Cray-2
编辑Cray-2是由Cray Research公司于1985年开始制造的带有四个矢量处理器的超级计算机。它的峰值性能为1.9GFLOPS,发布时是世界上最快的机器,取代了Cray X-MP的位置。反过来,它又在1988年被Cray Y-MP取代。
Cray-2是Seymour Cray设计的xxx个成功使用多个CPU的机器。1970年代初,CDC 8600曾尝试过这一做法,但当时的射极耦合逻辑(ECL)晶体管太难封装成一台工作机器。Cray-2通过使用ECL集成电路解决了这一问题,将它们包装在一个新颖的三维布线中,xxx增加了电路密度。
密集的封装和由此产生的热负荷是Cray-2的一个主要问题。这个问题以一种独特的方式得到了解决,即在压力下迫使电惰性氟化氢液体通过电路,然后在处理器箱外冷却。这种独特的瀑布式冷却器系统在公众眼中代表了高性能计算,并在许多宣传片中出现,在一段时间内还被作为电影道具。
与最初的Cray-1不同,Cray-2难以提供峰值性能。该公司的其他机器,如X-MP和Y-MP,在很大程度上超过了Cray-2的销量。当Cray开始开发Cray-3时,该公司选择开发Cray C90系列来代替。这与开发8600时发生的事件顺序相同,和那个案例一样,Cray离开了公司。
最初的设计
编辑随着他著名的Cray-1的成功推出,Seymour Cray转向了其后续产品的设计。到1979年,他已经厌倦了现在这个大公司的管理干扰,像过去一样,他决定辞去管理职务,并转而组建一个新的实验室。正如他最初从明尼苏达州明尼阿波利斯的控制数据总部搬到威斯康星州的奇佩瓦瀑布一样,Cray管理层理解他的需求,支持他搬到科罗拉多州博尔德的新实验室。在这些新的Cray实验室作为独立顾问工作,从1980年开始,他组建了一个团队,开始了全新的设计。这个实验室后来关闭了,十年后,在科罗拉多斯普林斯的一个新的设施将开放。
Cray之前用三个同时进行的进步来解决提高速度的问题:更多的功能单元使系统具有更高的并行性,更紧密的封装以减少信号延迟,更快的组件使时钟速度更高。这种设计的典型例子是CDC 8600,它将四个基于ECL逻辑的类似CDC 7600的机器装入一个1×1米的圆柱体中,并以8ns的周期速度(125MHz)运行。不幸的是,为实现这一周期时间所需的密度导致了该机器的衰落。里面的电路板是密密麻麻的,由于即使一个晶体管出现故障也会导致整个模块失效,把更多的晶体管装在卡上,xxx增加了故障的机会。冷却密密麻麻的单个元件也是一个重大挑战。
解决这个问题的一个办法是使用集成电路(IC)而不是单个元件,这也是大多数计算机供应商已经开始采用的办法。每个集成电路包括从一个模块中选择的元件,通过自动构建过程预先连接成一个电路。如果一个集成电路不工作,就会尝试另一个。在设计8600时,简单的基于MOSFET的技术并没有提供Cray所需要的速度。然而,到1970年代中期,不懈的改进改变了情况,Cray-1已经能够使用较新的IC,并且仍然以可敬的12.5 ns(80 MHz)的速度运行。事实上,Cray-1实际上比8600快一些,因为由于ICs的体积小,它在系统中装了相当多的逻辑。
尽管IC设计不断改进,但IC的物理尺寸主要受制于机械限制;所产生的组件必须足够大,以便焊接到系统中。正如微处理器设计的快速改进所显示的那样,密度的大幅改进是可能的,但对于Cray使用的IC类型,即代表一个完整电路的非常小的部分,设计已经达到了顶峰。为了使性能比Cray-1再提高10倍,也就是Cray的目标,机器将不得不变得更加复杂。因此,他再次转向类似8600的解决方案,通过增加密度将时钟速度提高一倍,在基本系统中增加更多的这些小型处理器,然后尝试处理机器的散热问题。
另一个设计问题是处理器和主存储器之间的性能差距越来越大。在CDC 6600时代,内存的运行速度与处理器相同,主要问题是将数据输入内存。Cray通过在系统中增加10台较小的计算机来解决这个问题,使他们能够
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