| Home | Computer | Väter des PC | Site Map |
Schon als ich mich zum ersten mal 1982 mit Computern beschäftigte, stieß ich
auf den Namen Cray und damit auf das was man damals als Supercomputer bezeichnete. Doch erst
1985, als ich just an der Uni Stuttgart anfing zu studieren, und diese zeitgleich eine Cray 2
bekam - die erste in Europa (und erheblich billiger durch denn günstigen Dollarkurs bei der
Bestellung, wie man im Schwabenland gerne vernahm) rückte der Name in mein Bewusstsein. Die Cray
2 war nicht nur der damals schnellste Rechner der Welt (16000 mal so schnell wie ein IBM PC mit
Coprozessor) sondern auch ein sehr kompakter (135 × 115 cm) und schöner Rechner: Ein
durchsichtiger Doppelring von 1.5 m Höhe und Breite, die Leiterplatten vollständig in Freon
gebettet, ganz anders als z.B. der derzeitig größte Superrechner ASCII White, der aus 512 Knoten
mit 8192 Prozessoren besteht und 1100 qm Fläche einnimmt, aber nur 4000 mal so schnell wie ein PC
ist. Über die technischen Daten der Computer informiert ein
weiterer Aufsatz in dieser Reihe.
Damals war wie heute IBM bei den Großrechnern marktführend. Allerdings baute IBM vorwiegend Rechner für kaufmännische Anwendungen. Das Ziel war es einen Rechner zu haben der mit COBOL gefüttert wurde, und viele Daten verarbeiten kann, aber nicht unbedingt schnell rechnen. Die Reaktion von IBM auf eine Ausschreibung für einen wissenschaftlichen Rechner führte 1960 zur IBM 7030 - 30 mal schneller als das IBM 704 Standardmodell, aber die Firma machte damit Verluste, denn es gab zu wenig Abnehmer.
Cray lies sich auf diesen kleinen Markt ein, der eigentlich damals nur aus Regierungsaufträgen (Für die Simulation von Kernwaffen, Raketen, Systemen für Flugzeugen etc....) bestand. Sein erster Rechner war die CDC 1604. Erschienen 1960, bestand sie vollständig aus Germanium Transistoren mit einem Takt von 0.2 MHz und einer Leistung von zirka 300 KFlops. Die CDC 1604 und der Nachfolger, die 1962 erschienene, CD 1604A waren zwar noch nicht schneller als andere Rechner, aber sie waren sehr zuverlässig - im Vergleich zu den Vakuum Röhren, die teilweise noch woanders den Dienst taten, und mit Preisen von 500.000-1 Mill. USD vergleichsweise preiswert.
Seymour Cray schaffte es, ein eigenes Labor mit Team zu bekommen um
in diesem nur eines zu entwickeln: Auf Geschwindigkeit optimierte Computer. Sein Erstling in
diesem Bereich, die Cyber 6600 erreichte eine Peak-Leistung von bis zu 9 MFlops - Zum Vergleich
das IBM System 360, IBMs damals bestverkaufter Computer schaffte 300-500 KFlops. Bei der Cyber 6600
führte Cray zur Geschwindigkeitssteigerung Techniken ein, die sich 25-30 Jahre später in PCs
wieder fanden: Mehrere parallel arbeitende Recheneinheiten (Superskalare Architektur), das
Dekodieren mehrerer Befehle simultan (Pipelines), RISC und einiges andere mehr. Genaueres dazu
gibt es in meinem Aufsatz über Supercomputer und der PC.
Gesteigert wurde dies 1968 mit der Cyber 7600 einem 60 Bit System mit einer Zykluszeit von nur 27.5 ns und einer Peak Performance von 40 MFlops. Der Speicher war nur 64 KWorte groß und konnte mit einem Zusatzspeicher auf 256 KWorte erweitert werden. Hier zeigte sich auch zum ersten Mal das Cray bei dem Bestreben technisch optimale Lösungen zu finden auch ästhetische Aspekte berücksichtigte: Um die Leistungswege kurz zu machen wurden die Cyber 7600 in einer Y Form entworfen. Der Rechner wurde über 14 Jahre lang produziert.
Danach verließ Seymour Cray CDC und gründete seine nächste Firma, die auch heute noch seinen Namen trägt: Cray Research. Er suchte nach Wegen die Leistung der Cyber 7600 zu erhöhen. Das Problem, das damals Cray hatte, ist ähnlich dem das heute Computerbauer haben: Sie können nicht die Schaltgeschwindigkeit beliebig steigern, weil die Transistoren dies nicht zulassen.
Bei
seinem Erstling, der Cray 1S, welche 1976 erschien erreichte er einec höhere
Rechengeschwindigkeit auf zwei Wegen.
Technologisch nutzte er ECL Technologie, bei dem man die Sättigung der Basis eines Transistors
vermeidet, um die Schaltgeschwindigkeit zu verbessern. Das reduzierte die Zykluszeit auf 12.5 ns.
Doch erheblich wichtiger war eine neue Architektur: Die des Vektorprozessors. Cray erkannte, das
seine Rechner vor allem Simulationen durchführten: Immer wieder wurden verschiedenste Daten
denselben Berechnungen unterworfen. Er optimierte daher die Architektur so, das die
Prozessoreinheit zwar die erste Zahl die einer Operation unterzogen wurde, langsam durchführte,
doch die nächste gleiche Operation auf eine andere Zahl erheblich schneller ging. Dank der
schnellen ECL Technologie war die Cray 1S aber auch bei nicht vektorisierten Programmen schnell -
anders als ihre Konkurrenten von Crays früherer Firma CDC. Die 64 Bittige Cray 1S schaffte eine
Spitzengeschwindigkeit von 160 MFlops bei einem Takt von 80 MHz und hatte 1 MWort (8 MByte)
Hauptspeicher. Dabei hielt Seymour Cray nichts von Cache RAMs sondern versorgte seine Maschinen
mit riesigen RAM-Bänken aus ECL RAM mit nur 20 ns Zugriffszeit. Die dabei resultierende Bandbreite
garantierte eifrigen Nachschub für den Vektorprozessor, der 8 Register für je 64 Daten hatte, die
in einem Rutsch berechnet wurden.
Danach machte Cray einen folgeschweren Fehler, denn er später wieder wiederholte: Er meinte nun
die Geschwindigkeit durch neue Chips aus Galliumarsenid steigern zu können.
Die ersten Transistoren bestanden aus Germanium, einem teuren Material. Mit
Silizium wurden später die Chips hergestellt - erheblich billiger aber auch
langsamer. In den achtziger Jahren glaubte Cray mit Gallium
Arsenid die Lösung gefunden zu haben: Gallium Arsenid hat erheblich beweglichere Elektronen als
Silizium. Dadurch braucht man weniger Energie und vor allem schalten die Transistoren schneller:
Gallium Arsenid hat Schaltzeiten im Bereich von Pikosekunden, also 1000 schneller als das
Silizium in der Cray 1. Sehr bald wurde klar das die Cray 2 aber nicht mit Gallium Arsenid zu
bauen wäre. Cray kam mit der Entwicklung nicht vorwärts und stellte auf Silizium um. Um die
Wartezeit auf die Cray 2 zu überbrücken, damit die Firma nicht Aufträge an die
Konkurrenz verlor, beauftragte Cray seinen Ingenieur Steve Chen, eine Verbesserung der Cray 1
zu entwickeln, während er selbst an der Cray 2 arbeitete.
Die resultierende Cray X-MP erreichte mit Vier Prozessoren 860 MFlops, wobei allerdings die Geschwindigkeit eines Prozessors nur gering von 170 auf 220 MFlops gestiegen war. 1984 erschien dann die Cray 2. Mit 1 GFLOP Peakperformance und vier Vektorprozessoren war sie nur unwesentlich schneller als ein Cray X-MP. Ihr Vorteil war der enorme Speicher von 2 GByte. Trotzdem war der gesamte Rechner mit 240.000 Chips in einem nur 115 cm großen 300 Grad Kreissegment von 135 cm Höhe untergebracht. Zur Kühlung wurden die gesamten Chips in Freon gebadet. Dieses machte ein Drittel der 2.5 t aus, die der Rechner wog. Wie 20 Jahre später, war die Kühlung der Chips eines der Probleme die bei der Entwicklung der Cray 2 gelöst werden mussten. Cray löste es indem er keine Kühlschlangen einbrachte sondern die ganze Elektronik in Freon (nicht elektrisch leitende organische Flüssigkeit) badete.
Cray arbeitete weiter an der Cray 3. Er dachte beim Start 1985 bis 1988/89 die Cray 3 fertig gestellt zu haben. Doch die Entwicklung verzögerte sich und erst 1993 wurde die erste - und bislang einzige Cray 3 aufgestellt, denn nach 120 Millionen USD Entwicklungskosten stoppte das Militär den Auftrag und Cray musste Konkurs anmelden. Die Cray 3 verbrauchte 88 KW mit 64 Modulen
Seymour Cray machte sich danach an die Cray 4 - wieder auf Gallium Arsenid Basis. Doch bevor er diese verwirklichen konnte starb er am 22. September 1996 bei einem Verkehrsunfall im Alter von 71 Jahren.
Seine Konzepte findet man heute in den PC Prozessoren, wenn auch in einfacherer Form. Viel erstaunlicher ist, das ein heutiger Pentium 4, 2 GHz Takt, und schnellen RAMBUS Speicher braucht, um dieselbe Rechenleistung zu erreichen die vor 17 Jahren eine Cray 2 schaffte, mit handelsüblichen 100 ns RAMs und nur 120 MHz Takt....
Seine Firma Cray kam in der Folgezeit mehr und mehr in Schwierigkeiten und fusionierte 1996 mit Silicon Graphics. 2000 wurde Cray Research an Tera Computing verkauft und begann wieder Computer mit der Bezeichnung "Cray" zu produzieren. Sie bestehen heute (wie aber auch bei fast allen anderen Herstellern) aus tausenden von herkömmlichen PC Prozessoren wie sei für Server hergestellt werden. Das Know How liegt vielmehr in der Verbindung der Prozessoren, deren optimalen Auslastung und Datenbusse mit hoher Bandbreite.
Der von Cray erfundene Vektorrechner wurde nur noch in Japan weiter verfolgt. Im Jahre 2002 gelangte letztmals ein System mit einem Vektorprozessor (Der Earth Simulator von NEC) an die Top 500 Liste, die Liste dr 500 weltweit schnellsten Computer.
Dieser Text stammt von Bernd Leitenberger| Kontakt | Neues | Bücher vom Autor | Buchempfehlungen | Gästebuch |
|
|
