cqsf | 科技日历丨全世界400多台超级计算机,220台出自这家传奇公司

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1985年12月4日,CrayX-MP/48超级计算机在美国加州圣地亚哥超级计算机中心开始运行。这台价值1500万美元的超级计算机可以处理每秒400兆次浮点运算(每个处理器200次)。CrayX-MP是由克雷研究所(CrayResearch)设计

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  1985年12月4日,Cray X-MP/48超级计算机在美国加州圣地亚哥超级计算机中心开始运行。这台价值1500万美元的超级计算机可以处理每秒400兆次浮点运算(每个处理器200次)。

  Cray X-MP是由克雷研究所(Cray Research)设计、制造和销售的超级计算机系列。这是该公司的第一台共享内存并行向量处理器计算机。它是1982年“大获全胜”的Cray-1(1976年制造)的继承者,也是1983-1985年期间,世界上最快的计算机。

  说到这儿,就不得不了解一下传奇的克雷研究所及其背后创立者超级计算机之父西摩·克雷(Seymour Cray)。

  西摩·克雷出生于1925年9月28日,1996年10月5日车祸去世,是美国电气工程师和超级计算机架构师,他设计了几十年来世界上速度最快的一系列计算机,并创建了克雷研究所,制造了许多这样的机器。有着“超级计算机之父”美誉的克雷被认为是超级计算机产业的缔造者。

  时任惠普首席技术官的乔尔·S·伯恩鲍姆这样评价他:“他对这个行业的影响怎么夸都不为过;在克雷的设想中,许多高性能计算机现在经常做的事情在可信度上处于最边缘。”时任伊利诺伊大学国家超级计算应用中心主任的拉里·斯马尔说,克雷是“超级计算行业的托马斯·爱迪生”。

  克雷1925年出生于威斯康星州的Chippewa Falls,父亲是一位土木工程师,耳濡目染之下培养了克雷对科学和工程的兴趣。克雷年仅10岁时就显示出了天赋,利用安装组件制造出一种装置,把穿孔纸带转换成摩尔斯电码信号。

  1943年,克雷从Chippewa Falls高中毕业,之后参加了第二次世界大战,成为一名无线电报务员。一开始在欧洲战场,随后转到太平洋战区,在那里他致力于破译日本海军密码。战争结束后,他在明尼苏达大学获得电气工程理学学士学位,1949年毕业,1951年获得应用数学理学硕士学位。

  1951年,克雷加入明尼苏达州圣保罗的工程研究协会(ERA)。ERA前身是美国海军的一个实验室,曾制造过密码破译机器,后来被引入了计算机技术。在设计了第一款商业上成功的科学计算机ERA 1103之后,克雷很快被发现是数字计算机技术方面的专家。他对超级计算机的研究为他赢得了“Chippewa Falls巫师”的绰号。

  上世纪50年代初,ERA被雷明顿·兰德(Remington Rand)收购,随后又被斯佩里公司(Sperry Corporation)收购。在新成立的斯佩里·兰德公司,ERA成为其UNIVAC分部的“科学计算”部门。

  ERA的易主让克雷感到不满,于是在1957年,与朋友成立了一家新公司——控制数据公司(Control Data Corporation)。1960年,克雷完成了CDC 1604的设计,这是一个改进的低成本ERA 1103,在其价格范围内有令人印象深刻的表现。当CDC 1604在1960年开始交付给客户时,克雷已经开始设计其他的电脑了。

  克雷首先设计了一个升级版本(CDC 3000系列),但是公司管理层希望这些机器针对普通客户的“业务和商业”进行数据处理。克雷不喜欢在这种“普通”的机器上浪费气力,他的愿望是“生产世界上最大的(最快的)计算机”。在完成了CDC 3000系列的一些基本设计工作后,克雷把它交给了其他人,继续研究CDC 6600。

  尽管在硬件方面,6600并不处于领先地位,克雷在机器的设计上投入了相当大的心血,试图使它运行得尽可能快。与大多数高端项目不同的是,克雷意识到,除了简单的处理器速度之外,还有更多的性能要求,I/O带宽也必须最大化,以避免“饿死”处理器来处理数据。他后来指出,“任何人都可以构建一个快速的CPU。关键是要建立一个快速的系统。”

  6600是第一台商用超级计算机,远远超过了当时可用的所有计算机。虽然价格昂贵,但对于那些需要速度绝对最快的计算机的人来说,市场上没有其他东西可以与之竞争。当其他公司(即IBM)试图创建具有类似性能的机器时,他们却失败了(IBM 7030 Stretch)。

  不过,克雷在CDC待得越来越不开心,管理层时不时的干预让他恼火不已,他只想要一个绝对安静的工作环境,一定的研究资金,但管理层越来越把他当做销售工具,介绍给潜在客户。为此,克雷不惜搬到圣保罗,而管理层也作出让步,在他的家乡给他建立一个新的实验室,名为Chippewa Lab。

  Chippewa Lab是在在6600项目的中期建立的,在6600发货后,后续的CDC 7600系统就是新实验室全力开发的下一产品,提供的峰值计算速度是6600的10倍。尽管6600和7600在最后取得了巨大的成功,但这两个项目在设计过程中几乎让公司破产。8600遇到了困难,但公司不愿冒险,克雷最终决定,唯一的解决办法是重新开始,离开CDC。

  克雷再一次把研究中心设立在自己家乡,业务总部设在明尼阿波利斯。起初,对于新公司究竟应该做些什么还存在一些疑问。考虑到规模庞大的CDC都无法支持一台以上的电脑研究,克雷似乎没有办法负担得起开发一台新电脑的费用。

  但是,在资本市场,克雷就是一道金子招牌!当负责融资的总裁前往华尔街寻找种子资金时,他惊讶地发现克雷的名声十分响亮。金融界非但没有在市场上扮演某种角色,反而非常愿意为克雷提供开发新机器所需的全部资金。

  经过几年的努力,克雷研究所的第一个产品是1976年发布的Cray -1。与早期的Cray设计一样,Cray-1确保了整个计算机的速度,而不仅仅是处理器。当它发布的时候,在速度上轻松地击败了几乎所有的机器,包括CDC当年舍弃克雷一味坚持的STAR-100。唯一能够在同一级别上运行的机器是ILLIAC IV,这是一种专门的一次性机器,除了在非常特定的任务上,它很少能达到最高性能。一般来说,Cray-1的性能远远超过市场上的任何一种。

  序列号001的系统在1976年借给了洛斯阿拉莫斯国家实验室,那年夏天第一个完整的系统以880万美元的价格卖给了国家大气研究中心(NCAR)。克雷研究所早期估计表明,可能会出售十几台这样的机器。虽然最终,只有80多台Cray -1被售出,但仍赚了不少钱。

  但后续的成功并不容易。当克雷在攻克Cray-2时,其他团队推出了双处理器的Cray X-MP,这是另一个巨大的成功,后来又推出了四处理器的X-MP。当经过6年的开发,Cray-2最终发布时,它的速度只比X-MP略快,因此销量要小得多。Cray-2的运行频率为250兆赫,管道非常深,这使得它比短管X-MP更难编写代码。

  随着Cray-3项目的启动,克雷发现自己又一次被日常琐事“打扰”。为了专注于设计,克雷在1980年辞去了克雷研究所CEO一职,成为一个独立的承包商。1988年,他将Cray 3项目从Chippewa Falls搬到了科罗拉多州斯普林斯的一个实验室。

  克雷决定分拆科罗拉多斯普林斯实验室,成立克雷计算机公司。这个新实体带走了Cray-3项目。然而Cray-3却是克雷遭遇的第三个次失败。1995年,Cray-3销售停滞,当年3月24日,公司申请破产保护。

  克雷一直抵制针对高速计算的大规模并行解决方案,给出了各种各样的理由,说它永远无法像一个非常快的处理器那样工作。他有一句名言:“如果你在耕地,你会选择哪一个:两头强壮的公牛还是1024只鸡?”

  不甘心的克雷成立了一家新公司SRC Computers,打算重新再来,并开始设计自己的大型并行计算机。新的设计集中在通信和内存性能上,这是许多并行设计的瓶颈。然而,不幸的是,克雷因一场车祸去世,而这时他的设计才刚刚开始。

  时至今日,全世界400多台超级计算机中,有220台出自克雷公司。美国国防部称他为“美国民族的智多星”。但克雷幽默地说:“我只是一名制冷专家。”因为超级计算机的难题就是冷却。

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关于作者: zhaosf

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