Museo de Historia de la Computación в Испании представил полноразмерную визуальную копию суперкомпьютера Cray-1, появившегося в 1976 году, однако на этот раз модель работает на 30 бывших в употреблении устройствах Mac Mini, большинство из которых относится к 2012 году. Реализация проекта заняла 18 месяцев и призвана одновременно отметить 50-летие Cray-1 и основания Apple.
Ценность проекта не ограничивается его внешним видом: команда объединила устройства в вычислительный кластер с 64 эффективными вычислительными ядрами и в последнем тесте достигла примерно 1,3 терафлопса с помощью специальной программы на Python для умножения матриц. Ранее проект показал результат в 1,5 терафлопса при работе 70 ядер, прежде чем один из узлов вышел из строя. Кластер состоит из пяти устройств с четырёхъядерными процессорами Intel Core i7 и 25 устройств с двухъядерными процессорами Core i5, за исключением двух устройств 2014 года.
От векторной обработки к параллельному кластеру
Оригинальный Cray-1 использовал векторную обработку, то есть одновременное выполнение одной инструкции над несколькими элементами данных, а его теоретическая максимальная производительность составляла около 160 мегафлопсов. Новая версия распределяет работу между независимыми процессорами в параллельном кластере, благодаря чему относительно старые потребительские устройства способны демонстрировать производительность, значительно превосходящую возможности исследовательской машины, послужившей источником вдохновения.
Команда выбрала операционную систему macOS Mojave 10.14 вместо традиционного дистрибутива Linux, воспользовавшись встроенной поддержкой интерфейса Message Passing Interface, или MPI, который позволяет передавать задачи между узлами кластера. Посетители музея могут наблюдать за работой алгоритмов обработки матриц в реальном времени — от одного ядра до параллельного запуска всей группы.
Бесшумное охлаждение внутри корпуса, вдохновлённого Cray-1
Перед проектом стояла задача охладить 30 устройств внутри одного корпуса. Чтобы избежать шума серверных вентиляторов, команда установила устройства Mac Mini вертикально внутри стального корпуса, снабдив каждое устройство алюминиевым лотком. Такая конструкция позволяет горячему воздуху подниматься внутри корпуса и выходить через его верхние отверстия, создавая эффект естественного теплового дымохода без дополнительных механических вентиляторов.
По данным музея, большая часть заметного шума исходит от двух гигабитных Ethernet-адаптеров в основании корпуса; уровень шума составляет от 30 до 33 децибел, и планируется заменить их двумя бесшумными моделями. При этом шум каждого устройства в режиме простоя, согласно приведённым данным, составляет от 12 до 15 децибел, хотя точные измерения шума внутри готового экспоната отсутствуют.
Что меняется на практике?
Проект наглядно демонстрирует изменения в вычислительной технике за пять десятилетий: от специально разработанного для исследований суперкомпьютера до группы относительно устаревших потребительских устройств. Одновременно он показывает, что рост теоретической производительности не устраняет сложности создания кластера, такие как управление узлами, обмен данными, охлаждение и зависимость результата от типа используемого теста.
Команда также разработала пульт управления, вдохновлённый терминалами DEC VT05 и Processor Technology Sol-20 1970-х годов; в него входит основной Mac Mini для управления остальными узлами. Вместо ЭЛТ-мониторов использованы плоские экраны Samsung, чтобы избежать проблем с подключением технологий разных эпох. В дальнейшие планы входят добавление дисководов для гибких дисков форматов 3,5 и 5,25 дюйма, напечатанного на 3D-принтере корпуса для клавиатуры и оригинальных ламп от IBM System/3.
План расширения до TOP500
Команда планирует заполнить пустую вторую половину башни с помощью краудфандинговой кампании для приобретения ещё 70–80 устройств M4 Mac Mini, чтобы создать кластер, способный войти в список суперкомпьютеров TOP500. Этот результат остаётся будущей целью, а не рейтингом, которого проект уже достиг.
Копия постоянно экспонируется в музее рядом с двумя оригинальными неиспользованными системами Cray CX1; экскурсии проводятся по субботам с 11:30 до 14:00.