Сеймур Крей

Сеймур Крей — американский инженер-конструктор и предприниматель, основатель компании Cray Research, наиболее известный как создатель ряда суперкомпьютеров, которые на протяжении нескольких десятилетий задавали стандарты производительности в области высокопроизводительных вычислений. Крей считается пионером в проектировании векторных процессоров и многопроцессорных систем, а его подход к архитектуре, охлаждению и компактности машин оказал значительное влияние на развитие вычислительной техники.

Биография

Ранние годы и образование

Сеймур Роджер Крей родился 28 сентября 1925 года в городе Чиппева-Фолс, штат Висконсин, США. Его отец был инженером-строителем, что, вероятно, повлияло на интерес сына к технике. В детстве Крей увлекался радиоэлектроникой и химией, а в школьные годы собрал собственный радиоприёмник. После окончания школы он поступил в Висконсинский университет в Мадисоне, но вскоре перевёлся в Университет Миннесоты, где в 1949 году получил степень бакалавра по электротехнике. В 1951 году он получил степень магистра по прикладной математике.

Работа в Engineering Research Associates (ERA)

После окончания университета Крей присоединился к компании Engineering Research Associates (ERA), которая занималась разработкой криптографического оборудования и ранних электронных вычислительных машин для Военно-морских сил США. В ERA он участвовал в создании компьютера ERA 1101, который считается одним из первых коммерческих компьютеров. В 1952 году компания была приобретена корпорацией Remington Rand, и Крей перешёл в её подразделение Sperry Rand.

Деятельность в Control Data Corporation (CDC)

В 1957 году Крей вместе с группой инженеров покинул Sperry Rand и стал одним из соучредителей компании Control Data Corporation (CDC). В CDC он возглавил разработку суперкомпьютеров. Под его руководством были созданы:

• CDC 1604 (1960) — один из первых коммерческих транзисторных компьютеров.
• CDC 6600 (1964) — первый в мире суперкомпьютер, который считался самым быстрым на момент выпуска (до 3 мегафлопс). В нём использовалась новаторская архитектура с центральным процессором и несколькими периферийными процессорами.
• CDC 7600 (1969) — дальнейшее развитие архитектуры 6600, производительность которого достигала 10 мегафлопс.

Крей также начал работу над проектом CDC 8600, но столкнулся с разногласиями с руководством компании относительно финансирования и направления разработок. В 1972 году он покинул CDC.

Основание Cray Research

В 1972 году Крей основал собственную компанию Cray Research в городе Чиппева-Фолс. Первым продуктом компании стал суперкомпьютер Cray-1, выпущенный в 1976 году. Эта машина стала сенсацией: она имела производительность около 80 мегафлопс, занимала площадь всего около 6 квадратных метров и весила около 5,5 тонн. Для охлаждения использовалась система с фреоном, а не с водой, что было редкостью. Cray-1 был установлен в Лос-Аламосской национальной лаборатории и других научных центрах.

В 1982 году компания выпустила Cray X-MP — многопроцессорную систему, которая стала первой коммерческой векторной супер-ЭВМ с общей памятью. В 1985 году последовал Cray-2, который использовал жидкостное охлаждение и достигал производительности до 1,9 гигафлопс. В 1988 году был представлен Cray Y-MP, который стал одним из самых успешных суперкомпьютеров своего времени.

Последние годы и наследие

В 1989 году Крей основал новую компанию Cray Computer Corporation, сосредоточившись на разработке суперкомпьютера Cray-3, который должен был использовать арсенид-галлиевые чипы. Однако проект столкнулся с техническими трудностями и финансовыми проблемами. В 1995 году компания обанкротилась.

В 1996 году Крей основал SRC Computers (Seymour R. Cray Computers), но не успел завершить ни одного проекта. 5 октября 1996 года Сеймур Крей погиб в автомобильной аварии в Колорадо-Спрингс. Его вклад в развитие вычислительной техники признаётся мировым сообществом, и он считается одним из величайших инженеров XX века.

Ключевые инженерные решения

Векторная обработка

Крей был одним из первых, кто реализовал концепцию векторных процессоров, которые позволяют выполнять одну и ту же операцию над целым массивом данных за один такт. Это резко увеличивало производительность при решении задач линейной алгебры, моделирования погоды и других научных расчётов.

Архитектура с общей памятью

В отличие от многих современных ему систем, Крей предпочитал архитектуру с общей памятью, где все процессоры имеют доступ к единому адресному пространству. Это упрощало программирование и позволяло эффективно распараллеливать задачи.

Компактность и охлаждение

Крей уделял большое внимание физической компоновке компьютеров. Его машины были компактными, что сокращало длину сигнальных линий и повышало тактовую частоту. Для отвода тепла он использовал нестандартные решения: фреоновое охлаждение в Cray-1 и погружение в жидкость в Cray-2. Это позволяло размещать процессоры плотно друг к другу.

Использование арсенида галлия

В проекте Cray-3 Крей попытался использовать арсенид галлия вместо кремния. Этот материал обладает более высокой подвижностью электронов, что теоретически позволяло достичь более высоких тактовых частот. Однако технология оказалась сложной в производстве и дорогой, что в итоге привело к неудаче проекта.

Основные модели суперкомпьютеров

Влияние на индустрию

Научные расчёты

Суперкомпьютеры Крея стали основным инструментом для моделирования ядерных взрывов, прогноза погоды, аэродинамики, молекулярной динамики и других задач, требующих огромных вычислительных мощностей. Они использовались в национальных лабораториях США, университетах и крупных корпорациях.

Развитие архитектуры

Многие идеи Крея — векторные процессоры, общая память, компактная компоновка — были впоследствии заимствованы другими производителями. Современные суперкомпьютеры, такие как Fugaku (Япония) или Frontier (США), используют многопроцессорные системы с общей памятью на уровне узлов, хотя общая архитектура стала более сложной.

Культурное значение

Крей стал символом инженерного гения и предпринимательской смелости. Его имя стало нарицательным для суперкомпьютеров, а компания Cray (ныне часть Hewlett Packard Enterprise) продолжает выпускать высокопроизводительные системы.

Критика и неудачи

Коммерческие риски

Крей часто вкладывал личные средства в разработку новых машин, что делало его компанию уязвимой. Проект Cray-3, несмотря на техническую новизну, провалился коммерчески из-за задержек и перерасхода бюджета. Банкротство Cray Computer Corporation в 1995 году показало, что даже гениальный инженер не всегда может предугадать рыночные условия.

Конкуренция

В 1990-х годах на рынок суперкомпьютеров вышли компании, использующие массово-параллельные архитектуры на основе стандартных микропроцессоров (например, Intel Paragon, Thinking Machines). Это подорвало монополию Cray на векторные системы, которые были дороже и сложнее в производстве.

Ограниченность векторной архитектуры

Векторные процессоры эффективны только для задач с регулярной структурой данных. Для задач с нерегулярными обращениями к памяти (например, обработка графов) они уступали массово-параллельным системам.

Память

• В 1997 году компания Cray Research была приобретена Silicon Graphics, а затем в 2000 году — Tera Computer Company, которая сменила название на Cray Inc. В 2019 году Cray Inc. была куплена Hewlett Packard Enterprise за 1,3 миллиарда долларов.
• В честь Сеймура Крея названа премия Seymour Cray Computer Engineering Award, вручаемая IEEE Computer Society за выдающиеся достижения в области компьютерной инженерии.
• В 1998 году Крей был посмертно введён в Зал славы изобретателей (National Inventors Hall of Fame).

Источники

• Cray, Seymour R. (1996). The Cray-1 Computer System. Communications of the ACM.
• Thornton, James E. (1970). Design of a Computer: The Control Data 6600. Scott, Foresman and Company.
• Smotherman, Mark. Seymour Cray: The Man Who Brought Style to Supercomputing. ACM SIGARCH Computer Architecture News.
• IEEE Computer Society. Seymour Cray Computer Engineering Award.
• Hewlett Packard Enterprise. History of Cray Supercomputers.