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Crays Fehler

Posted on by Bernd Leitenberger

Seymour Cray gilt als der Vater der Supercomputer. Beginnend mit der CDC 6600, die 1964 erschien, waren Rechner die er (mit)konstruiert hatte über 30 Jahre die schnellsten der Welt. Doch bei dieser Leistung hatte er auch einige kapitale Fehlurteile. Die meisten führen sicher als erstes das Scheitern bei der CDC 8600 an. Schon bei der CDC 6600 war ein Problem, dass am Ende der Schränke die Signallaufzeiten Störungen auf den Leitungen verursachten weil Signale unterschiedlich stark verzögert wurden und so schon auf einer schnellen direkten Verbindung das nächste Taktsignal anlag. Die CDC 6600 lief nur mit 10 MHz, was immerhin noch Kabellängen von bis zu 20 m erlaubte. Die CDC 8600 arbeitete bei 125 MHz, wodurch die Packung extrem dicht sein musste, Kabel mussten nun sehr kurz sein. Cray bekam die Kühlung nicht in den Griff, die durch die schnellen aber sehr energiehungrigen ECL Schaltungen freigesetzt wurde. Er brach das Projekt ab und gründete seine eigene Firma. Das Mockup der 8600 sieht übrigens aus wir eine Kreuzung der folgenden Cray Rechner. Die Bank der Cray 1 und die kleine Zentraleinheit der Cray 2. Ich halte es nicht für einen Fehler, denn der Rechner war einfach für seine Zeit zu ambitioniert. Das Kühlungsproblem dieser Packungsdichte sollte Cray erst mehr als ein Jahrzehnt später bei der Cray 2 lösen. Selbst der unmittelbare Nachfolger die Cray 1 war langsamer und größer. Continue reading „Crays Fehler“ →

Die Sache mit den Gigaflops

Posted on by Bernd Leitenberger

Da ich gerade in loser Reihe mich mit den Supercomputern von Cray beschäftige und dann in der letzten ct‘ noch der Artikel „Matrix reloaded“ erschien möchte ich an dieser Stelle mal was zu der realen und theortischen Geschwindigkeit auf sich hat. Bei Supercomputern aber auch Großrechnern hat sich da die Angabe der Fließkommaoperationen pro Sekunde eingebürgert. Früher meist Megaflops, heute pro Prozessor Gigaflops und pro Rechner können es schon Teraflops sein. Das Maß ist auch für den Laien gut verständlich: Ein „FLOP“ so die Abkürzung ist eine Rechnung pro Sekunde, entspricht also im täglichen Leben einem Druck auf die Taschenrechnertasten + – * / oder einer längeren Anstrengung des Kopfes. Das F steht für Fließkommazahlen, denn es gibt auch die Ganzzahlrechnungen, die man zweckentfremden zur Festpunktarithmetrik nutzen kann. So wird aus einer 20 Stelligen Ganzzahl eben dann eine 16 Stellige mit 4 Stellen hinter dem Komma. Nachteil dieses Verfahrens ist, dass man nicht sehr große oder sehr kleine Zahlen verarbeiten kann. Continue reading „Die Sache mit den Gigaflops“ →

Warum die Vektorrechner ausstarben – Gründe für den Niedergang

Posted on by Bernd Leitenberger

Die Gründe für den Niedergang sind relativ offensichtlich. Einer lag in dem Aufbau der Hardware, Seymour Cray verwandte für die Cray Chips in ECL-Technologie für den Speicher und die Logik. ECL (Emittergekoppelte Logik) waren die schnellsten verfügbaren Schaltungen, die es gab. Sie haben aber zwei Nachteile. Zum einen haben sie eine sehr hohe Verlustleistung, die auch anliegt, wenn nicht geschaltet wird (bei einem Computer sind ja niemals alle Schaltungen gleichzeitig aktiv, am extremsten ist dies beim Speicher, bei dem nur die Bausteine aktiv sind, von denen gerade Daten geholt oder gespeichert werden, dass sind bei einem Supercomputer einige Dutzend von rund 70.000 Chips. Zum zweiten eignet sich ECL nicht für eine hohe Integrationsdichte, eben aufgrund der hohen Verlustleistung. Schon als die Cray 1 entwarfen wurde hinken ECL-RAMs um eine bis zwei Generationen bei der Speicherdichte dem Metalloxidhalbleitern (MOS) hinterher, aus der „normale“ Mikroprozessoren und Speicherbausteine entstanden. Dabei waren sie durch kleinere Stückzahlen teurer und die Chips für die Logik waren noch teurer, denn sie wurden im Auftrag gefertigt. Continue reading „Warum die Vektorrechner ausstarben – Gründe für den Niedergang“ →

Warum die Vektorrechner ausstarben – die Entstehung einer Architektur

Posted on by Bernd Leitenberger

Ich habe letzte Woche einen Artikel über die Cray 2 fertigstellt. Ich will noch vor meinem Arbeitsurlaub einen Artikel über die Cray 3 schreiben, doch wenn man über die Artikeln sitzt, dann fragt man sich willkürlich, warum es heute keine Vektorrechner mehr gibt.

Fangen wir mal mit etwas Geschichte an. Wenn man von Vektorrechnern spricht, dann meisten auch von der Firma Cray Research und Seymour Cray, der Gründer der Firma. Seymour Cray. Er ist eng mit der Entwicklung der Supercomputern verbunden. Als ich mich erstmals für Computer interessierte, war ein geflügeltes Wort „Ein Supercomputer ist eine Cray“. Seymour Cray war zuerst bei CDC angestellt, wo er auch schon die schnellsten Rechner der damaligen Zeit, die Cyber 6600 und 7600 entwarf. Die CDC 6600 setzte erstmals um die Geschwindigkeit zu erhöhen mehrere Funktionseinheiten ein. Anstatt einer Recheneinheit gab es mehrere. Wenn nun eine Addition mehrere Takte erforderte, musste die nächste Rechenoperation nicht warten, sondern konnte in einem anderen Rechenwerk ausgeführt werden. Die Cyber 7600 war eine evolutionäre Weiterentwicklung der 6600. Geschwindigkeit gewann sie vor allem dadurch, dass sie nicht mehr als einzelnen Transistoren, sondern integrierten Schaltungen aufgebaut war. Bei der 8600 kam man bei der Entwicklung nicht weiter vorwärts und CDC gab die Entwicklung auf. Seymour Cray schied aus dem Unternehmen aus und gründete 1972 sein eigenes Unternehmen, Cray Research. Continue reading „Warum die Vektorrechner ausstarben – die Entstehung einer Architektur“ →

Wohin geht die Reise bei den Supercomputern?

Posted on by Bernd Leitenberger

Obwohl der Begriff „Supercomputer“ nicht genau definiert ist, versteht man darunter meist einen Rechner, der erheblich schneller ist als der Großteil der auf dem Markt verfügbaren Geräte und zumindest früher auch nur auf die Verarbeitung nummerischer Aufgaben, also wissenschaftliche Berechnungen / Simulationen ausgelegt ist, nicht jedoch für Dinge wie sie in Betrieben öfters anfallen wie die Verwaltung von Datenbanken, das Entgegennehmen der Eingaben von vielen Mitarbeitern an Terminals etc.

Die ersten schuf Seymour Cray bei der Firma CDC Ende der sechziger Jahre. Später machte er sich selbstständig und gründete die Firma Cray Research. Unter diesem Namen erschienen dann auch über ein Jahrzehnt lang die schnellsten Rechner der Welt. Crays Rechner waren Vektorrechner. Dahinter steckt eine bestimmte Architektur: Jeder Befehl benötigt folgende Schritte: