İspanya’daki Bilgisayar Tarihi Müzesi, 1970’lerin ünlü süper bilgisayarı Cray-1’i 2012 ve 2014 model 30 Mac Mini’yi bir araya getirerek yeniden oluşturdu. Orijinal makinenin boyutlarını ve ayırt edici görünümünü taşıyan sistem, son testlerde 1,3 teraflop performans gösterdi.
18 ayda tamamlanan çalışma, Cray-1’in 50. yılına ve Apple’ın bilgisayar tarihindeki yerine dikkat çekmek için hazırlandı. Dış görünüşün ötesinde, Mac Mini’ler ağ üzerinden birbirine bağlanarak hesaplamaları birlikte yürüten gerçek bir işlem kümesi meydana getiriyor.
70 çekirdekten 1,3 teraflop performans
Kümedeki beş bilgisayarda dört çekirdekli Intel Core i7, diğer 25’inde çift çekirdekli Core i5 işlemciler yer alıyor. İki Mac Mini 2014, kalan 28 cihaz ise 2012 model. Sistem böylece toplam 70 fiziksel işlemci çekirdeğine sahip.
Müze ekibi, tüm çekirdekler devredeyken 1,5 teraflop ölçtü. Bilgisayarlardan biri çalışamaz duruma gelince etkin çekirdek sayısı 64’e indi; sonraki testlerde 1,3 teraflop sonucuna ulaşıldı. Ölçümler, Python’da yazılmış özel bir matris çarpımı programıyla yapıldı.
Cray-1 ile farklı mimariler
1976’da tanıtılan Cray-1, döneminin en gelişmiş süper bilgisayarları arasındaydı. Teorik tepe performansı yaklaşık 160 megaflop olan makine, aynı komutu birden fazla veriye uygulayan vektör işlem mimarisini kullanıyordu.
Mac Mini’lerden oluşan yeni sistem bu yöntemi birebir kopyalamıyor. Bağımsız bilgisayarlar görevleri paralel biçimde işliyor. İki sistemin mimarileri ve performans ölçümleri farklı olsa da yeni yapının ulaştığı sonuç, aradan geçen 50 yıldaki teknolojik ilerlemeyi ortaya koyuyor.
Yazılım tercihi de sistemin yapısına göre şekillendi. Ekip, standart bir Linux dağıtımı yerine macOS Mojave 10.14 kullanıyor. Bu seçimde, bilgisayarlar arasında görev dağıtımına yarayan MPI (Message Passing Interface) altyapısına yerleşik destek sunulması etkili oldu.
Müzede kurulan gösterim aracılığıyla ziyaretçiler matris çarpımı algoritmalarını izleyebiliyor. Tek çekirdekten tüm kümeye geçildiğinde hesaplama performansının nasıl değiştiği de bu gösterimde görülebiliyor.
Soğutma için doğal hava dolaşımı
Otuz bilgisayarın aynı gövdede çalışırken ürettiği ısı, projenin mühendislik başlıklarından biriydi. Ekip, veri merkezlerinde kullanılan güçlü ve gürültülü fanlar yerine doğal hava akışından yararlanmayı seçti.
Cray-1’in gövdesi çelik raf şasisi ve alüminyum tepsilerle oluşturuldu. Bilgisayarların dikey yerleşimi, ısınan havanın yükselip üst kısımdaki ızgaralardan çıkmasını sağlıyor. Böylece gövde, ek mekanik fan kullanmadan termal baca gibi işliyor.
Sistemin sessizliği de dikkat çekiyor. Boşta çalışan Mac Mini’lerin her biri yaklaşık 12 ila 15 desibel ses çıkarıyor. Kulede en belirgin ses, tabana yerleştirilen iki gigabit Ethernet anahtarından geliyor; bu cihazlar 30 ila 33 desibel düzeyinde çalışıyor.
Müze ekibi ağ anahtarlarını daha sessiz modellerle değiştirmeyi planlıyor. Mevcut hâliyle sistemin çalıştığını duymak güç; ziyaretçilerin sesi fark etmesi için bilgisayarlara yaklaşması gerekiyor.
1970’lerden esinlenen kontrol masası
Müze, Cray-1 kopyası için ayrıca bir kontrol terminali tasarladı. Soğuk Savaş döneminin bilgisayar kontrol odalarını çağrıştıran bölümde, 1970’lerin DEC VT05 ve Processor Technology Sol-20 terminallerinden esinlenen unsurlar bir araya getirildi. Panel tasarımında dönemin analog cihazlarından da yararlanıldı. Ekip, ileride IBM System/3 bilgisayarlarından kalan orijinal gösterge lambalarını eklemeyi düşünüyor.
Başta daha otantik bir görünüm için CRT monitörler planlandı. Ancak eski ekranlarla modern bilgisayarlar arasında çıkabilecek bağlantı sorunları nedeniyle düz ekranlar tercih edildi.
Tasarımın bazı parçaları henüz tamamlanmadı. Sonraki aşamalarda kontrol masasının altına 3,5 inç ve 5,25 inç disket sürücüleri yerleştirilmesi, klavyenin ise HP 250’nin klasik görünümünü taklit eden 3D yazıcı üretimi özel bir kasaya alınması planlanıyor.
İkinci bölüm için M4 Mac Mini hedefi
Müze ekibinin planı mevcut 30 bilgisayarla sınırlı değil. Cray-1 kopyasının ikinci yarısı şu an boş ve bu alanın daha yeni Apple bilgisayarlarıyla doldurulması hedefleniyor. Kitle fonlamasıyla 70 ila 80 M4 işlemcili Mac Mini alınması planlanıyor; böylece farklı nesil Apple bilgisayarlarından daha büyük bir küme kurulabilecek.
Uzun vadeli hedef, genişletilmiş sistemle dünyanın en güçlü süper bilgisayarlarını sıralayan TOP500 listesine girebilecek performansa ulaşmak. Bu henüz bir hedef; mevcut 1,3 teraflop sonucu TOP500 başarısı anlamına gelmiyor.
Cray-1’in yeniden oluşturulan sürümü müzede sürekli sergileniyor. Ziyaretçiler ayrıca hiç kullanılmamış iki orijinal Cray CX1 sistemini görebiliyor. Müze, koleksiyonunu cumartesi günleri düzenlenen rehberli turlarla tanıtıyor.
