Cray Research

Cray Research — американская компания, занимавшаяся разработкой и производством суперкомпьютеров. Основана в 1972 году инженером Сеймуром Креем. В период с 1970-х по 1990-е годы Cray Research была одним из мировых лидеров в области высокопроизводительных вычислений, а её системы неоднократно признавались самыми быстрыми компьютерами в мире. В 2000 году компания была поглощена Silicon Graphics, Inc. (SGI), а в 2019 году бренд Cray был приобретён корпорацией Hewlett Packard Enterprise (HPE).

История

Основание и первые годы (1972—1976)

Сеймур Крей, ранее работавший в компании Control Data Corporation (CDC) и создавший суперкомпьютер CDC 6600, покинул её в 1972 году из-за разногласий с руководством. Вместе с группой инженеров он основал Cray Research в городе Чиппева-Фолс, штат Висконсин. Первоначальный капитал был предоставлен венчурными инвесторами. Первым продуктом компании стал суперкомпьютер Cray-1, выпущенный в 1976 году. Он был установлен в Лос-Аламосской национальной лаборатории и стал первым коммерчески успешным суперкомпьютером, работающим на векторной архитектуре.

Расцвет и конкуренция (1980-е)

В 1980-х годах Cray Research доминировала на рынке суперкомпьютеров. В 1982 году был выпущен Cray X-MP, который использовал многопроцессорную архитектуру. В 1985 году появился Cray-2, отличавшийся жидкостным охлаждением и высокой плотностью компоновки. В 1988 году компания представила Cray Y-MP — одну из самых успешных моделей, которая использовалась в научных и военных целях. В этот период основными конкурентами Cray Research были компании Fujitsu, NEC и IBM, а также молодые стартапы, такие как Thinking Machines.

Кризис и поглощение (1990-е)

В начале 1990-х годов рынок суперкомпьютеров начал меняться: рост производительности микропроцессоров общего назначения (архитектура RISC) позволил создавать кластерные системы, которые были дешевле специализированных векторных машин Cray. Компания столкнулась с финансовыми трудностями. В 1995 году Cray Research была приобретена Silicon Graphics, Inc. (SGI) за 740 миллионов долларов. После слияния бренд Cray продолжал существовать как подразделение SGI, но его доля рынка сокращалась.

Возрождение и финальное поглощение (2000—2019)

В 2000 году SGI выделила Cray в самостоятельную компанию, которая вновь стала называться Cray Inc. В 2000-х годах компания сосредоточилась на разработке суперкомпьютеров на основе массово-параллельной архитектуры. В 2011 году был выпущен Cray XK6, а в 2012 году — Cray XK7, который использовал гибридные процессоры (CPU + GPU). В 2019 году корпорация Hewlett Packard Enterprise (HPE) объявила о приобретении Cray Inc. за 1,4 миллиарда долларов. Сделка была завершена в том же году, после чего бренд Cray стал частью подразделения HPE по высокопроизводительным вычислениям.

Продукция

Основные модели

Системы, построенные на базе Cray

На базе технологий Cray были построены несколько самых мощных суперкомпьютеров мира, входивших в рейтинг TOP500:

• Jaguar (Cray XT5) — установлен в Национальной лаборатории Ок-Ридж (США), в 2009 году занимал первое место в TOP500.
• Titan (Cray XK7) — модернизация Jaguar, в 2012 году занял первое место.
• Summit (IBM, но с использованием технологий Cray) — в 2018 году стал самым мощным суперкомпьютером мира.
• Frontier (HPE Cray EX) — установлен в Национальной лаборатории Ок-Ридж, в 2022 году стал первым экзафлопсным суперкомпьютером (1,1 EFLOPS).

Технологические особенности

Векторная архитектура

Основой успеха Cray Research в 1970—1980-х годах была векторная архитектура. В отличие от скалярных процессоров, которые обрабатывают данные по одному элементу за раз, векторные процессоры могут выполнять одну и ту же операцию над целым массивом данных (вектором) за один такт. Это позволяло достигать высокой производительности при решении задач линейной алгебры, гидродинамики и моделирования физических процессов.

Жидкостное охлаждение

Начиная с модели Cray-2, компания применяла жидкостное охлаждение для отвода тепла от плотно упакованных компонентов. В Cray-2 использовалась система погружного охлаждения, при которой платы помещались в резервуар с инертным фторуглеродным хладагентом. Это позволяло достигать высокой плотности размещения процессоров.

Многопроцессорность

Cray X-MP и последующие модели использовали многопроцессорную архитектуру с общей памятью. Процессоры соединялись через высокоскоростную шину, что позволяло эффективно распараллеливать вычисления. В 1990-х годах компания перешла на массово-параллельные архитектуры (MPP), где каждый процессор имел собственную память, а обмен данными осуществлялся через коммуникационную сеть.

Программное обеспечение

Cray Research разрабатывала собственные операционные системы и компиляторы. Основной ОС для векторных машин была Cray Operating System (COS), а для более поздних систем — UNICOS, основанная на UNIX System V. Компиляторы Cray оптимизировали код для векторных вычислений, что позволяло автоматически векторизовать циклы в программах на Fortran и C.

Применение

Суперкомпьютеры Cray использовались в основном в научных и военных целях:

• Научные исследования: моделирование климата, астрофизика, квантовая химия, молекулярная динамика.
• Оборона и авиакосмическая промышленность: расчёт аэродинамики, проектирование ядерного оружия, криптография.
• Нефтегазовая отрасль: сейсмическая обработка данных, моделирование месторождений.
• Финансовый сектор: риск-анализ и моделирование рыночных процессов (ограниченно).

Критика и наследие

В 1980-х годах Cray Research критиковалась за высокую стоимость своих систем (Cray-1 стоил около 8 миллионов долларов, Cray-2 — до 30 миллионов) и сложность в эксплуатации. С развитием кластерных систем на базе стандартных процессоров, которые были значительно дешевле, рынок специализированных векторных суперкомпьютеров сократился. Однако Cray Research внесла значительный вклад в развитие вычислительной техники, заложив основы для современных суперкомпьютеров, включая технологии векторных вычислений, жидкостного охлаждения и массово-параллельной архитектуры.

Интересные факты

• Сеймур Крей был известен своим перфекционизмом: он лично участвовал в проектировании и сборке первых моделей, а также настаивал на том, чтобы все компьютеры Cray имели характерную форму в виде буквы «C» или подковообразную форму, что сокращало длину сигнальных проводов.
• Cray-1 был первым компьютером, который получил прозвище «суперкомпьютер» в современном смысле этого слова.
• В 1980-х годах Cray Research была одним из крупнейших работодателей в штате Висконсин, а её завод в Чиппева-Фолс стал местной достопримечательностью.

Источники

• David E. Lundstrom. A Few Good Men from Univac. MIT Press, 1987.
• Charles J. Murray. The Supermen: The Story of Seymour Cray and the Technical Wizards behind the Supercomputer. John Wiley & Sons, 1997.
• James L. Peterson. The Cray X-MP: A Supercomputer for the 1980s. IEEE Computer Society Press, 1985.
• Официальные пресс-релизы Hewlett Packard Enterprise (HPE) о приобретении Cray Inc., 2019.
• Рейтинг TOP500 (top500.org) — исторические данные о производительности суперкомпьютеров.