[{"@context":"http:\/\/schema.org\/","@type":"BlogPosting","@id":"https:\/\/wiki.edu.vn\/wiki20\/2020\/12\/31\/cray-2-wikipedia\/#BlogPosting","mainEntityOfPage":"https:\/\/wiki.edu.vn\/wiki20\/2020\/12\/31\/cray-2-wikipedia\/","headline":"Cray-2 – Wikipedia","name":"Cray-2 – Wikipedia","description":"before-content-x4 Ein Cray-2 und sein Fluorinert-k\u00fchlender “Wasserfall”, fr\u00fcher Seriennummer 2101, das einzige 8-Prozessor-System, das jemals f\u00fcr NERSC hergestellt wurde Ein","datePublished":"2020-12-31","dateModified":"2020-12-31","author":{"@type":"Person","@id":"https:\/\/wiki.edu.vn\/wiki20\/author\/lordneo\/#Person","name":"lordneo","url":"https:\/\/wiki.edu.vn\/wiki20\/author\/lordneo\/","image":{"@type":"ImageObject","@id":"https:\/\/secure.gravatar.com\/avatar\/44a4cee54c4c053e967fe3e7d054edd4?s=96&d=mm&r=g","url":"https:\/\/secure.gravatar.com\/avatar\/44a4cee54c4c053e967fe3e7d054edd4?s=96&d=mm&r=g","height":96,"width":96}},"publisher":{"@type":"Organization","name":"Enzyklop\u00e4die","logo":{"@type":"ImageObject","@id":"https:\/\/wiki.edu.vn\/wiki4\/wp-content\/uploads\/2023\/08\/download.jpg","url":"https:\/\/wiki.edu.vn\/wiki4\/wp-content\/uploads\/2023\/08\/download.jpg","width":600,"height":60}},"image":{"@type":"ImageObject","@id":"https:\/\/upload.wikimedia.org\/wikipedia\/commons\/thumb\/8\/81\/Cray2.jpg\/220px-Cray2.jpg","url":"https:\/\/upload.wikimedia.org\/wikipedia\/commons\/thumb\/8\/81\/Cray2.jpg\/220px-Cray2.jpg","height":"165","width":"220"},"url":"https:\/\/wiki.edu.vn\/wiki20\/2020\/12\/31\/cray-2-wikipedia\/","wordCount":3281,"articleBody":"     (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});before-content-x4  Ein Cray-2 und sein Fluorinert-k\u00fchlender “Wasserfall”, fr\u00fcher Seriennummer 2101, das einzige 8-Prozessor-System, das jemals f\u00fcr NERSC hergestellt wurde  Ein Cray-2 der NASA      Detail des oberen Teils des Cray-2  Das Cray-2 ist ein Supercomputer mit vier Vektorprozessoren, die ab 1985 von Cray Research hergestellt wurden. Mit einer Spitzenleistung von 1,9 GFLOPS war es die schnellste Maschine der Welt, als es ver\u00f6ffentlicht wurde, und ersetzte an dieser Stelle den Cray X-MP.  Es wurde seinerseits 1988 an dieser Stelle durch den Cray Y-MP ersetzt.    Der Cray-2 war das erste Design von Seymour Cray, bei dem mehrere CPUs erfolgreich eingesetzt wurden.  Dies war in den fr\u00fchen 1970er Jahren im CDC 8600 versucht worden, aber die Emitter-Coupled-Logic (ECL) -Transistoren der damaligen Zeit waren zu schwierig, um sie in eine Arbeitsmaschine zu packen.  Der Cray-2 hat dies durch die Verwendung von integrierten ECL-Schaltkreisen behoben und diese in eine neuartige 3D-Verkabelung gepackt, die die Schaltkreisdichte erheblich erh\u00f6ht.Die dichte Verpackung und die daraus resultierenden W\u00e4rmebelastungen waren ein Hauptproblem f\u00fcr den Cray-2.  Dies wurde auf einzigartige Weise gel\u00f6st, indem die elektrisch inerte Fluorinert-Fl\u00fcssigkeit unter Druck durch die Schaltung gedr\u00fcckt und dann au\u00dferhalb der Prozessorkiste gek\u00fchlt wurde.  Das einzigartige “Wasserfall” -K\u00fchlersystem stellte das Hochleistungsrechnen in der \u00d6ffentlichkeit dar und wurde f\u00fcr einige Zeit in vielen Informationsfilmen und als Filmrequisite gefunden.Im Gegensatz zum urspr\u00fcnglichen Cray-1 hatte der Cray-2 Schwierigkeiten, Spitzenleistungen zu erbringen.  Andere Maschinen des Unternehmens, wie der X-MP und der Y-MP, verkauften den Cray-2 deutlich.  Als Cray mit der Entwicklung des Cray-3 begann, entschied sich das Unternehmen stattdessen f\u00fcr die Entwicklung der Cray C90-Serie.  Dies ist die gleiche Abfolge von Ereignissen, die bei der Entwicklung des 8600 aufgetreten sind, und wie in diesem Fall hat Cray das Unternehmen verlassen.Table of Contents  Ersten Entwurf[edit]Verpackte Leiterplatten und neue Designideen[edit]Verwendungen und Nachfolger[edit]Vergleich mit sp\u00e4teren Computern[edit]Siehe auch[edit]Verweise[edit]Externe Links[edit]Ersten Entwurf[edit]Mit dem erfolgreichen Start seines ber\u00fchmten Cray-1 wandte sich Seymour Cray dem Design seines Nachfolgers zu.  1979 hatte er genug von Managementunterbrechungen in einem gro\u00dfen Unternehmen und beschloss, wie in der Vergangenheit, sein Managementamt niederzulegen und ein neues Labor zu gr\u00fcnden.  Wie bei seinem urspr\u00fcnglichen Umzug nach Chippewa Falls, Wisconsin, vom Control Data HQ in Minneapolis, Minnesota, verstand das Cray-Management seine Bed\u00fcrfnisse und unterst\u00fctzte seinen Umzug in ein neues Labor in Boulder, Colorado.  Als unabh\u00e4ngiger Berater bei diesen neuen Cray Labs stellte er ab 1980 ein Team zusammen und begann mit einem v\u00f6llig neuen Design.  Dieses Labor w\u00fcrde sp\u00e4ter geschlossen und ein Jahrzehnt sp\u00e4ter w\u00fcrde eine neue Einrichtung in Colorado Springs er\u00f6ffnet.Cray hatte zuvor das Problem der h\u00f6heren Geschwindigkeit mit drei gleichzeitigen Fortschritten angegriffen: mehr funktionale Einheiten, um dem System eine h\u00f6here Parallelit\u00e4t zu verleihen, eine engere Verpackung, um Signalverz\u00f6gerungen zu verringern, und schnellere Komponenten, um eine h\u00f6here Taktrate zu erm\u00f6glichen.  Das klassische Beispiel f\u00fcr dieses Design ist der CDC 8600, der vier CDC 7600-\u00e4hnliche Maschinen basierend auf ECL-Logik in einen 1 \u00d7 1-Meter-Zylinder packte und sie mit einer Zyklusgeschwindigkeit von 8 ns (125 MHz) betrieb.  Leider f\u00fchrte die zur Erreichung dieser Zykluszeit erforderliche Dichte zum Ausfall der Maschine.  Die Leiterplatten im Inneren waren dicht gepackt, und da selbst ein einzelner fehlerhafter Transistor zum Ausfall eines gesamten Moduls f\u00fchren w\u00fcrde, erh\u00f6hte das Packen weiterer Leiterplatten auf die Karten die Ausfallwahrscheinlichkeit erheblich.  Die K\u00fchlung der dicht gepackten Einzelkomponenten war ebenfalls eine gro\u00dfe Herausforderung.Eine L\u00f6sung f\u00fcr dieses Problem, zu der die meisten Computerhersteller bereits gewechselt waren, bestand darin, integrierte Schaltkreise (ICs) anstelle einzelner Komponenten zu verwenden.  Jeder IC enthielt eine Auswahl von Komponenten aus einem Modul, das durch den automatisierten Konstruktionsprozess in eine Schaltung vorverdrahtet wurde.  Wenn ein IC nicht funktioniert, wird ein anderer ausprobiert.  Zu der Zeit, als der 8600 entworfen wurde, bot die einfache MOSFET-basierte Technologie nicht die Geschwindigkeit, die Cray ben\u00f6tigte.  Bis Mitte der 1970er Jahre \u00e4nderten sich jedoch die Dinge, und der Cray-1 konnte neuere ICs verwenden und lief immer noch mit respektablen 12,5 ns (80 MHz).  Tats\u00e4chlich war der Cray-1 etwas schneller als der 8600, da er aufgrund der geringen Gr\u00f6\u00dfe der ICs erheblich mehr Logik in das System packte.Obwohl sich das IC-Design weiter verbesserte, wurde die physikalische Gr\u00f6\u00dfe der ICs weitgehend durch mechanische Grenzen eingeschr\u00e4nkt.  Die resultierende Komponente musste gro\u00df genug sein, um in ein System eingel\u00f6tet zu werden.  Dramatische Verbesserungen der Dichte waren m\u00f6glich, wie die rasche Verbesserung des Mikroprozessordesigns zeigte, aber f\u00fcr den von Cray verwendeten IC-Typ, der einen sehr kleinen Teil einer vollst\u00e4ndigen Schaltung darstellt, war das Design auf einem Plateau.  Um eine weitere 10-fache Leistungssteigerung gegen\u00fcber dem Cray-1 zu erzielen, dem Ziel, das Cray anstrebte, m\u00fcsste die Maschine komplexer werden.  Also wandte er sich erneut einer 8600-\u00e4hnlichen L\u00f6sung zu, verdoppelte die Taktrate durch erh\u00f6hte Dichte, f\u00fcgte mehr dieser kleineren Prozessoren zum Basissystem hinzu und versuchte dann, das Problem zu l\u00f6sen, W\u00e4rme aus der Maschine zu holen.Ein weiteres Designproblem war die zunehmende Leistungsl\u00fccke zwischen Prozessor und Hauptspeicher.  In der \u00c4ra des CDC 6600 lief der Speicher mit der gleichen Geschwindigkeit wie der Prozessor, und das Hauptproblem bestand darin, Daten in ihn einzuspeisen.  Cray l\u00f6ste dieses Problem, indem er dem System zehn kleinere Computer hinzuf\u00fcgte, die es ihnen erm\u00f6glichten, den langsameren externen Speicher (Festplatten und B\u00e4nder) zu verarbeiten und Daten in den Speicher zu “spritzen”, wenn der Hauptprozessor ausgelastet war.  Diese L\u00f6sung bot keine Vorteile mehr;  Der Speicher war gro\u00df genug, dass ganze Datens\u00e4tze eingelesen werden konnten, aber die Prozessoren liefen so viel schneller als der Speicher, dass sie oft lange auf das Eintreffen von Daten warteten.  Das Hinzuf\u00fcgen von vier Prozessoren verschlimmerte dieses Problem nur.Um dieses Problem zu vermeiden, wurden der neu gestaltete Bankspeicher und zwei Registers\u00e4tze (die B- und T-Register) durch einen 16-KWord-Block des schnellstm\u00f6glichen Speichers mit der Bezeichnung a ersetzt Lokaler Speicher, kein Cache, der die vier anh\u00e4ngt Hintergrundprozessoren dazu mit separaten Hochgeschwindigkeitsrohren.  Dieser lokale Speicher wurde von einem dedizierten Benutzer mit Daten versorgt Vordergrundprozessor welches wiederum \u00fcber einen Gbit \/ s-Kanal pro CPU mit dem Hauptspeicher verbunden war;  Im Gegensatz dazu hatten X-MPs 3 f\u00fcr 2 gleichzeitige Ladevorg\u00e4nge und ein Gesch\u00e4ft, und Y-MP \/ C-90s hatten 5 Kan\u00e4le, um den von Neumann-Engpass zu vermeiden.  Es war die Aufgabe des Vordergrundprozessors, den Computer zu “betreiben”, den Speicher zu verwalten und die mehreren Kan\u00e4le im Hauptspeicher effizient zu nutzen.  Es trieb die Hintergrundprozessoren an, indem es die Anweisungen \u00fcbergab, die sie \u00fcber acht 16-Wort-Puffer ausf\u00fchren sollten, anstatt die vorhandenen Cache-Pipes an die Hintergrundprozessoren zu binden.  Moderne CPUs verwenden ebenfalls eine Variation dieses Designs, obwohl der Vordergrundprozessor jetzt als der bezeichnet wird Lade- \/ Lagereinheit und ist keine vollst\u00e4ndige Maschine f\u00fcr sich.Die Hauptspeicherb\u00e4nke wurden in Quadranten angeordnet, auf die gleichzeitig zugegriffen werden konnte, sodass Programmierer ihre Daten \u00fcber den Speicher verteilen konnten, um eine h\u00f6here Parallelit\u00e4t zu erzielen.  Der Nachteil dieses Ansatzes ist, dass die Kosten f\u00fcr die Einrichtung des Scatter \/ Gather-Einheit im Vordergrund war der Prozessor ziemlich hoch.  Schrittkonflikte, die der Anzahl der Speicherb\u00e4nke entsprechen, erlitten einen Leistungsverlust (Latenz), wie er gelegentlich bei Power-of-2-FFT-basierten Algorithmen auftrat.  Da der Cray 2 einen viel gr\u00f6\u00dferen Speicher als der Cray 1 oder X-MP hatte, konnte dieses Problem leicht behoben werden, indem einem Array ein zus\u00e4tzliches nicht verwendetes Element hinzugef\u00fcgt wurde, um die Arbeit zu verteilen.Verpackte Leiterplatten und neue Designideen[edit]Fr\u00fche Cray-2-Modelle entschieden sich bald f\u00fcr ein Design mit gro\u00dfen Leiterplatten, die mit ICs gef\u00fcllt waren.  Dies machte es extrem schwierig, sie zusammenzul\u00f6ten, und die Dichte reichte immer noch nicht aus, um ihre Leistungsziele zu erreichen.  Die Teams arbeiteten ungef\u00e4hr zwei Jahre an dem Design, bevor sogar Cray selbst “aufgab” und entschied, dass es am besten w\u00e4re, wenn sie das Projekt einfach absagen und alle entlassen w\u00fcrden, die daran arbeiten.  Les Davis, Crays ehemaliger Design-Mitarbeiter, der im Cray-Hauptquartier geblieben war, entschied, dass dies mit niedriger Priorit\u00e4t fortgesetzt werden sollte.  Nach einigen kleinen Personalbewegungen ging das Team weiter wie bisher.  Typisches Logikmodul, das die enge Packung zeigt.  Die Pogo-Pins, die die Karten miteinander verbinden, sind die goldfarbenen St\u00e4be zwischen den ICs.Sechs Monate sp\u00e4ter hatte Cray seinen “Eureka” -Moment.  Er rief die Hauptingenieure zu einem Treffen zusammen und pr\u00e4sentierte eine neue L\u00f6sung f\u00fcr das Problem.  Anstatt eine gr\u00f6\u00dfere Leiterplatte herzustellen, w\u00fcrde jede “Karte” stattdessen aus einem 3-D-Stapel von acht bestehen, der in der Mitte der Leiterplatten mit Stiften verbunden ist, die von der Oberfl\u00e4che abstehen (bekannt als “Pogos” oder “Z-Stifte”) “).  Die Karten wurden direkt \u00fcbereinander gepackt, so dass der resultierende Stapel nur etwa 3 Zoll hoch war.Mit dieser Dichte konnte kein herk\u00f6mmliches luftgek\u00fchltes System funktionieren.  Es war zu wenig Platz f\u00fcr Luft zwischen den ICs.  Stattdessen w\u00fcrde das System in einen Tank mit einer neuen inerten Fl\u00fcssigkeit von 3M, Fluorinert, getaucht.  Die K\u00fchlfl\u00fcssigkeit wurde unter Druck seitlich durch die Module gedr\u00fcckt, und die Str\u00f6mungsrate betrug ungef\u00e4hr 1 Zoll pro Sekunde.  Die erhitzte Fl\u00fcssigkeit wurde unter Verwendung von K\u00fchlwasserw\u00e4rmetauschern gek\u00fchlt und in den Haupttank zur\u00fcckgef\u00fchrt.  Die Arbeiten an dem neuen Design begannen 1982, einige Jahre nach dem urspr\u00fcnglichen Startdatum.W\u00e4hrenddessen wurde der Cray X-MP unter der Leitung von Steve Chen im Cray-Hauptquartier entwickelt und sah so aus, als w\u00fcrde der Cray-2 ernsthaft um sein Geld k\u00e4mpfen.  Um dieser internen Bedrohung sowie einer Reihe neuerer japanischer Cray-1-\u00e4hnlicher Maschinen zu begegnen, wurde das Cray-2-Speichersystem sowohl hinsichtlich der Gr\u00f6\u00dfe als auch der Anzahl der “Pipes” in die Prozessoren erheblich verbessert.  Als die Maschine schlie\u00dflich 1985 ausgeliefert wurde, waren die Verz\u00f6gerungen so lang, dass ein Gro\u00dfteil ihrer Leistungsvorteile auf den schnelleren Speicher zur\u00fcckzuf\u00fchren war.  Der Kauf der Maschine war nur f\u00fcr Benutzer mit gro\u00dfen Datenmengen sinnvoll.Der erste ausgelieferte Cray-2 verf\u00fcgte \u00fcber mehr physischen Speicher (256 MWord) als alle zuvor ausgelieferten Cray-Maschinen zusammen.  Die Simulation wurde von einem 2-D-Bereich oder grobem 3-D-Bereich in einen feineren 3-D-Bereich verschoben, da f\u00fcr die Berechnung kein langsamer virtueller Speicher erforderlich war.Verwendungen und Nachfolger[edit]Der Cray-2 wurde haupts\u00e4chlich f\u00fcr die US-amerikanischen Verteidigungs- und Energieministerien entwickelt.  Verwendet wurden in der Regel f\u00fcr die Atomwaffenforschung oder die ozeanografische (Sonar-) Entwicklung.  Der erste Cray-2 (Seriennummer 1) wurde jedoch im Nationalen Rechenzentrum f\u00fcr Magnetfusionsenergie des Lawrence Livermore National Laboratory f\u00fcr nicht klassifizierte Energieforschung verwendet.  Es fand auch seinen Weg in zivile Beh\u00f6rden (wie das NASA Ames Research Center), Universit\u00e4ten und Unternehmen weltweit.  Beispielsweise verwendeten Ford und General Motors den Cray-2 sowohl zur Verarbeitung komplexer Finite-Elemente-Analysemodelle von Karosserien als auch zur Durchf\u00fchrung virtueller Crashtests von Karosseriekomponenten vor der Produktion.Der Cray-2 w\u00e4re vom Cray-3 abgel\u00f6st worden, aber aufgrund von Entwicklungsproblemen wurde nur ein einziger Cray-3 gebaut und nie bezahlt.  Der spirituelle Nachkomme des Cray-2 ist der Cray X1, der von Cray angeboten wird.Vergleich mit sp\u00e4teren Computern[edit]Im Jahr 2012 pr\u00e4sentierte Piotr Luszczek (ein ehemaliger Doktorand von Jack Dongarra) Ergebnisse, die zeigten, dass ein iPad 2 die historische Leistung des Cray-2 auf einem eingebetteten LINPACK-Benchmark erreichte.[1]Aufgrund der Verwendung von Fl\u00fcssigkeitsk\u00fchlung erhielt der Cray-2 den Spitznamen “Bubbles”, und allgemeine Witze rund um den Computer bezogen sich auf dieses einzigartige System.  Zu den Gags geh\u00f6rten “No Fishing” -Schilder, Pappdarstellungen des Loch Ness-Monsters, das aus dem W\u00e4rmetauschertank steigt, Plastikfische im W\u00e4rmetauscher usw.[citation needed]    Der Stromverbrauch des Cray-2 betrug 150\u2013200 kW.  Untersuchungen, die Anfang der neunziger Jahre am Lawrence Livermore National Laboratory durchgef\u00fchrt wurden, zeigten, dass der perfluorierte Polyether, der zum K\u00fchlen von Cray-2-Schaltkreisen verwendet wird, in begrenztem Umfang unter Bildung des extrem giftigen Gases Perfluorisobutylen zerf\u00e4llt.[2]  Zu der Zeit hatte Cray ein Poster erstellt, das die transparente “Blasenkammer” zeigte, durch die die K\u00fchlfl\u00fcssigkeit f\u00fcr einen visuellen Effekt geleitet wurde, wobei das gleiche Material auf dem Boden glitzerte – der Witz war, dass, wenn dies tats\u00e4chlich geschah, die Einrichtung m\u00fcsste evakuiert werden.[3]  Der Hersteller der Fl\u00fcssigkeit entwickelte einen Gasw\u00e4scher, der in \u00dcbereinstimmung mit der Pumpe platziert werden konnte, um dieses toxische Abbauprodukt katalytisch abzubauen.Jeder vertikale Stapel von Logikmodulen befand sich \u00fcber einem Stapel von Leistungsmodulen, die 5-Volt-Sammelschienen versorgten, von denen jede etwa 2200 Ampere lieferte.  Der Cray-2 wurde von zwei Motorgeneratoren angetrieben, die 480 V dreiphasig aufnahmen.Siehe auch[edit]Verweise[edit]^ Larabel, Michael (16. September 2012). “Apple iPad 2 so schnell wie der Cray-2 Super Computer”.  Abgerufen 19. Februar 2015.^ Kwan, J. Kelly, R., Miller G. Pr\u00e4sentation auf der American Industrial Hygiene Conference in Salt Lake City, UT, Mai 1991^ Kelly, RJ, pers\u00f6nliche Erfahrung[unreliable source?]Externe Links[edit]Wikimedia Commons hat Medien im Zusammenhang mit Cray-2.     (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});after-content-x4"},{"@context":"http:\/\/schema.org\/","@type":"BreadcrumbList","itemListElement":[{"@type":"ListItem","position":1,"item":{"@id":"https:\/\/wiki.edu.vn\/wiki20\/#breadcrumbitem","name":"Enzyklop\u00e4die"}},{"@type":"ListItem","position":2,"item":{"@id":"https:\/\/wiki.edu.vn\/wiki20\/2020\/12\/31\/cray-2-wikipedia\/#breadcrumbitem","name":"Cray-2 – Wikipedia"}}]}]