fem buffertar skulle räcka, med hjälp av en differentialekvation som involverar det genomsnittliga antalet 1 bitar i en adress. De skickade in designen på chippet igen med endast fem buffertar, och när de satte ihop maskinen fungerade det bra. Varje chip är anslutet till en omkopplingsenhet som kallas en nexus. CM-1 använder Feynmans algoritm för att beräkna logaritmer som han hade utvecklat vid Los Alamos National Laboratory för Manhattan Project . Den är väl lämpad för CM-1, använder som den gjorde, bara växla och lägga till, med ett litet bord som delas av alla processorer. Feynman upptäckte också att CM-1 skulle beräkna Feynman-diagrammen för kvantkromodynamik (QCD) beräkningar snabbare än en dyr specialmaskin utvecklad vid Caltech.

För att förbättra sin kommersiella lönsamhet lanserade TMC CM-2 1987, och lade till Weitek 3132 flyttals- numeriska samprocessorer och mer RAM till systemet. Trettiotvå av de ursprungliga enbitsprocessorerna delade varje numerisk processor. CM-2 kan konfigureras med upp till 512 MB RAM och en redundant array av oberoende diskar ( RAID ) hårddisksystem , kallat DataVault , på upp till 25 GB. Två senare varianter av CM-2 producerades också, den mindre CM-2a med antingen 4096 eller 8192 enkelbitars processorer, och den snabbare CM-200 .

Ljuspanelerna av FROSTBURG , en CM-5, visas på National Cryptologic Museum . Panelerna användes för att kontrollera användningen av bearbetningsnoderna och för att köra diagnostik.

På grund av sitt ursprung i AI-forskning påverkades mjukvaran för CM-1/2/200 enbitsprocessorn av programmeringsspråket Lisp och en version av Common Lisp , * Lisp (talat: Star-Lisp ), implementerades på CM-1. Andra tidiga språk var Karl Sims IK och Cliff Lassers URDU. Mycket systemprogramvara för CM-1/2 skrevs i *Lisp. Många applikationer för CM-2 skrevs dock i C* , en dataparallell superset av ANSI C .

Med CM-5 , som tillkännagavs 1991, bytte TMC från CM-2:ans hyperkubiska arkitektur med enkla processorer till en ny och annorlunda multipelinstruktionsarkitektur ( MIMD ) baserad på ett fettträdnätverk av reducerad instruktionsuppsättningsberäkning (RISC) SPARC- processorer. För att göra programmeringen enklare gjordes den för att simulera en SIMD- design. Den senare CM-5E ersätter SPARC-processorerna med snabbare SuperSPARC. En CM-5 var den snabbaste datorn i världen 1993 enligt TOP500 -listan, körde 1024 kärnor med Rpeak på 131,0 G FLOPS , och under flera år var många av de tio snabbaste datorerna CM-5.

Visuell design

Connection Machines var kända för sin slående visuella design. Designteamen CM-1 och CM-2 leddes av Tamiko Thiel . [ bättre källa behövs ] Den fysiska formen av CM-1, CM-2 och CM-200 chassit var en kub-av-kuber, som refererar till maskinens interna 12-dimensionella hyperkubnätverk, med de röda lysdioderna (lysdioder). ), som standard indikerar processorstatus, synlig genom dörrarna till varje kub.

Som standard, när en processor utför en instruktion, lyser dess lysdiod. I ett SIMD-program är målet att ha så många processorer som möjligt som arbetar med programmet samtidigt – vilket indikeras av att alla lysdioder lyser med fast sken. De som inte var bekanta med användningen av lysdioderna ville se lysdioderna blinka – eller till och med stava meddelanden till besökare. Resultatet är att färdiga program ofta har överflödiga operationer för att blinka lysdioderna.

CM-5, i planvy, hade en trappliknande form och hade även stora paneler med röda blinkande lysdioder. Den framstående skulptören-arkitekten Maya Lin bidrog till designen av CM-5.

Utställningar

Den allra första CM-1 visas permanent i Computer History Museum , Mountain View, Kalifornien, som också har två andra CM-1 och CM-5. Andra anslutningsmaskiner finns kvar i samlingarna av Museum of Modern Art New York och Living Computers: Museum + Labs Seattle (CM-2:or med LED-nät som simulerar processorstatuslysdioderna), och i Smithsonian Institution National Museum of American History , Computer Museum of America i Roswell, Georgia, och Svenska Nationalmuseet för vetenskap och teknik (Tekniska Museet) i Stockholm, Sverige.

Referenser i populärkultur

En CM-5 var med i filmen Jurassic Park i kontrollrummet för ön (istället för en Cray X-MP superdator som i romanen).

Stordatorerna i Fallout 3 inspirerades starkt av CM-5.

Cyberpunk 2077 har många CM-1/CM-2-stilenheter i olika delar av spelet.

Se även

Vidare läsning

  • Hillis, D. 1982 "Nya datorarkitekturer och deras relation till fysik eller varför CS inte är bra", Int J. Theoretical Physics 21 (3/4) 255-262.
  • Lewis W. Tucker, George G. Robertson , "Architecture and Applications of the Connection Machine," Computer, vol. 21, nr. 8, s. 26–38, augusti 1988.
  •   Arthur Trew och Greg Wilson (red.) (1991). Förr, nutid, parallell: En undersökning av tillgängliga parallella datorsystem . New 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 och Robert Zak. "Nätverksarkitekturen för anslutningsmaskinen CM-5". Proceedings från det fjärde årliga ACM-symposiet om parallella algoritmer och arkitekturer. 1992.
  • W. Daniel Hillis och Lewis W. Tucker. CM-5 Connection Machine: En skalbar superdator . I Communications of the ACM , vol. 36, nr 11 (november 1993).

externa länkar

Uppgifter
Föregås av

NEC SX-3/44 20,0 gigaflops


Världens mest kraftfulla superdator Thinking Machines CM-5/1024 juni 1993 		Efterträdde av

Numerisk vindtunnel 124.0 gigaflops

Hämtad från " https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Connection_Machine&oldid=1139074170 "