CDC 7600

CDC 7600是Seymour Cray设计的CDC 6600的继任者，将Control Data在超级计算机领域的主导地位延续到了1970年代。7600的运行频率为36.4MHz（27.5ns时钟周期），有一个65K字的主存储器（字数为60位），使用磁芯和可变大小（最高512K字）的二级存储器（取决于现场）。它的速度一般是CDC 6600的10倍，在手工编译的代码上可以提供大约10 MFLOPS，峰值为36 MFLOPS。此外，在1970年初的基准测试中，它被证明比它的竞争对手IBM System/360，195型略快。当该系统在1967年发布时，它的基本配置售价约为500万美元，随着选项和功能的增加，售价也xxx增加。

除了广泛的流水线之外，7600/的显著先进贡献之一是物理C型，它既减少了地面空间，又通过减少信号所需的传输距离而极大地提高了性能。

随着6600接近生产质量，Cray对它失去了兴趣，转而设计其替代品。在20世纪60年代末，制造一台速度更快的机器并不困难；集成电路的引入使元件的包装更加密集，反过来也使时钟速度更高。随着生产工艺和质量的提高，晶体管的总体速度也在不断提高。这些改进可望使机器的速度提高一倍，也许是五倍之多。然而，与6600的设计一样，Cray为自己设定的目标是生产一台性能为10倍的机器。

6600比同时代的机器快得多的原因之一是，它有多个功能单元，可以并行操作。例如，该机器可以在进行两个数字的加法运算的同时，进行另外两个数字的乘法运算。然而，任何给定的指令都必须在单元中完成其行程，然后才能将下一个指令输入其中，这在调度系统耗尽指令时造成了瓶颈。增加更多的功能单元并不能提高性能，除非调度器也有很大的改进，特别是允许它有更多的内存，所以它可以通过更多的指令来寻找可以输入并行单元的指令。这似乎是一个主要问题。

为了解决这个问题，Cray转向了指令流水线的概念。每个功能单元由几个部分组成，依次操作，例如，一个加法单元可能有专门的电路从内存中检索操作数，然后是实际的数学单元，最后是另一个将结果送回内存。在任何给定的情况下，只有单元的一个部分是活动的，而其他部分则在等待轮到它们。流水线通过在xxx条指令完成之前输入下一条指令来改善这一状况，利用空闲时间。例如，当一条指令被加在一起时，下一条加法指令的操作数可以被取走。这样，一旦当前指令完成并移至输出电路，下一个加法的操作数就已经在等待被添加。通过这种方式，每个功能单元和整个机器都是并行工作的。性能的提高一般取决于该单元完成的步骤数量。例如，6600/的乘法单元需要10个周期才能完成一条指令，因此，通过管道化单元，可望获得约10倍的速度。

然而，事情绝非如此简单。管道化要求单元的内部结构能够有效地分离，使每一步操作都在完全独立的电路上运行。这在现实世界中很少能够实现。尽管如此，在7600上使用流水线比6600的性能提高了约3倍。要实现其余的目标，机器必须以更快的速度运行，现在使用新的晶体管设计是可能的。然而，由于信号在机器各部分之间移动所需的时间，对性能有一个物理限制，而这又是由机器的物理尺寸决定的。一如既往，Cray的设计工作在这个问题上花费了相当大的精力，从而允许更高的工作频率。对于7600，每个电路模块实际上由多达六块印刷电路板组成，每一块都塞满了超小型的电阻、二极管和晶体管。这六块电路板被堆积起来，然后沿着它们的边缘相互连接，形成一个非常紧凑的、但基本上不可修复的模块。