CDC Cyber диапазон MainFrame -класса суперкомпьютеров были первичными продуктами корпорации Control Data (CDC) в 1970 - х и 1980 - х годов. В свое время они были предпочтительной компьютерной архитектурой для научных и математически интенсивных вычислений. Они использовались для моделирования потока жидкости, материаловедческого анализа напряжений, анализа электрохимической обработки, [1] вероятностного анализа, [2] энергетических и академических вычислений, [3] моделирования радиационной защиты [4] и других приложений. В линейку также вошли миникомпьютеры Cyber 18 и Cyber 1000 . Как и их предшественник, CDC 6600, они были необычны в использовании двоичного представления дополнительных единиц .
Модели
Линия Cyber включала пять разных серий компьютеров:
- Серии 70 и 170 основаны на архитектуре суперкомпьютеров CDC 6600 и CDC 7600 соответственно.
- Серия 200 основана на CDC STAR-100 - выпущена в 1970-х годах.
- Серия 180, разработанная командой в Канаде - выпущена в 1980-х годах (после серии 200)
- Cyberplus или Advanced Flexible Processor (AFP)
- Cyber 18 миникомпьютер на основе CDC 1700
В первую очередь нацеленные на большие офисные приложения вместо традиционных суперкомпьютерных задач, некоторые из машин Cyber, тем не менее, включали базовые векторные инструкции для повышения производительности в традиционных ролях CDC.
Cyber 70 и 170 серий
Архитектуры Cyber 70 и 170 были преемниками более ранних серий CDC 6600 и CDC 7600 и поэтому обладали почти всеми характеристиками более ранней архитектуры. Серия Cyber-70 представляет собой небольшое обновление по сравнению с более ранними системами. Серия Cyber-170 представляет собой переход от дискретных электронных компонентов и основной памяти к интегральным схемам и полупроводниковой памяти . 172, 173 и 174 используют интегральные схемы и полупроводниковую память, тогда как 175 используют высокоскоростные дискретные транзисторы. [5] Cyber-170/700 - это обновленная в конце 1970-х годов линейка Cyber-170.
Центральный процессор (CPU) и центральная память (CM) работали в единицах 60-битных слов . В жаргоне CDC термин «байт» относится к 12-битным объектам (которые совпадают с размером слова, используемым периферийными процессорами). Символы были шестибитными, операционные коды - шестью битами, а адреса центральной памяти - 18 битами. Инструкции центрального процессора были либо 15-битными, либо 30-битными. 18-битная адресация, присущая серии Cyber 170, налагает ограничение в 262 144 (256 КБ) слов основной памяти, которая является полупроводниковой памятью в этой серии. Центральный процессор не имеет инструкций ввода-вывода, полагаясь на блоки периферийного процессора (PP) для выполнения операций ввода-вывода.
Система Cyber 170-series состоит из одного или двух процессоров , работающих на частоте 25 или 40 МГц, и оснащена 10, 14, 17 или 20 периферийными процессорами (PP) и до 24 высокопроизводительных каналов для высокопроизводительных скорость ввода / вывода . Из-за относительно медленного времени обращения к памяти ЦП (в некоторых моделях инструкции обращения к памяти были медленнее, чем операции деления с плавающей запятой), высокопроизводительные ЦП (например, Cyber-74, Cyber-76, Cyber-175 и Cyber -176) оснащены восемью или двенадцатью словами высокоскоростной памяти, используемой в качестве кэша инструкций. Любой цикл, который помещается в кеш (который обычно называется внутри стека ), выполняется очень быстро, без обращения к основной памяти для выборки инструкций. Младшие модели не содержат стека инструкций. Однако, поскольку в каждое 60-битовое слово помещается до четырех инструкций, в конструкции заложена некоторая степень предварительной выборки.
Как и предыдущие системы, серия Cyber 170 имеет восемь 18-разрядных адресных регистров (от A0 до A7), восемь 18-разрядных индексных регистров (от B0 до B7) и восемь 60-разрядных регистров операндов (от X0 до X7). Семь из регистров A связаны с соответствующими им регистрами X. При настройке от A1 до A5 этот адрес считывается и загружается в соответствующий регистр с X1 по X5. Аналогичным образом, регистр настройки A6 или A7 записывает соответствующий регистр X6 или X7 в центральную память по адресу, записанному в регистр A. A0 фактически является временным регистром.
Процессоры более высокого уровня состояли из нескольких функциональных блоков (например, сдвиг, приращение, плавающее добавление), что позволяло в некоторой степени выполнять параллельное выполнение инструкций. Этот параллелизм позволяет программистам на ассемблере минимизировать влияние медленного времени выборки из памяти системы за счет предварительной выборки данных из центральной памяти задолго до того, как эти данные потребуются. Посредством чередования независимых инструкций между инструкцией выборки из памяти и инструкциями, управляющими выбранным операндом, время, занимаемое выборкой из памяти, можно использовать для других вычислений. С помощью этой техники в сочетании с ручной сборкой плотных циклов, которые вписываются в стек инструкций, опытный программист Cyber-ассемблера может написать чрезвычайно эффективный код, который максимально использует мощность оборудования.
Подсистема периферийного процессора использует технологию, известную как цилиндр и слот, для совместного использования исполнительного устройства; каждый PP имел свою собственную память и регистры, но сам процессор (слот) выполнял по одной инструкции от каждого PP по очереди (цилиндра). Это грубая форма аппаратного мультипрограммирования . Периферийные процессоры имеют 4096 байт 12-битных слов памяти и 18-битный регистр накопителя. Каждый PP имеет доступ ко всем каналам ввода / вывода и всей центральной памяти (CM) системы в дополнение к собственной памяти PP. В наборе команд PP отсутствуют, например, обширные арифметические возможности и не выполняется пользовательский код; Подсистема периферийного процессора предназначена для обработки ввода-вывода и, таким образом, освобождения более мощного центрального процессора (ов) для выполнения пользовательских вычислений.
Особенностью нижних процессоров Cyber является модуль сравнения и перемещения (CMU). Он предоставляет четыре дополнительных инструкции, предназначенных для помощи приложениям для обработки текста. В отличие от остальных 15- и 30-битных инструкций, это 60-битные инструкции (три фактически используют все 60 бит, другой - 30 бит, но для его выравнивания требуется 60 бит). Инструкции: переместить короткую строку, переместить длинную строку, сравнить строки и сравнить сопоставленную строку. Они работают с шестибитными полями (пронумерованными от 1 до 10) в центральной памяти. Например, в одной инструкции можно указать «переместить 72-символьную строку, начинающуюся со слова 1000, символ 3, в позицию 2000 символа 9». Аппаратное обеспечение CMU не входит в состав высокопроизводительных процессоров Cyber, потому что циклы с ручным кодированием могут выполняться так же быстро или быстрее, чем инструкции CMU.
В более поздних системах обычно используется NOS (сетевая операционная система) CDC . Версия 1 NOS продолжала обновляться примерно до 1981 г .; NOS версии 2 была выпущена в начале 1982 года. Помимо NOS, единственными другими операционными системами, обычно используемыми в серии 170, были NOS / BE или его предшественник SCOPE , продукт подразделения CDC в Саннивейл. Эти операционные системы обеспечивают разделение времени пакетных и интерактивных приложений. Предшественником NOS был Kronos, который широко использовался примерно до 1975 года. Из-за сильной зависимости разрабатываемых приложений от набора символов конкретной установки многие установки предпочли запускать старые операционные системы, а не преобразовывать свои приложения. Другие установки будут исправлять новые версии операционной системы, чтобы использовать старый набор символов для обеспечения совместимости приложений.
Cyber 180 серии
Разработка Cyber 180 началась в Advanced Systems Laboratory, совместном предприятии CDC / NCR, созданном в 1973 году в Эскондидо, Калифорния. Семейство машин изначально называлось Integrated Product Line (IPL) и предназначалось для замены виртуальной памяти для линейок продуктов NCR 6150 и CDC Cyber 70. Система IPL также называлась Cyber 80 в документации по разработке. В Software Автора Язык (SWL), высокого уровня Паскаль -как язык был разработан для проекта с целью , что все языки и операционная система (IPLOS) собирались записать в SWL. Позже SWL была переименована в PASCAL-X и в конечном итоге стала Сибил . Совместное предприятие было закрыто в 1976 году, CDC продолжила разработку системы и переименовала Cyber 80 в Cyber 180. Первые машины этой серии были анонсированы в 1982 году, а объявление продукта для операционной системы NOS / VE произошло в 1983 году.
По мере того, как компьютерный мир стандартизировался до восьмибитного байта , клиенты CDC начали настаивать на том, чтобы кибер-машины делали то же самое. Результатом стала новая серия систем, которые могли работать как в 60-, так и в 64-битных режимах. 64-битная операционная система была названа БДОМ / VE , и поддерживает виртуальную память возможности аппаратных средств. Старые 60-битные операционные системы, NOS и NOS / BE , могли работать в специальном адресном пространстве для совместимости со старыми системами.
Настоящие 180-режимные машины - это микрокодированные процессоры, которые могут поддерживать оба набора команд одновременно. Их оборудование полностью отличается от более ранних машин 6000/70/170. Небольшой пакет обмена на 170 режимов был преобразован в гораздо больший пакет обмена на 180 режимов; В пакете обмена 180-режимом есть идентификатор виртуальной машины (VMID), который определяет, будет ли выполняться набор команд с дополнением 180 до 8/16/64-битных двух или 12/60-битный дополнительный 170-набор команд.
В первоначальном составе было три настоящих 180-х, под кодовыми именами P1, P2, P3. P2 и P3 были более крупными конструкциями с водяным охлаждением. P2 был разработан в Миссиссоге , Онтарио , той же командой, которая позже разработала меньший P1, а P3 был разработан в Арден-Хиллз, Миннесота . P1 был новым шкафом на 60 плат с воздушным охлаждением, разработанным группой из Миссиссоги; P1 работал на токе 60 Гц (мотор-генераторные установки не нужны). Четвертая высокопроизводительная 180-я модель 990 (кодовое название THETA) также находилась в стадии разработки в Арден-Хиллз.
Первоначально 180-е продавались как машины 170 / 8xx без упоминания новой 8/64-битной системы внутри. Однако основная программа управления - это программа с 180 режимами, известная как интерфейс окружающей среды (EI). Операционная система 170 (NOS) использовала одну большую фиксированную страницу в основной памяти. Было несколько подсказок, которые мог уловить предупреждающий пользователь, например, сообщение «создание таблиц страниц», которое вспыхивало на консоли оператора при запуске, и панели мертвого старта с 16 (вместо 12) тумблерами на каждое слово PP на P2 и P3.
Периферийные процессоры в истинных 180-х всегда являются 16-битными машинами, а знаковый бит определяет, будет ли выполняться инструкция PP 16/64 или 12/60 бит. Инструкции ввода-вывода, состоящие из одного слова, в PP всегда являются 16-битными инструкциями, поэтому при мертвом старте PP могут настроить надлежащую среду для запуска как EI плюс NOS, так и существующего программного обеспечения клиента с 170 режимами. Чтобы скрыть этот процесс от клиента, ранее в 1980-х CDC прекратила распространение исходного кода для своего пакета Deadstart Diagnostic Sequence (DDS) и превратила его в закрытый пакет Common Tests & Initialization (CTI).
Первоначальный состав 170/800 был: 170/825 (P1), 170/835 (P2), 170/855 (P3), 170/865 и 170/875. Изначально 825 был выпущен после того, как в его микрокод были добавлены петли задержки; казалось, что дизайнеры в Торонто сделали слишком хорошо, и он был слишком близок к P2 по производительности. В моделях 865 и 875 были модернизированы 170/760 головок (один или два процессора с параллельными функциональными блоками в стиле 6600/7600) с большей памятью. 865 использовал обычную память 170; 875 взял свою более быструю память основного процессора из линейки Cyber 205 .
Через год или два после первоначального выпуска CDC объявила своим клиентам об истинных возможностях серии 800, и настоящие 180 были переименованы в 180/825 (P1), 180/835 (P2) и 180/855 (P3). ). В какой-то момент модель 815 была представлена с отложенным микрокодом, а более быстрый микрокод был восстановлен до модели 825. В конце концов THETA был выпущен как Cyber 990 .
Cyber 200 серии
В 1974 году CDC представила архитектуру STAR . STAR - это полностью новый 64-разрядный дизайн с виртуальной памятью и инструкциями векторной обработки, добавленными для обеспечения высокой производительности при выполнении определенного класса математических задач. Векторный конвейер STAR - это конвейер из памяти в память , который поддерживает длину вектора до 65 536 элементов. К сожалению, задержки векторного конвейера очень велики, поэтому пиковая скорость достигается только при использовании очень длинных векторов. Скалярный процессор был намеренно упрощен, чтобы освободить место для векторного процессора, и он относительно медленный по сравнению с CDC 7600 . Таким образом, оригинальный STAR оказался большим разочарованием, когда был выпущен (см . Закон Амдала ). По наиболее точным оценкам, было поставлено три системы STAR-100.
Оказалось, что все проблемы в STAR решаемы. В конце 1970-х годов CDC решила некоторые из этих проблем с помощью Cyber 203 . Новое имя сохранилось с их новым брендом и, возможно, чтобы дистанцироваться от провала STAR. Cyber 203 содержит переработанную скалярную обработку и конструкцию слабосвязанного ввода-вывода [a], но сохраняет векторный конвейер STAR. По наиболее точным оценкам, два Cyber 203 были доставлены или модернизированы с STAR-100.
В 1980 году был объявлен преемник Cyber 203 - Cyber 205 . [6] Метеорологическое бюро Великобритании в Брэкнелле, Англия, было первым заказчиком, и они получили свой Cyber 205 в 1981 году. Cyber 205 заменяет векторный конвейер STAR модернизированными векторными конвейерами: как скалярные, так и векторные блоки используют ИС вентильной матрицы ECL и охлаждаются с фреоном . Системы Cyber 205 были доступны с двумя или четырьмя векторными конвейерами, при этом версия с четырьмя конвейерами теоретически обеспечивала 400 64-битных MFLOP и 800 32-битных MFLOP. Такие скорости редко встречаются на практике, кроме написанного вручную ассемблера . ИС вентильной матрицы ECL содержат по 168 логических вентилей каждая [7], причем сети тактового дерева настраиваются вручную путем ручной регулировки длины коаксиального кабеля. Набор инструкций будет считаться V- CISC (очень сложный набор инструкций) среди современных процессоров. Многие специализированные операции облегчают аппаратный поиск, матричную математику и специальные инструкции, позволяющие дешифровать.
Оригинальный Cyber 205 был переименован в Cyber 205 Series 400 в 1983 году, когда была представлена Cyber 205 Series 600. Series 600 отличается технологией памяти и упаковкой, но в остальном остается неизменным. Был установлен одиночный четырехтрубный Cyber 205. Все остальные участки представляют собой двухтрубные установки, окончательный счет еще предстоит определить.
Архитектура Cyber 205 превратилась в ETA10, когда команда разработчиков выделилась в ETA Systems в сентябре 1983 года. Последней разработкой стала Cyber 250, выпуск которой планировалось выпустить в 1987 году по цене 20 миллионов долларов; Позже он был переименован в ETA30 после того, как ETA Systems была снова поглощена CDC.
CDC CYBER 205
- Архитектура: логика ECL / LSI [8]
- Время цикла 20 нс (или 50 МГц)
- До 800 Mflops FP32 и 400 Mflops FP64
- 1, 2, 4, 8 или 16 миллионов 64-битных слов со скоростью 25,6 или 51,2 Гбит / с
- 8 портов ввода / вывода со скоростью до 16 200 Мбит / с каждый
Cyberplus или усовершенствованный гибкий процессор (AFP)
Каждый Cyberplus (также известный как Advanced Flexible Processor, AFP) представляет собой 16-разрядный процессор с опциональными 64-разрядными возможностями с плавающей запятой и имеет 256 КБ или 512 К слов 64-разрядной памяти. AFP был преемником гибкого процессора (FP), разработка дизайна которого началась в 1972 году в условиях черного проекта, нацеленного на обработку данных радаров и фотоизображений. [9] Блок управления FP имел аппаратную сеть для условного выполнения микрокоманд с четырьмя регистрами маски и регистром удержания условий; три бита в формате микрокоманды выбирают среди почти 50 условий для определения выполнения, включая знак результата и переполнение, условия ввода-вывода и управление циклом. [10]
В 1986 году работала по крайней мере 21 многопроцессорная установка Cyberplus . Эти системы параллельной обработки включают от 1 до 256 процессоров Cyberplus, обеспечивающих 250 MFLOPS каждый, которые подключены к существующей системе Cyber через архитектуру прямого соединения памяти (MIA), это было доступно в NOS 2.2 для моделей Cyber 170/835, 845, 855 и 180/990.
Физически каждый процессор Cyberplus имел типичный размер модуля мэйнфрейма, аналогичный системам Cyber 180 [11], с точной шириной, зависящей от того, был ли установлен дополнительный FPU , и весил приблизительно 1 тонну .
- Программное обеспечение, поставляемое с Cyberplus, было
- Программное обеспечение
- Кросс-компилятор FORTRAN
- MICA (кросс-ассемблер машинных инструкций)
- Загрузить утилиту File Builder
- ECHOS (симулятор)
- Средство отладки
- Утилита дампа
- Утилита Dump Analyzer
- Программное обеспечение для обслуживания
Некоторыми сайтами, использующими Cyberplus, были Университет Джорджии и Gesellschaft für Trendanalysen (GfTA) ( Ассоциация анализа тенденций ) в Германии.
Полностью сконфигурированная система Cyberplus на 256 процессоров будет иметь теоретическую производительность 64 GFLOPS и весит около 256 тонн. Считается, что система из девяти блоков была способна выполнять сравнительный анализ (включая предварительную обработку сверток) 1- мегапиксельных изображений со скоростью одна пара изображений в секунду.
Кибер 18
Cyber 18 - это 16-битный миникомпьютер, пришедший на смену миникомпьютеру CDC 1700 . В основном он использовался в средах реального времени. Одно заслуживающее внимания приложение лежит в основе 2550 - коммуникационного процессора, используемого в мэйнфреймах серии CDC 6000 и Cyber 70 / Cyber 170. Модель 2550 была произведена подразделением коммуникационных систем CDC в Санта-Ана, Калифорния (STAOPS). STAOPS также произвел еще один коммуникационный процессор (CP), используемый в сетях, размещенных на мэйнфреймах IBM. Этот M1000 CP, позже переименованный в C1000, был приобретен компанией Marshall MDM Communications. Набор из трех плат был добавлен к Cyber 18 для создания 2550.
Cyber 18 обычно программируется на Паскале и ассемблере ; Также были доступны FORTRAN , BASIC и RPG II . Операционные системы включали RTOS (Операционная система реального времени), MSOS 5 (Операционная система Mass Storage) и TIMESHARE 3 ( система разделения времени ).
«Cyber 18-17» было просто новым названием для System 17, основанной на процессоре 1784. Другие Cyber 18 (Cyber 18-05, 18-10, 18-20 и 18-30) имели микропрограммируемые процессоры с объемом памяти до 128 КБ, четырьмя дополнительными регистрами общего назначения и расширенным набором команд. Cyber 18-30 имел два процессора. Специальная версия Cyber 18, известная как MP32, которая была 32-битной вместо 16-битной, была создана для Агентства национальной безопасности для работы по криптоанализу. В микрокод MP32 был встроен пакет математической библиотеки времени выполнения Fortran. Советский Союз пытался купить несколько таких систем, и они строились, когда правительство США отменило заказ. Детали для MP32 были включены в производство Cyber 18. Одним из применений Cyber 18 было наблюдение за трубопроводом на Аляске.
Cyber 1000
M1000 / C1000, позже переименованный в Cyber 1000, использовался в качестве системы хранения и пересылки сообщений, используемой Федеральной резервной системой. Версия Cyber 1000 с удаленным жестким диском использовалась Bell Telephone. Это был процессор RISC (компьютер с сокращенным набором команд ). Усовершенствованная версия, известная как Cyber 1000-2 с подсистемой завершения линии, добавила 256 микропроцессоров Zilog Z80 . Bell Operating Companies приобрела большое количество этих систем в середине-конце 1980-х годов для передачи данных. В конце 1980-х был выпущен XN10 с улучшенным процессором (была добавлена инструкция прямого доступа к памяти), а также с уменьшенным размером с двух шкафов до одного. XN20 был улучшенной версией XN10 с гораздо меньшей занимаемой площадью. Подсистема оконечной нагрузки была переработана для использования улучшенного микропроцессора Z180 (карта буферного контроллера, карта программируемого линейного контроллера и две карты интерфейса линии связи были объединены в одну карту). XN20 находился на стадии подготовки к производству, когда в 1992 году было закрыто подразделение систем связи.
Джек Ральф был главным архитектором систем Cyber 1000-2, XN-10 и XN-20. Дэн Най был главным инженером XN-20.
Смотрите также
- CDC 6000 - содержит несколько предшественников серии Cyber 70
Заметки
- ^ По сравнению с тесно связанным вводом / выводом, используемым в предыдущих проектах.
Рекомендации
- ^ "(поиск по кибер-терминам)" . Журнал прикладной математики IMA . Издательство Оксфордского университета. Архивировано из оригинала на 2013-04-15 . Проверено 1 июля 2008 .
- ^ Раджани Р. Джоши (9 июня 1998 г.). «Новый эвристический алгоритм вероятностной оптимизации». Департамент математики и школа биомедицинской инженерии, Индийский технологический институт Повай, Бомбей, Индия. DOI : 10.1016 / S0305-0548 (96) 00056-1 . Цитировать журнал требует
|journal=
( помощь ) (требуется подписка) - ^ Джефф Бауэр (1991). «История суперкомпьютеров в Университете штата Флорида» . Проверено 1 июля 2008 .
- ^ "Аннотация для SAMSY - Модульная система анализа экранирования" . Агентство по ядерной энергии ОЭСР, Исси-ле-Мулино, Франция . Проверено 1 июля 2008 .
- ↑ Computerworld , 19 ноября 1975 г., стр. 47
- ^ Хокни, RW; Джессхоуп, CR (1988). Параллельные компьютеры 2: архитектура, программирование и алгоритмы . Филадельфия: Адам Хильгер. С. 155–185. ISBN 0852748116.
- ^ Линкольн, Н.Р. (1982). «Технологические и дизайнерские компромиссы при создании современного суперкомпьютера». IEEE Trans. Comput . С-31 (5): 349–362. DOI : 10.1109 / TC.1982.1676013 .
- ^ Донгарра, Джей Джей; Дафф, IS; Div.), Лаборатория UKAEA в Харвелле (Великобритания), Компьютерные науки и системы (1989-09-01). «Компьютеры продвинутой архитектуры» . Цитировать журнал требует
|journal=
( помощь ) - ^ Аллен, Г. (1982). «Реконфигурируемая архитектура для массивов микропрограммируемого процессора». In Fu, KS; Итикава, Тадао (ред.). Специальные компьютерные архитектуры для обработки шаблонов . Бока-Ратон, Флорида: CRC Press. С. 157–189. ISBN 0849361001.
- ^ Марк Смотерман (октябрь 2009 г.). «Усовершенствованный гибкий процессор CDC (AFP)» .
- ^ Арендт, Гюнтер. "Usenet post to" Re: 11! CDC / Cyberplus [1] "ветка, 24 декабря 1991 г." . comp.sys.super . Группы Google . Проверено 6 февраля 2014 .
Внешние ссылки
- Передние дуги CDC IBM (статья в Network World 1 декабря 1986 г., стр. 4)
- Кибер-документация на bitsavers.org