CDC 8600

CDC 8600은 시모어 크레이가 Control Data Corporation에서 일하는 동안 만든 슈퍼컴퓨터 디자인 중 마지막이었다.CDC 6600과 CDC 7600의 자연적인 계승자로서 8600은 이미 시판되고 있는 컴퓨터 중 가장 빠른 7600보다 10배 정도 빠른 속도를 목표로 하고 있었다.그 디자인은 본질적으로 7600이 4개였는데, 매우 작은 섀시에 포장되어 더 높은 클럭 속도로 달릴 수 있었다.

개발은 7600호 출시 직후인 1968년부터 시작됐지만 곧 사업이 정체되기 시작했다.시스템의 촘촘한 포장은 심각한 신뢰성 문제로 이어졌고 개별 부품의 냉각을 어렵게 했다.1971년까지 CDC는 현금 유동성에 문제가 있었고 그 디자인은 여전히 함께 나오지 않고 있었기 때문에 1972년에 Cray는 회사를 그만두게 되었다.8600개의 설계 노력은 1974년에 결국 취소되었고, 제어 데이터는 대신 CDC STAR-100 시리즈로 이동했다.

크레이는 1980년대 초 자신의 크레이-2에서 8600년대 기본 디자인을 다시 찾았다.집적 회로의 도입으로 고밀도 포장 및 액체 냉각이 열 문제를 해결했다.크레용-2는 물리적으로나 개념적으로나 8600과 매우 유사하다.

디자인

1960년대에 컴퓨터 디자인은 회로 기판에 전자 부품(트랜지스터, 저항기 등)을 장착하는 것을 기본으로 했다.여러 개의 보드가 기계의 개별적인 논리 요소를 형성했으며, 이를 모듈이라고 한다.전체 기계 주기 속도는 신호 경로(배선의 길이)와 밀접한 관련이 있으며 고속 컴퓨터가 모듈을 가능한 한 작게 만들도록 요구한다.이것은 기능성을 증가시키기 위해 모듈 자체를 더 복잡하게 만들어야 하는 필요성과 상충되었다.1960년대 후반까지, 개별 부품들은 훨씬 더 작아지는 것을 멈췄고, 그래서 기계의 복잡성을 증가시키기 위해서, 모듈들은 성장해야만 했다.이론적으로, 이것은 신호 지연으로 인해 기계의 속도를 늦출 수 있다.

크레이는 이러한 모순된 문제들을 양쪽 모두를 함으로써 해결하는 것을 목표로 했다; 각 모듈을 더 크게 만들고 더 많은 부품들로 꽉 채우는 동시에, 모듈들을 기계 내부에서 더 가까이 포장을 함으로써 컴퓨터를 전체적으로 작게 만드는 것이다.7600이 개발되고 8600에 대한 작업이 시작된 시점 사이에 부품 자체의 공정 개선은 없었으므로, 어떠한 성능 개선도 포장에 의해서만 이루어져야 했다.^[1]새로운 설계에는, 그들은 8개의 4단 회로 기판이 들어 있는 모듈들을 사용했고, 그 결과 큰 교과서 크기의 스택이 만들어졌고, 약 3 킬로와트의 전력을 소비했다.그 후 모듈은 비교적 작은 크기의 메인프레임 섀시에 채워졌다. 16면 실린더는 가로와 세로 약 1미터 높이로, 전원 공급 장치 링 위에 놓여 있었다.제안된 디자인은 후기 크레용-2와 매우 유사하지만, 심지어 지름도 짧고 작다.^[2]

이 모든 전력이 이렇게 좁은 공간에서 소진되는 상황에서 냉각은 주요한 설계 문제였다.크레이의 냉동 기술자였던 딘 루스는 각 회로판 안에 구리 한 장을 넣어 프리온 시스템에 의해 냉각된 한쪽 끝의 구리 블록에 열을 제거했다.이것은 모듈 각각이 약 15파운드(6.8 kg)의 무게가 나갈 정도로 모듈의 무게와 복잡성을 더욱 증가시켰다.외부 냉각 시스템은 기계 자체보다 상당히 컸다.

전자 부품도 마찬가지로 이전의 설계보다 개선되었다.주 CPU 회로가 ECL 기반 로직으로 이동하여 클럭 속도를 7600의 36.4 MHz(27.5 ns 사이클 시간)에서 125 MHz(8 ns 사이클 시간)로 증가시킬 수 있었다.메인 메모리도 ECL 구현으로 옮겨졌고 기계에는 대게 256k 워드(2메가바이트)라는 엄청난 표준이 장착됐다.이 설계는 어떤 은행의 사이클 타임이 약 250ns였음에도 불구하고 약 8ns/word로 빠르게 접근할 수 있도록 64개 은행에 메모리를 분산시켰다.20ns 액세스(전반적으로)가 가능한 고속 코어 메모리도 반도체 메모리에 대한 백업용으로 설계됐다.

크레이는 8600개의 CPU가 메인 메모리를 공유하는 4개의 완전한 CPU를 포함하기로 결정했다.전반적인 처리량을 향상시키기 위해 기계는 4개의 프로세서에 모두 다른 데이터로 단일 명령을 전송하는 특수 모드에서 작동할 수 있었다.오늘날 SIMD로 알려진 이 기술은 명령이 네 번이 아니라 한 번만 읽혔기 때문에 총 메모리 액세스 수를 줄였다.각각의 프로세서는 7600보다 약 2.5배 빨랐기 때문에 4개의 프로세서가 전체적으로 약 100 MFLOPS로 10배 더 빠를 것이다.

정부는 향후 모든 컴퓨터 구입에 ASCII 처리가 필요하다는 점을 분명히 했다.^[1]이 요건을 충족시키기 위해, 8600은 6600과 7600에서 사용된 이전의 60비트 단어(10개의 6비트 문자) 대신 64비트 단어(8개의 8비트 문자)를 사용했다.이전 설계에서와 같이, 각 지시사항은 16비트 또는 32비트(15/30부터 증가)를 차지하면서 말로 "스텐딩"되었다.8600개는 이전 설계와 같이 더 이상 A 또는 B 레지스터를 사용하지 않았으며 대신 16개의 범용 X 레지스터 세트를 포함했다.6600/7600 Peripheral Processor 시스템이 I/O에 사용되었으며 대체로 변경되지 않았다.

구식 기계와 8600의 호환성을 돕기 위한 노력도 있었지만, 단어의 길이가 바뀌면서 이런 일이 어렵게 되었다.대신 부동소수점 포맷이 유지돼 포트란 코드가 직접 포팅할 수 있었다.^[1]

회사문제

1971년 Control Data는 IBM을 상대로 진행 중인 소송 비용 때문에 "벨트 조임"을 받고 있었고, 모든 부서에 급여를 10% 삭감할 것을 요청했다.크레이는 관제 데이터에게 8600척의 선적을 받을 수 있도록 그의 부서를 면제해 달라고 간청했다.관제데이터가 이 요청을 거절하자 그는 문제를 해결하기 위해 최저임금으로 자신의 급여를 삭감했다.

1972년이 되자 크레이의 전설적인 모듈 디자인 능력조차 8600년의 경우 그를 낙제시키고 있는 것으로 나타났다.신뢰성이 너무 떨어져서 기계 전체를 작동시키는 것은 불가능해 보였다.이것이 처음은 아니었다: 6600 프로젝트에서 Cray는 처음부터 다시 시작해야 했고, 7600은 안정적으로 작동하기 시작하기 전에 한동안 생산 중이었다.이 경우 크레이는 현재의 디자인이 막다른 골목이라고 판단하고 윌리엄 노리스(CDC CEO)에게 앞으로 나아갈 유일한 방법은 기계를 처음부터 다시 설계하는 것이라고 말했다.회사의 재정은 위험했고, 노리스는 위험을 감수할 수 없다고 결정했다; 크레이는 현재의 디자인을 계속해야 할 것이다.

1972년 크레이는 그런 조건으로는 일을 할 수 없다고 판단하고 CDC를 떠나 크레용 리서치를 결성했다. (원만한 출발, 노리스와 다른 CDC 직원들은 크레용 컴퓨터 주식 공모의 일부를 매입했는데, 그 결과 그들에게는 수익성이 좋은 투자처로 판명되었다.)그의 새로운 작업을 위해 그는 그 시대의 소프트웨어가 CPU를 완전히 활용할 수 없을 것이라고 우려하면서 멀티프로세서 개념을 포기했다.그는 일리악 4호가 마침내 거의 동시에 가동에 들어갔고, 실망스러운 성과를 거둔 것으로 증명된 후에 이런 결론을 내렸을지도 모른다.

팀원들은 크레이 없이도 8600호가 완성될 수 있다고 노리스에게 확신시켰고, 치페와 연구소에서 작업은 계속되었다.1974년까지 그 기계는 여전히 제대로 작동하지 않았다.짐 손튼의 경쟁적인 STAR 디자인은 이 시점에서 생산 품질에 도달했고, 그 후 8600 프로젝트는 취소되었다.서비스에서 STAR는 실제 성능이 떨어지는 것으로 판명되었고, 1976년 Cray-1이 시장에 진입했을 때 CDC는 슈퍼컴퓨터 시장에서 빠르게 밀려났다.1980년대 ETA-10으로 시장에 재진입하려는 노력이 있었지만, 이는 초라하게 끝났다.

메모들

• 고든 벨은 1968년에 이 프로젝트를 시작했다고 말하지만, 옛 크레이 박물관에서 언급된 유일한 것은 그것이 1970년이었다고 말한다.
• 인용된 메모리 속도는 매우 다양하며, 일부 소스는 반도체의 경우 22ns, 코어(core)의 경우 20ns의 사이클 시간을 제안하는 반면, 다른 소스는 이 문서에 사용된 더 높은 숫자를 제시한다.핵심 메모리가 백업으로 설계되었는지, 아니면 반도체 메모리가 나중에 나왔는지는 명확하지 않다.

참조

인용구

참고 문헌 목록

• Lincoln, Neil (1975). Reminiscences of computer architecture and computer design at Control Data Corporation (Technical report). Charles Babbage Institute.

추가 읽기

• CDC 8600 특허
• 1972년 8월 8600 참조 설명서 bitsavers.org
• CDC 8600 - 기본 시스템 개요 및 기타 정보