超級(jí)計(jì)算機(jī)歷史

我們的口袋里似乎都有超級(jí)計(jì)算機(jī)。具有與當(dāng)今臺(tái)式機(jī)相匹配的計(jì)算能力的無(wú)窮無(wú)盡的應(yīng)用程序和體驗(yàn)。但是考慮一下真正的超級(jí)計(jì)算機(jī)的強(qiáng)大功能，與此相比，智能手機(jī)突然就相形見絀了。您可以找到解決以下領(lǐng)域一些嚴(yán)重問(wèn)題的超級(jí)計(jì)算機(jī)：

• 量子力學(xué)

• 天氣預(yù)報(bào)

• 分子建模

• 石油和天然氣勘探

• 物理模擬

無(wú)論是用于汽車、能源，還是解釋我們宇宙的起源，超級(jí)計(jì)算機(jī)似乎都能做到。與我們的智能手機(jī)和計(jì)算機(jī)不同，超級(jí)計(jì)算機(jī)由數(shù)萬(wàn)個(gè) CPU 和數(shù)千 GB 的 RAM 組成。所有這些速度都不是以典型的千兆赫來(lái)衡量的。超級(jí)計(jì)算機(jī)通過(guò)每秒可以執(zhí)行多少次浮點(diǎn)運(yùn)算來(lái)衡量，稱為觸發(fā)器。

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超級(jí)計(jì)算機(jī)的持續(xù)進(jìn)步可以歸功于一位被許多人認(rèn)為是超級(jí)計(jì)算機(jī)之父的人，西摩·克雷。正如惠普前首席技術(shù)官 Joel Birnbaum 所說(shuō)：

“似乎不可能夸大他對(duì)行業(yè)的影響；當(dāng) Seymour 設(shè)想它們時(shí)，高性能計(jì)算機(jī)現(xiàn)在經(jīng)常做的許多事情都處于最可信的邊緣。Seymour 將謙虛、奉獻(xiàn)和才華與遠(yuǎn)見和企業(yè)家精神相結(jié)合，使他在任何領(lǐng)域的偉****明家中居于高位。他在創(chuàng)造產(chǎn)業(yè)方面與愛(ài)迪生和貝爾并駕齊驅(qū)。”

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Seymour 的故事開始于許多其他著名的電氣工程師。他從小就對(duì)電子產(chǎn)品著迷，Cray 說(shuō)他在學(xué)校的電氣工程實(shí)驗(yàn)室度過(guò)了盡可能多的時(shí)間。高中畢業(yè)后，克雷利用他在美國(guó)陸軍電氣工程方面的天賦作為通信排的一員。

Seymour 的第一次超級(jí)計(jì)算之旅始于 Engineering Research Associates (ERA)。正是在這里，他開始研究各種計(jì)算機(jī)技術(shù)，從真空管到晶體管和磁放大器。

Cray 的女兒 Susan Cray-Borman 記得她的父親是一個(gè)非常專注和孤獨(dú)的人。她經(jīng)常發(fā)現(xiàn)他用削尖的鉛筆在一張方格紙上盤旋，在安靜的空間里解決一些具有挑戰(zhàn)性的工程問(wèn)題。其他同事描述了 Seymour 的聰明才智，他知道什么時(shí)候已經(jīng)達(dá)到了設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單性的完美平衡，并且知道在哪里停下來(lái)。

下面的視頻從家人和同事那里很好地了解了西摩的貢獻(xiàn)和個(gè)性：

克雷在 ERA 期間經(jīng)歷了幾次管理過(guò)渡和合并，并直言不諱地表達(dá)了他對(duì)企業(yè)文化的不滿。后來(lái)，他與 ERA 的創(chuàng)始人 William C. Norris 合作，兩人離開公司成立了 Control Data Corporation (CDC)。

1957 年，Cray 和他的團(tuán)隊(duì)發(fā)布了 CDC 1604，這是世界上第一臺(tái)完全晶體管化的超級(jí)計(jì)算機(jī)，無(wú)需真空管即可工作。幾年后，Cray 推出了 CDC 6600。這臺(tái)價(jià)值 700 萬(wàn)美元的機(jī)器吹捧了世界上最快的時(shí)鐘速度，即 100 納秒。它也是第一臺(tái)使用氟利昂防止其電子元件過(guò)熱的超級(jí)計(jì)算機(jī)。CDC 后來(lái)又發(fā)布了一系列成功的超級(jí)計(jì)算機(jī)，包括 1968 年的 CDC 7600 和 1970 年的 CDC 8600。

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在 CDC，西摩繼續(xù)與他的商業(yè)伙伴斗爭(zhēng)。當(dāng)威廉·諾里斯向克雷詢問(wèn) CDC 的五年商業(yè)計(jì)劃時(shí)，他回答說(shuō)：

“五年目標(biāo)：建造世界上最大的計(jì)算機(jī)。一年目標(biāo)：實(shí)現(xiàn)上述五分之一。”

情況升級(jí)到西摩說(shuō)服諾里斯將他的實(shí)驗(yàn)室搬遷到 100 多英里外的明尼阿波利斯?？梢韵胂螅死自谂c繁忙的辦公環(huán)境相沖突的創(chuàng)造性工作中所需要的高度專注。

Cray 決定在 1975 年開始新的商業(yè)冒險(xiǎn)，Cray Research。正是在這里，Seymour 開發(fā)了 Cray-1，這不是普通的超級(jí)計(jì)算機(jī)。這臺(tái)機(jī)器完全用集成電路代替了晶體管，還引入了一種叫做矢量處理的新技術(shù)。

矢量處理基本上允許 Cray 的超級(jí)計(jì)算機(jī)執(zhí)行對(duì)一維數(shù)據(jù)數(shù)組進(jìn)行操作的指令集。與其他超級(jí)計(jì)算機(jī)中使用的傳統(tǒng)標(biāo)量處理技術(shù)相比，該技術(shù)提高了系統(tǒng)性能。集成電路的使用還使 Cray 的機(jī)器達(dá)到了 136 兆浮點(diǎn)的速度。

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Cray-1 的真正非凡之處不僅在于其驚人的速度，還在于其優(yōu)雅的設(shè)計(jì)。

查看大多數(shù)計(jì)算機(jī)，您會(huì)看到黑白框的平淡變化。Cray 想用 Cray-1 做一些不同的事情，所以他將他的超級(jí)計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)成字母 C 的形狀。它看起來(lái)像是《星際迷航》一集中的東西。

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Cray-1 的形狀不僅僅是為了品牌目的。這種獨(dú)特的配置允許速度相關(guān)的模塊安裝得更近，電線長(zhǎng)度更短。眾所周知，較短的導(dǎo)線長(zhǎng)度會(huì)導(dǎo)致電信號(hào)的傳輸時(shí)間更快。

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超級(jí)計(jì)算機(jī)周圍還有一個(gè)墊子，里面裝有電源和空調(diào)單元。這個(gè)墊子不僅可以容納硬件，還可以讓維修技術(shù)人員在維修機(jī)器時(shí)盡可能舒適。Seymour 不僅設(shè)計(jì)了一臺(tái)超級(jí)計(jì)算機(jī)，還設(shè)計(jì)了一種完整的物理體驗(yàn)。當(dāng) Cray-1 于 1977 年以 880 萬(wàn)美元的價(jià)格發(fā)布時(shí)，它贏得了“世界上最昂貴的雙人沙發(fā)”的綽號(hào)。

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克雷幾乎在他的所有超級(jí)計(jì)算機(jī)中都引入了許多其他細(xì)微的改進(jìn)。例如，下圖所示的 CDC 7600 采用藍(lán)色玻璃門和胡桃木裝飾。Seymour 將出色的性能和獨(dú)特的美學(xué)獨(dú)特地結(jié)合起來(lái)，使他的超級(jí)計(jì)算機(jī)成為工程藝術(shù)的杰作。

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Cray-1 在商業(yè)上取得了成功，Seymour 在接下來(lái)的二十年里繼續(xù)推動(dòng)超級(jí)計(jì)算領(lǐng)域的進(jìn)步。1985 年，Cray Research 發(fā)布了 Cray-2。這種野獸將組件緊密地包裝在一起，以至于需要液體 Fluorinert 來(lái)防止組件過(guò)熱。它也是第一臺(tái)打破 gigaflops 上限的超級(jí)計(jì)算機(jī)，速度達(dá)到 1.9 gigaflops。

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Seymour 將繼續(xù)他對(duì) Cray-3 超級(jí)計(jì)算機(jī)開發(fā)的熱情，而 Cray-3 從未看到它所尋求的商業(yè)成功。這可能是由于 Seymour 使用砷化鎵處理芯片代替硅的實(shí)驗(yàn)。在 Cray 3 失敗后，Seymour 于 1989 年成立了 Cray Computer Corporation (CCC)。正是在這里，他閉門造車，開發(fā) Cray 4，但它從未出現(xiàn)過(guò)。

可悲的是，1996 年 10 月 5 日，西摩因車禍?zhǔn)軅ナ馈?/span>

Seymour Cray 是超級(jí)計(jì)算機(jī)領(lǐng)域的創(chuàng)新者。他的發(fā)展幫助推動(dòng)了行業(yè)向前發(fā)展，他始終專注于以最簡(jiǎn)單的方式解決工程問(wèn)題。憑借密集組件和獨(dú)特美學(xué)設(shè)計(jì)的獨(dú)特組合，Cray 超級(jí)計(jì)算機(jī)遠(yuǎn)遠(yuǎn)領(lǐng)先于他們的時(shí)代。

Seymour 的超級(jí)計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)仍然位居最強(qiáng)大超級(jí)計(jì)算機(jī)的榜首，而這個(gè)人的遺產(chǎn)并沒(méi)有被歷史遺忘。1997 年，IEEE 設(shè)立了 Seymour Cray 計(jì)算機(jī)工程獎(jiǎng)，以表彰對(duì)高性能計(jì)算的創(chuàng)新貢獻(xiàn)。愿我們繼續(xù)在他的成就基礎(chǔ)上再接再厲！

追隨這位強(qiáng)大工程師的腳步，