スペインのMuseo de Historia de la Computaciónは、1976年に登場したスーパーコンピューターCray-1の実物大の外観レプリカを公開した。ただし今回は、モデルを主に2012年製の30台のMac Miniで稼働させている。プロジェクトの実施には18か月を要し、Cray-1の登場とAppleの創立から50年を同時に記念することを目的としている。
このプロジェクトの価値は外観だけにとどまらない。チームは機器を、実効64プロセッサコアを備えたコンピューティングクラスターに接続し、行列乗算用に作成したPythonプログラムを使った最新のテストで、約1.3テラフロップスを達成した。プロジェクトでは以前、70コアを稼働させた際に1.5テラフロップスを記録していたが、その後1台のノードが停止した。クラスターは、4コアのIntel Core i7プロセッサーを搭載した5台と、2コアのCore i5プロセッサーを搭載した25台で構成されており、2014年製の2台を除いている。
ベクトル処理から並列クラスターへ
オリジナルのCray-1はベクトル処理に依存していた。これは、1つの命令を複数のデータ要素に同時に実行する方式で、理論上の最大性能は約160メガフロップスだった。一方、新しいレプリカは独立したプロセッサー間で処理を並列クラスターとして分散する。そのため、比較的古い民生用機器でも、着想の元となった研究用マシンの性能を大幅に上回る処理能力を発揮できる。
チームは従来のLinuxディストリビューションではなく、macOS Mojave 10.14を選択した。クラスターのノード間でタスクを受け渡せるMessage Passing Interface、すなわちMPIへの組み込みサポートを活用するためだ。博物館の来館者は、1つのコアからグループ全体の並列稼働まで、行列アルゴリズムがリアルタイムで動作する様子を見学できる。
Cray-1を模した筐体内の静音冷却
このプロジェクトでは、1つの筐体内に30台の機器を収めて冷却することが課題となった。サーバー用ファンの騒音を避けるため、チームはMac Miniをスチール製筐体内に縦向きで固定し、各機器にアルミニウム製トレーを用意した。この配置により、熱い空気が筐体内を上昇して上部の開口部から排出され、追加の機械式ファンなしで自然な煙突効果を生み出す。
博物館によると、目立つ騒音の大部分は筐体の底部にあるギガビットEthernetアダプター2台から発生し、音量は30～33デシベルに達する。これらを2台の静音モデルに交換する計画もある。一方、記載されたデータによれば、各機器のアイドル時の騒音は12～15デシベルだが、完成した展示物の内部から発生する騒音については正確な測定値が得られていない。
実際に何が変わるのか
このプロジェクトは、50年間におけるコンピューティングの変化を直接的に視覚化している。すなわち、研究専用に設計されたスーパーコンピューターから、比較的古くなった民生用機器の集合体への変化である。同時に、理論性能の向上によってクラスター構築の課題がなくなるわけではないことも示している。課題には、ノードの管理、データ交換、冷却、そして使用するテストの種類によって結果が左右されることなどが含まれる。
チームはまた、1970年代のDEC VT05とProcessor Technology Sol-20の端末から着想を得た制御ステーションも設計した。そこには、残りのノードを管理するメインのMac Miniが組み込まれている。異なる時代の技術間で接続する問題を避けるため、CRTディスプレイの代わりにSamsungのフラットディスプレイを使用した。今後の計画には、3.5インチおよび5.25インチ規格のフロッピーディスクドライブ、キーボード用の3Dプリント製筐体、IBM System/3由来のオリジナルランプの追加が含まれている。
TOP500への拡張計画
チームは、クラウドファンディングを通じて追加のM4 Mac Miniを70～80台購入し、塔の空いている後半部分を埋める計画だ。これにより、TOP500スーパーコンピューターランキングに入ることのできるクラスターの構築を目指している。ただし、この結果は将来の目標であり、現時点でプロジェクトが達成した順位ではない。
レプリカは、未使用のオリジナルCray CX1システム2台とともに博物館で常設展示されている。ガイド付き見学は土曜日の午前11時30分から午後2時まで利用できる。