Un supercomputer chiamato Cray 1

Nel 1975 veniva installato il primo modello di Cray 1, un supercomputer che fece la storia grazie alle sue caratteristiche totalmente innovative e alla sua eccezionale potenza di calcolo. Oggi, 44 anni dopo, vogliamo ricordarlo provando a capire cosa ha reso questa macchina così importante e speciale.

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Supercomputer si nasce

Spesso, quando si vogliono sottolineare gli incredibili passi da gigante compiuti nel campo dell’elettronica dalla sua nascita ad oggi, si confrontano i primi enormi computer, capaci di occupare intere stanze, con i nostri smartphone, infinitamente più potenti ma capaci comunque di entrare in una tasca.

Esiste però una categoria di computer che è rimasta, e probabilmente rimarrà sempre, “ingombrante”, ovvero quella dei supercomputer. Destinati ad applicazioni metereologiche, scientifiche, militari o industriali, si tratta di macchine progettate con in mente potenza di calcolo e affidabilità, piuttosto che compattezza ed efficienza energetica.

La complessità, le dimensioni ed il costo di questi computer limita il numero delle unità prodotte oer ogni modello, con spesso macchine uniche prodotte su commissione per una particolare applicazione.

L’impiego in campi molto specifici costringe i progettisti e gli ingegneri a pensare fuori dagli schemi per ottenere un design ottimale ed un’architettura dedicata. Molte delle innovazioni introdotte nei decenni sui supercomputer hanno poi influenzato anche il progresso dei dispositivi commerciali, portando benefici per tutti.

Arriva il Cray 1

La storia del Cray 1 comincia il suo creatore, Seymour Cray. Cray già lavorava, a cavallo tra gli anni ’60 e 70, nel campo dei supercomputer all’interno della CDC (Control Data Corporation). Nonostante con questa compagnia avesse progettato con successo diversi modelli, alcuni problemi finanziari, legati al troppo ambizioso progetto CDC STAR-100, convinsero Seymour Cray a lasciarla nel 1972 e a fondare la Cray Research.

Dopo alcuni investimenti e molto lavoro, nel 1975 era pronto il progetto del Cray 1. Con una frequenza di clock di 80MHz e una potenza di calcolo di 160 MFLOPS, il primo modello venne conteso tra di versi laboratori di ricerca, per essere poi aggiudicato dal Centro Nazionale per Ricerche Atmosferiche (NCAR) alla cifra di 8.86 milioni di dollari.

Il prezzo era tarato sulle aspettative iniziali di vendere una decina di macchine o poco più, ma il successo fu molto maggiore, con più di 80 unità vendute. Cray e la sua azienda diventarono delle celebrità nel settore.

Con il sistema di raffreddamento compreso, il computer pesava ben 5.5 tonnellate, poteva memorizzare 8MB e consumava 115 kW di potenza. L’aspetto era anch’esso unico e particolarmente caratteristico, a metà tra una torre ed una panchina.

Il segreto è l’efficienza

Uno dei segreti per il successo di Cray 1 era l’impiego dei circuiti integrati, esistenti da più di un decennio, ma solo ora abbastanza veloci da poter essere usati in un supercomputer. Per raffreddarlo venne implementato un sistema brevettato apposta e basato sul Freon liquido.

Ma la caratteristica principale dietro l’enorme (almeno per l’epoca) potenza di calcolo di questa macchina era la sua particolare architettura. Si trattava infatti del primo supercomputer con un processore vettoriale, ovvero in grado di compiere in maniera molto efficiente una stessa operazione su un insieme di dati.

A differenza di un normale processore, che esegue un’operazione alla volta, la sua natura vettoriale di questa macchina le permetteva di eseguire un calcolo dello stesso tipo su anche milioni di dati, tutto in una singola istruzione. Questo tipo di applicazione è molto comune nei programmi di tipo scientifico e nelle simulazioni avanzate, e poterla eseguire in maniera efficiente permetteva di ridurre enormemente il tempo di calcolo necessario.

Nonostante i processori vettoriali abbiano perso rilevanza a causa della crescente potenza e del basso costo dei processori tradizionali, ancora oggi molte CPU e GPU seguono, per alcune operazioni, un principio di parallelismo e operazioni vettoriali, che gli permette di raggiungere una maggiore efficienza.

Oltre il Cray 1

Al successo del Cray 1 seguirono il lancio di Cray-1MP ed CRAY-2, rispettivamente nel 1982 e nel 1985. Nessuno dei due ebbe lo stesso successo del primo, nonostante fossero molto migliori a livello di performance e caratteristiche generali.

La produzione di supercomputer continuò anche nella seconda metà degli anni 80 e nella prima metà degli anni 90, ma una richiesta sempre minore di costosissime macchine ultra-specializzate e l’avvento dei mini-supercomputer portò l’azienda a dichiarare il fallimento nel 1995.

Cray Research venne poi fusa con Silicon Graphics l’anno dopo, e continuo ad operare, rilasciando alcuni supercomputer di bassa fascia insieme ai sistemi ad alte prestazioni. L’ultimo di questi, il Cray XK7 “Titan“, venne rilasciato nel 2011, ed è stato il supercomputer più veloce del mondo fino al 2013.

Una sguardo al passato, al presente e al futuro

Può sembrare strano ricordare con ammirazione un computer la cui potenza di calcolo massima (160 MegaFLOPS) è migliaia di volte inferiore di quella di un cellulare attuale, e quasi un miliardo di volte inferiore di quella del suo successore ‘Titan’ (20 PetaFLOPS).

Ma bisogna ricordare che questo supercomputer è stato il migliore di tutti quando è uscito, e che ha introdotto molte innovazioni che vivono ancora oggi nei sistemi moderni. Metterlo in prospettiva con la tecnologia attuale può aiutarci a non dare per scontata le enormi risorse a nostra disposizione e può farci immaginare, o forse solo intuire, i progressi che raggiungeremo tra altri 44 anni.

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