ETA10 - ETA10

ETA10 no Computer History Museum

O ETA10 é uma linha de supercomputadores vetoriais projetados, fabricados e comercializados pela ETA Systems , uma divisão da Control Data Corporation (CDC). O ETA10 foi anunciado em 1986, com as primeiras entregas feitas no início de 1987. O sistema foi uma evolução do CDC Cyber ​​205 , que pode traçar suas origens até o CDC STAR-100 .

Em 1990, a ETA Systems foi reincorporada ao CDC e a produção descontinuada, e muitos dos usuários, como a Florida State University , negociaram o hardware Cray em troca.

Desenvolvimento histórico

O CDC tem um forte histórico de criação de computadores mainframe poderosos, com ênfase na base de clientes de computação científica. Um dos mais famosos arquitetos de computador surgidos do CDC foi Seymour Cray . Enquanto ele formou sua própria empresa, a Cray Research , o trabalho continuou no CDC no desenvolvimento de computadores de grande porte ( supercomputadores ) - comandados por outro arquiteto famoso, Neil Lincoln. À medida que o Cray competia com o CDC, ficou claro para a alta administração que precisava diminuir o tempo de desenvolvimento do computador de próxima geração - portanto, uma nova abordagem foi considerada para a continuação do Cyber ​​205.

Depois de se separar do CDC em setembro de 1983, a ETA estabeleceu uma meta de produzir um supercomputador com um tempo de ciclo inferior a 10 ns. Para isso, várias inovações foram feitas. Entre eles estava o uso de nitrogênio líquido para resfriar as CPUs baseadas em CMOS .

O ETA10 atingiu com sucesso os objetivos iniciais da empresa (10  GFLOPS ), com alguns modelos atingindo um tempo de ciclo de cerca de 7 ns (143 MHz) - considerado rápido pelos padrões de meados da década de 1980. Eles entregaram sete versões refrigeradas a nitrogênio líquido e 27 versões menores refrigeradas a ar. Os circuitos CMOS produziram apenas uma fração do calor dos CIs anteriores. A sequência planejada para 1987 deveria ser designada como Cyber ​​250 ou ETA30, como em 30 GFLOPS. ETA foi finalmente reincorporado ao CDC, cessando suas operações em 17 de abril de 1989.

Sistemas operacionais e aplicativos

A série ETA10 podia rodar o sistema operacional EOS da ETA , que foi amplamente criticado por vários problemas, ou uma versão da Lachman Associates, uma empresa de software, do UNIX System V (Release 3). Enquanto a EOS sofreu uma reputação de baixa qualidade, o UNIX da ETA foi melhor recebido pelos clientes.

O uso do ETA10 era bastante complicado e exigia que todos os programas fossem carregados por meio de estações de trabalho Apollo Computer conectadas . O programa seria executado uma vez e, para ser executado novamente, seria necessário recarregar o Apollo. O próprio ETA10 não tinha console gráfico ou interface de rede local , e toda a visualização dos dados resultantes era realizada por estações de trabalho separadas após serem recuperados do Apollos. A programação da série ETA10 pode ser feita em FORTRAN , C ou linguagem assembly .

Crítica

Apesar da eventual adoção do UNIX , o software de sistema mal desenvolvido continuou sendo uma falha da linha ETA10. De acordo com uma descrição do sistema:

Sem o financiamento da NSF, o centro von Neumann poderia estar condenado. “Não acho que possamos funcionar sem o apoio federal”, diz Cohen. Mesmo que o centro opere em um nível muito reduzido, suas máquinas continuam a ser afetadas por problemas de software. O painel de revisão da NSF descobriu que o ETA10 sofria uma falha de software uma vez a cada 30 horas e que sua capacidade de executar programas em mais de um de seus oito processadores ao mesmo tempo era ruim. Embora seu hardware ainda seja considerado de última geração, o pacote geral é um "sistema de computador extremamente imaturo", concluiu o painel.

O atraso na entrega e os problemas operacionais contribuíram para esse fim, bem como os problemas de gerenciamento.

É um erro acreditar que o fim do ETA foi baseado exclusivamente na escolha ou existência do sistema operacional. O compilador Fortran (ftn200) não mudou desde o CDC205. Este compilador reteve recursos de desempenho de programação específicos do fornecedor (conhecidos como chamadas de sub-rotina Q8 *) em uma era em que os usuários de supercomputadores estavam percebendo a necessidade de portabilidade do código-fonte entre as arquiteturas. Além disso, as otimizações do compilador não estavam acompanhando a tecnologia existente, conforme mostrado pelos fornecedores de supercomputadores japoneses, bem como pelos novos fabricantes de minissupercomputadores e pela concorrência da Cray Research.

Em geral, os fabricantes de hardware de computador anteriores e até esse período tendiam a ser fracos em software. Bibliotecas e aplicativos comerciais e não comerciais disponíveis ajudam a construir uma base de usuários instalada. O CDC era relativamente fraco nessa área, e alguns dos melhores sistemas operacionais que o CDC fornecia aos clientes eram versões produzidas de um sistema operacional escrito por Lawrence Livermore Laboratories .

De acordo com a NASA, o hardware foi muito mal projetado e não conseguiu completar nenhum teste de aceitação no Ames Research Center . Este evento é considerado entre os insiders do CDC a queda do ETA, que falhou como resultado da NASA dizer não (e em um DOD de efeito dominó, etc.).

Modelos

O ETA10-F e o ETA10-G (ciclo de clock de 7 ns) foram os membros de maior desempenho da linha ETA10 e usaram resfriamento com nitrogênio líquido para atingir tempos de ciclo rápidos.

Versões refrigeradas a ar mais baratas foram oferecidas posteriormente, como o ETA10-Q de dois processadores (ciclo de clock de 19 ns) e o ETA10-P, também chamado de " Piper ".

Qualquer um dos modelos ETA10 pode ser construído em configurações de processador único ou multiprocessador.

Desempenho

Entre os modelos resfriados por nitrogênio líquido de maior desempenho (ETA10-E, G, etc. ) e os modelos mais baratos resfriados a ar (ETA10-P, Q, etc. ), a linha ETA10 alcançou uma faixa de desempenho 27: 1 . O desempenho máximo nos modelos top de linha atingiu 10 GFLOPS.

De acordo com o benchmark LINPACK , um ETA10 com um único processador atingiu 52  MFLOPS em 100 ^ 2 LINPACK.

Descrição

O ETA10 era um sistema multiprocessador que suportava até oito CPUs. Cada CPU era semelhante a de um Cyber ​​205 de duas pistas. Uma das principais inovações do ETA10 foi a forma como a CPU foi implementada: a CPU era feita de 250 circuitos integrados CMOS gate array montados em uma placa de circuito impresso de 44 camadas ( PCB). Cada matriz de portas continha 20.000 portas e foi fabricada usando tecnologia de 1,25 micrômetro (μm) que estava acessível a partir do programa VHSIC da Honeywell. Em contraste, a tecnologia comercial convencional na época estava na faixa de 3 a 5 μm.

Os circuitos CMOS, que não eram normalmente usados ​​em CPUs de supercomputadores vetoriais na época, foram escolhidos por causa da alta densidade alcançável, que reduz o atraso no chip e fora dele. Os atrasos da CPU foram gerenciados por meio do ajuste cuidadoso de cada PCB fabricado em conjunto com a tecnologia lógica e incorporou duas tecnologias principais conhecidas como JTAG e BIST . Os gate arrays foram projetados usando uma combinação de simulador desenvolvido internamente e ferramentas de posicionamento, e uma das primeiras ferramentas de automação de projeto eletrônico comercial (um aplicativo para captura esquemática) da Mentor Graphics . Antes do uso da captura esquemática no ETA, os designers usavam netlists textuais para descrever a interconexão dos circuitos lógicos.

No entanto, o circuito CMOS naquela época era significativamente mais lento do que o circuito bipolar , especialmente a lógica acoplada ao emissor, amplamente usada em CPUs de supercomputadores vetoriais na época. Para compensar isso, a CPU foi imersa em nitrogênio líquido a -196,15 ° C para resfriamento. Embora esse resfriamento pudesse potencialmente acelerar a lógica CMOS por um fator de quatro, na prática, o resfriamento com nitrogênio líquido produziu um aumento de velocidade aproximadamente duas vezes maior em relação aos sistemas resfriados a ar. No entanto, como o resfriamento por nitrogênio líquido produziu apenas benefícios de desempenho marginais, nenhum dos sistemas ETA10 usou esse resfriamento para as memórias locais ou compartilhadas. É importante observar que, para que esse tipo de resfriamento seja eficaz, é necessário um sistema de malha fechada. A ETA teve de inovar para que isso fosse possível, uma vez que não existiam soluções disponíveis comercialmente no mercado. O PCB de 44 camadas também foi inovador, e a ETA teve que desenvolver novos processos para fabricá-lo.

Cada CPU tinha sua própria memória local de 4 milhões de palavras construída a partir de ICs SRAM. Cada CPU também está conectada a uma memória compartilhada de 256 milhões de palavras construída a partir de DRAM ICs. Além dessas memórias, há um buffer de comunicação usado para sincronização da CPU e outras comunicações de protocolo relacionadas a multiprocessadores. A E / S foi facilitada por um a dezoito processadores de E / S, cada um com um caminho direto para a memória compartilhada. O ETA10 usava linhas de fibra óptica para comunicação entre as CPUs e dispositivos de E / S, uma abordagem inovadora para interconexão de sistemas na década de 1980.

Instalações

Antes da ETA Systems ser reincorporada ao CDC, um total de 25 sistemas foram entregues. Entre os destinatários estavam:

No final da década de 1980, os sistemas ETA10 restantes foram doados para escolas de ensino médio por meio de uma competição de ciência da computação , SuperQuest :

Veja também

  • EOS , o sistema operacional ETA Systems desenvolvido internamente

Referências

  • RW Hockney e CR Jesshope, Parallel Computers 2: Architecture, Programming and Algorithms , Adam Hilger, 1988, pp. 185-190.

links externos