Наследие легендарных суперомпьютеров Сеймура Крэя
У каждого из нас в кармане есть что-то, похожее на суперкомпьютер. Бесконечное разнообразие приложений и возможностей доступно благодаря вычислительной мощности, не уступающей современным настольным компьютерам. Но стоит лишь задуматься о мощности настоящего суперкомпьютера, как внезапно смартфон меркнет по сравнению с ним. Вы можете обнаружить суперкомпьютеры, решающие серьезные задачи в таких областях, как:
квантовая механика;
прогнозирование погоды;
молекулярное моделирование;
нефте-газовая разведка;
физическое моделирование.
Идет ли речь об автомобилях, энергии, объяснении происхождения Вселенной, суперкомпьютеры, похоже, могут применяться в любых областях. В отличие от наших смартфонов и компьютеров, суперкомпьютеры оснащены десятками тысяч процессоров и тысячами гигабайт оперативной памяти. Их скорости измеряются не в привычных для вас гигагерцах. Скорость суперкомпьютера измеряется в том, сколько операций с плавающей точкой в секунду он способен выполнить. Эта величина называется «флопс» («flops»).
Непрерывное развитие суперкомпьютеров можно приписать одному человеку, которого многие называют отцом суперкомпьютеров – Сеймуру Крэю. Как сказал бывший технический директор компании «Hewlett-Packard»:
Кажется невозможным преувеличить его влияние на индустрию. Многое из того, что высокопроизводительные компьютеры так привычно делают сейчас, было на грани возможного, когда Сеймур строил их в своем воображении. Сеймур сочетал в себе скромность, преданность делу, гениальное видение и дух предпринимательства, что ставит его в пантеон великих изобретателей из любой области. Он сыграл не меньшую роль в развитии индустрии, чем Эдисон и Белл.
Ранние годы Сеймура
История Сеймура начинается так же, как история других именитых инженеров-электротехников. В юные годы он увлекался электроникой и говорил даже, что проводил столько времени в школьной электротехнической лаборатории, сколько было возможно. После окончания старшей школы Крэй применил свои природные таланты в электротехнике на службе во взводе связи армии США.
Первое путешествие в мир суперкомпьютеров Сеймур совершил в компании «Engineering Research Associates» («ERA»). Именно здесь он начал работать с множеством компьютерных технологий от вакуумных ламп до транзисторов и магнитных усилителей.
Дочь Крэя, Сюзан Крэй-Борман, запомнила своего отца сосредоточенным и одиноким человеком. Она часто заставала его над листом миллиметровой бумаги с хорошо заточенным карандашом в руке, когда тот работал над какой-то сложной инженерной задачей, уединившись в тихом месте. Коллеги описывали способность Сеймура знать момент достижения идеального баланса простоты конструкции и понимать, что именно в этот время необходимо остановиться.
Видео ниже дает прекрасное представление о вкладе, который сделал Сеймур и о его личности по рассказам семьи и коллег (на английском языке).
Работая в «ERA», Крэй пережил несколько смен руководства и слияний, и открыто заявлял о своем недовольстве корпоративной культурой. Позже он объединился с Уильямом С. Норрисом, основателем компании «ERA», и вместе они покинули компанию, чтобы основать фирму «Control Data Corporation» («CDC»).
Развитие суперкомпьютеров
В 1957 году Крэй со своей командой выпустил на рынок CDC 1604 – первый в мире суперкомпьютер, целиком построенный на транзисторах и работающий без использования вакуумных ламп. Через несколько лет Крэй представил CDC 6600. Эта вычислительная машина стоимостью 7 миллионов долларов рекламировала самую большую в мире тактовую частоту 100 наносекунд. Также это был первый суперкомпьютер, в котором для предотвращения перегрева компонентов использовался фреон. Позднее CDC выпустила другие серии успешных суперкомпьютеров, среди которых CDC 7600, выпущенный в 1968 году и CDC8600, увидевший свет в 1970 году.
В «CDC» Сеймур продолжал бороться со своими коллегами по бизнесу. Когда Уильям Норрис попросил Крэя представить пятилетний бизнес-план развития «CDC», тот ответил:
Цель на пять лет: построить самый большой компьютер в мире. Цель на один год: достичь одной пятой вышеозначенной цели
Ситуация накалилась, и Сеймур убедил Норриса перенести свою лабораторию на 100 миль от Миннеаполиса. Можно себе представить, какое сильное сосредоточение нужно было Крэю для выполнения творческой работы, раз ему мешала шумная атмосфера офиса.
В 1975 году Крэй решил основать новое предприятие – «Cray Research». Именно здесь Сеймур разработал Cray-1, который не был обычным суперкомпьютером. В этой машине все транзисторы были заменены интегральными схемами, а также впервые использовалась новая технология, которая называется «векторная обработка данных».
Векторная обработка данных главным образом давала возможность суперкомпьютеру Крэя выполнять инструкцию над одномерным массивом данных. Эта технология значительно ускоряла работу системы по сравнению с традиционными скалярными методами обработки данных, используемых в других суперкомпьютерах. Использование интегральных схем также позволило машине Крэя достичь скорости 136 мегафлопс.
Что действительно замечательно в Cray-1, так это не только его головокружительная скорость, но и элегантный дизайн.
Посмотрите на большинство компьютеров, и вы увидите банальный набор черных и белых ящиков. Крэй хотел, чтобы его Cray-1 был совершенно другим. Поэтому он сконструировал суперкомпьютер в форме буквы «С». Суперкомпьютер похож на какой-то предмет из сериала «Звездный путь».
Такую форму Cray-1 получил не только для достижения рекламных целей. Его уникальная конфигурация позволяла устанавливать модули, критичные к скорости, ближе друг к другу, при этом их разъемы на платах соединялись более короткими проводами. Как мы сейчас знаем, более короткие провода дают возможность ускорить прохождение электрических сигналов.
Вокруг суперкомпьютера была подушка, внутри которой содержались блоки питания и кондиционирования. Подушка не просто была вместилищем устройств, она также делала обслуживание машины специалистами по обслуживанию максимально удобным. Сеймур сконструировал не только суперкомпьютер, но и все физические ощущения с ним связанные. Когда в 1977 году Cray-1 был выпущен на рынок по цене 8,8 миллионов долларов, он получил прозвище «Самый дорогой в мире диван для двоих».
Почти во всех суперкомпьютерах Крэя встречается множество финальных штрихов, к которым приложил свою руку автор. Например CDC 7600, показанный на рисунке ниже, имел синие стеклянные двери и отделку деревом грецкого ореха. Уникальное сочетание космических характеристик и уникальной эстетики в суперкомпьютерах Сэймура сделало их произведением инженерного искусства.
Cray-1 был коммерчески успешным, и в течение двух последующих десятилетий Сеймур продолжил активно работать над усовершенствованиями в области суперкомпьютеров. В 1985 году компания «Cray Research» выпустила «Cray-2». В этом «звере» печатные платы упакованы так плотно друг к другу, что для предотвращения их перегрева потребовался жидкое вещество под названием «Fluorinert». Кроме того, этот суперкомпьютер первым преодолел полок в один гигафлопс, достигнув скорости 1,9 гигафлопс.
Сеймур сохранил свою страсть к разработке суперкомпьютеров, сконструировав Cray-3, который так и не добился коммерческого успеха. Это могло быть связано с экспериментами Сеймура с микросхемами на основе арсенида галлия вместо кремния, и сопутствующими проблемами. После провала Cray-3, в 1989 году Сеймур основал компанию «Cray Computer Corporation» («CCC»). Именно здесь он проводил время за закрытыми дверями, работая над Cray-4, который так и не увидел свет.
К сожалению, 5 октября 1996 года Сеймур скончался от травм, полученных в автомобильной аварии.
Легендарное наследие
В мире суперкомпьютеров Сеймур Крэй был ни кем иным, как изобретателем. Его разработки помогли продвинуть индустрию вперед, а сам он всегда оставался сосредоточенным на решении инженерных задач максимально простым способом. Благодаря уникальному сочетанию плотно упакованных компонентов и неповторимого эстетичного дизайна, суперкомпьютеры Крэя опередили свое время.
Суперкомпьютеры, разработанные Сеймуром Крэем, по-прежнему возглавляют список самых мощных суперкомпьютеров. Наследие этого человека не потеряно для истории. В 1997 году IEEE (Институт инженеров электротехники и электроники) учредил премию Сеймура Крэя (Seymour Cray Computer Engineering Award) в знак признания инновационного вклада в высокопроизводительные вычисления.
Давайте продолжим развивать его достижения!