Le Museo de Historia de la Computación en Espagne a dévoilé une réplique visuelle grandeur nature du superordinateur Cray-1, apparu en 1976, mais cette fois le modèle est propulsé par 30 Mac Mini d’occasion, dont la plupart datent de 2012. Le projet a nécessité 18 mois de réalisation et vise à commémorer à la fois les 50 ans du Cray-1 et la fondation d’Apple.
La valeur du projet ne se limite pas à son apparence extérieure : l’équipe a relié les appareils au sein d’un cluster de calcul comptant 64 cœurs de traitement effectifs et a atteint, lors de son dernier test, environ 1,3 téraflop à l’aide d’un programme Python personnalisé pour la multiplication de matrices. Le projet avait auparavant enregistré 1,5 téraflop avec 70 cœurs actifs, avant l’arrêt de l’un des nœuds. Le cluster se compose de cinq appareils équipés de processeurs Intel Core i7 quadricœurs et de 25 appareils dotés de processeurs Core i5 bicœurs, à l’exception de deux unités datant de 2014.
Du traitement vectoriel au cluster parallèle
Le Cray-1 original reposait sur le traitement vectoriel, c’est-à-dire l’exécution simultanée d’une même instruction sur plusieurs éléments de données, et atteignait une performance théorique maximale d’environ 160 mégaflops. La nouvelle version répartit quant à elle le travail entre des processeurs indépendants au sein d’un cluster parallèle, ce qui permet à d’anciens appareils grand public de fournir des performances dépassant largement celles de la machine de recherche dont elle s’inspire.
L’équipe a choisi macOS Mojave 10.14 plutôt qu’une distribution Linux traditionnelle, en tirant parti de sa prise en charge intégrée de l’interface Message Passing Interface, ou MPI, qui permet de transmettre des tâches entre les nœuds du cluster. Les visiteurs du musée peuvent observer en temps réel les algorithmes matriciels s’exécuter, depuis un seul cœur jusqu’au fonctionnement parallèle de l’ensemble du groupe.
Un refroidissement silencieux dans une structure inspirée du Cray-1
Le projet a dû relever le défi de refroidir 30 appareils dans une seule structure. Pour éviter le bruit des ventilateurs de serveurs, l’équipe a installé les Mac Mini verticalement dans une structure en acier, avec un plateau en aluminium pour chaque appareil. Cette disposition permet à l’air chaud de monter à travers la structure et de s’échapper par ses ouvertures supérieures, agissant comme une cheminée thermique naturelle sans ventilateurs mécaniques supplémentaires.
Selon le musée, la majeure partie du bruit perceptible provient de deux adaptateurs Ethernet gigabit placés à la base de la structure, avec un niveau compris entre 30 et 33 décibels. Leur remplacement par deux modèles silencieux est prévu. Quant au bruit produit par chaque appareil au repos, il se situe, selon les données citées, entre 12 et 15 décibels, bien qu’aucune mesure précise du bruit à l’intérieur de la pièce achevée ne soit disponible.
Qu’est-ce qui change concrètement ?
Le projet fournit une explication visuelle directe de la transformation de l’informatique en cinq décennies : d’un superordinateur conçu spécialement pour la recherche à un ensemble d’appareils grand public relativement obsolètes. Il montre également que l’augmentation des performances théoriques n’élimine pas les difficultés liées à la construction d’un cluster, comme la gestion des nœuds, l’échange de données, le refroidissement et la dépendance du résultat au type de test utilisé.
L’équipe a également conçu une station de contrôle inspirée des terminaux DEC VT05 et Processor Technology Sol-20 des années 1970. Elle comprend un Mac Mini principal chargé de gérer les autres nœuds. Des écrans plats Samsung ont été utilisés à la place de moniteurs CRT afin d’éviter les problèmes de connexion entre des technologies issues d’époques différentes. Les projets futurs comprennent l’ajout de lecteurs de disquettes aux formats 3,5 et 5,25 pouces, d’une structure imprimée en 3D pour le clavier et de voyants d’origine provenant d’un IBM System/3.
Un projet d’extension vers le TOP500
L’équipe prévoit de remplir la seconde moitié encore vide de la tour grâce à une campagne de financement participatif destinée à acheter 70 à 80 Mac Mini M4 supplémentaires, avec pour objectif de créer un cluster capable d’entrer dans la liste TOP500 des superordinateurs. Ce résultat reste un objectif futur et ne constitue pas un classement actuellement obtenu par le projet.
La réplique est exposée en permanence au musée aux côtés de deux systèmes Cray CX1 originaux inutilisés. Des visites guidées sont proposées le samedi, de 11 h 30 à 14 h.