CDC 6600

CDC 6600 — это суперкомпьютер, разработанный и выпущенный компанией Control Data Corporation (CDC) в 1964 году. Считается первым в мире коммерчески успешным суперкомпьютером и на момент своего появления был самой быстродействующей вычислительной машиной на планете, превзойдя по производительности IBM 7030 Stretch примерно в три раза. Разработка велась под руководством инженера Сеймура Крея, который впоследствии стал ключевой фигурой в истории суперкомпьютеростроения.

История

Предпосылки создания

К началу 1960-х годов компания Control Data Corporation, основанная в 1957 году группой инженеров, покинувших Sperry Rand, стремилась занять нишу высокопроизводительных вычислений. Основным конкурентом на этом рынке была корпорация IBM, доминировавшая в сегменте мейнфреймов. Сеймур Крей, главный конструктор CDC, поставил цель создать машину, которая была бы не просто быстрее существующих аналогов, а превосходила бы их на порядок. Для этого он применил ряд радикальных для того времени инженерных решений.

Разработка и выпуск

Проект, известный как «CDC 6600», начался в 1962 году. Крей отказался от использования сложных, но медленных транзисторов, применявшихся в IBM, и сделал ставку на более быстрые кремниевые транзисторы, которые выпускала компания Fairchild Semiconductor. Для охлаждения плотно упакованных компонентов использовалась система жидкостного охлаждения с фреоном, что было новаторством для коммерческих компьютеров. Первый экземпляр CDC 6600 был поставлен заказчику в 1964 году. Всего было выпущено около 100 машин этой модели.

Конкуренция с IBM

Успех CDC 6600 вызвал серьёзную реакцию со стороны IBM. Томас Уотсон-младший, тогдашний глава IBM, в 1963 году издал внутреннюю записку, в которой назвал проект CDC «угрозой» и приказал выделить на разработку ответной машины (будущего IBM System/360 Model 95) огромные ресурсы. Однако CDC 6600 оставался непревзойдённым по производительности до 1969 года, когда CDC выпустила модель CDC 7600. В 1968 году CDC подала антимонопольный иск против IBM, обвинив её в недобросовестной конкуренции, и в конечном итоге выиграла дело, получив крупную денежную компенсацию.

Архитектура и устройство

Центральный процессор

Сердцем CDC 6600 был центральный процессор (ЦП), который, в отличие от большинства современных ему машин, не выполнял операции ввода-вывода и не управлял периферией. Он был спроектирован исключительно для арифметических и логических вычислений. ЦП работал на тактовой частоте 10 МГц и имел 60-битное слово. В его состав входили 10 функциональных устройств, которые могли работать параллельно, что позволяло выполнять до нескольких инструкций за один такт (ранняя форма суперскалярности).

Периферийные процессоры (PPU)

Ключевой особенностью архитектуры CDC 6600 было использование 10 отдельных периферийных процессоров (Peripheral Processing Units, PPU). Эти 12-битные процессоры брали на себя все задачи по управлению вводом-выводом, работой с дисками, лентами и терминалами. Это освобождало центральный процессор от рутинных операций и позволяло ему сосредоточиться на вычислениях. Каждый PPU имел собственную память объёмом 4096 12-битных слов.

Память

Оперативная память CDC 6600 была организована на ферритовых сердечниках. Максимальный объём памяти составлял 131 072 60-битных слова (около 1 мегабайта в современных единицах). Память была разделена на 32 банка, что позволяло осуществлять доступ к данным с высокой скоростью и минимизировать задержки при параллельной работе функциональных устройств.

Система охлаждения

Из-за высокой плотности монтажа компонентов (транзисторы размещались на печатных платах, плотно упакованных в шкафы) обычное воздушное охлаждение было недостаточным. CDC 6600 использовал систему жидкостного охлаждения на основе фреона. Хладагент циркулировал по медным трубкам, проходящим через блоки с транзисторами, и отводил тепло к внешним радиаторам. Эта система была одной из первых в коммерческих компьютерах.

Программное обеспечение

Операционная система

Для CDC 6600 была разработана операционная система Chippewa Operating System (COS), а затем более совершенная SCOPE (Supervisory Control Of Program Execution). SCOPE обеспечивала многозадачность, пакетную обработку заданий и управление ресурсами системы. Позднее, для более поздних моделей CDC, появилась операционная система KRONOS.

Языки программирования

Основным языком для научных расчётов на CDC 6600 был FORTRAN. Компилятор FORTRAN для этой машины считался одним из лучших по эффективности генерируемого кода. Также поддерживались языки ALGOL, COBOL и ассемблер COMPASS. Для символьных вычислений использовался язык LISP.

Производительность и рекорды

Быстродействие

На момент выпуска CDC 6600 демонстрировал производительность около 3 мегафлопсов (миллионов операций с плавающей запятой в секунду). Это было в три раза больше, чем у IBM 7030 Stretch (около 1,2 мегафлопса), и в десятки раз больше, чем у типичных мейнфреймов того времени. В 1964 году он был признан самым быстрым компьютером в мире и удерживал этот титул до 1969 года.

Применение в науке и оборонной сфере

CDC 6600 активно использовался в научных и оборонных целях. В частности, он применялся:

• В Ливерморской национальной лаборатории (США) для моделирования ядерных взрывов и разработки термоядерного оружия.
• В Национальном центре атмосферных исследований (NCAR) для прогнозирования погоды и климатического моделирования.
• В аэрокосмической отрасли (NASA, Boeing) для расчётов аэродинамики и проектирования самолётов и ракет.
• В университетах (например, в Калифорнийском университете в Беркли) для фундаментальных научных исследований.

Интересные факты

• Название «6600» было выбрано не случайно. По одной из версий, Сеймур Крей хотел, чтобы номер модели был «круглым» и запоминающимся, а 6600 — это просто число, которое звучало внушительно.
• Конструкция шкафов была необычной: они были спроектированы так, чтобы их можно было раздвигать, обеспечивая доступ к внутренним компонентам. Форма шкафов напоминала «плюшки» или «буханки хлеба», за что машину иногда называли «хлебницей».
• Стоимость одного экземпляра CDC 6600 составляла около 7–8 миллионов долларов США (что эквивалентно примерно 60–70 миллионам долларов в ценах 2020-х годов).
• Влияние на дизайн — архитектура CDC 6600 с выделенными периферийными процессорами стала прообразом для многих последующих суперкомпьютеров, включая CDC 7600 и Cray-1.

Значение и наследие

CDC 6600 стал важной вехой в истории вычислительной техники. Он не только продемонстрировал возможность создания коммерчески успешного суперкомпьютера, но и заложил архитектурные принципы, которые использовались десятилетиями. Разделение труда между центральным и периферийными процессорами, параллелизм на уровне функциональных устройств и эффективное охлаждение стали стандартами для высокопроизводительных систем. Сеймур Крей, создав CDC 6600, подтвердил свой статус гениального инженера и впоследствии основал компанию Cray Research, которая доминировала на рынке суперкомпьютеров в 1970–1980-х годах. Сегодня CDC 6600 считается одним из самых значимых компьютеров XX века, а его изображение часто используется как символ эпохи зарождения суперкомпьютерной индустрии.

Источники

• Thornton, J. E. (1970). Design of a Computer: The Control Data 6600. Scott, Foresman and Company.
• Mack, P. E. (1990). The Control Data 6600: A Case Study in Supercomputer Design. Annals of the History of Computing, IEEE.
• Murray, C. J. (1997). The Supermen: The Story of Seymour Cray and the Technical Wizards behind the Supercomputer. John Wiley & Sons.
• Документация Control Data Corporation (1964–1969). CDC 6600 System Description.