CDC STAR-100

CDC STAR-100
CDC STAR-100
CDC STAR-100 - 8MB and 4MB versions.png
2개의 CDC STAR-100, 8MB 버전(전면) 및 4MB 버전(배경)
디자인
제조사컨트롤 데이터 코퍼레이션
디자이너짐 손턴
출시일자1974 (1974)[1]
케이싱
치수전체 컴퓨터 약:
높이 : 212cm(83인치)
길이 : 745cm(293인치)
내부 섹션:[2]
높이 : 76인치(190cm)
폭 : 28.5인치(72cm)
깊이 : 30인치(76cm)
무게2,200파운드(1,000kg)
힘250 kW @ 208 V 400 Hz[2]
시스템
운영 체제헬리오스
CPU64비트 프로세서 @ 25MHz[1]
기억력최대 8메가바이트(4 * 4 * 64K x 64비트)
저장-
MIPS1 MIPS(스칼라)[4][2]
플롭스100 MFLOPS(벡터)[1]
전임자-
후계자CDC 사이버 200

CDC STAR-100은 CDC(Control Data Corporation)가 설계, 제조, 판매한 벡터 슈퍼컴퓨터다.그것은 적절한 과학적 응용에서 성능을 향상시키기 위해 벡터 프로세서를 사용한 최초의 기계들 중 하나였다.또한 집적회로를 사용한 최초의 슈퍼컴퓨터였고 100만 단어의 컴퓨터 메모리가 장착된 최초의 컴퓨터였다.[5]

STAR라는 이름은 벡터 개념을 참고하여 AR레이를 구성하는 이진수의 STring이라는 단어의 합성어였다.[6]100은 기계가 작동하도록 설계된 속도인 초당 1억 개의 부동소수점 운영(MFLOPS)에서 나왔다.[5]이는 36 MFLOPS의 최고 성능을 제공했지만 일반적으로 약 10 MFLOPS에서 실행되었던 이전의 CDC 7600과 비교된다.

이 디자인은 1960년대 중반 로렌스 리버모어 국립 연구소에 대한 입찰의 일부였다.[5]리버모어는 자신들의 예산으로 훨씬 빠른 기계를 만든 다음 그 결과물을 연구소에 임대할 파트너를 찾고 있었다.1970년대 초에 공개적으로 발표되었고, 1971년 8월 17일, CDC는 제너럴 모터스가 STAR-100의 첫 번째 상업 주문을 했다고 발표했다.

이 기계의 많은 기본 설계 특징들은 1974년에 상업적으로 처음 사용되었을 때 실제 성능이 예상보다 훨씬 낮다는 것을 의미했으며, 1975년에 Cray-1이 발표되었을 때 CDC가 슈퍼 컴퓨터 시장에서의 이전의 지배에서 밀려난 주요한 이유들 중 하나였다.단지 세 개의 STAR-100 시스템만이 리버모어 연구소로, 또 다른 하나는 NASA 랭글리 연구 센터로 전달되었다.

설명

STAR는 195개의 명령으로 구성된 64비트 아키텍처를 가지고 있었다.[7]그것의 주요 혁신은 벡터 처리를 위한 65개의 벡터 지침 포함이었다.이러한 새로운 기능은 APL 프로그래밍 언어 사용자가 사용할 수 있는 대략적인 것으로, 프로그래밍의 용이성을 위해 가상화된 메인 메모리의 연속된 위치에 저장된 거대한 벡터에서 작동했다.CPU는 가능한 빨리 메인 메모리에서 데이터를 입력하는 추가 하드웨어를 설정하기 위해 이 지침을 사용하도록 설계되었다.예를 들어, 프로그램은 최대 65,535개의 원소가 될 수 있는 두 벡터에 모든 원소를 추가하기 위해 몇 개의 매개변수가 있는 단일 명령을 사용할 수 있다.

벡터 명령이 성능을 향상시키는 이유를 이해하려면 두 개의 10,000개의 요소 어레이를 추가하는 간단한 작업을 고려하십시오.전통적인 설계에서, 각 요소들은 컴퓨터로 하여금ADD메모리에서 명령, 디코딩, 메모리에서 두 피연산자를 가져와 추가를 수행한 다음 결과를 메모리에 다시 기록하십시오.벡터 머신에서,ADD명령은 한 번만 읽기 때문에 즉시 10,000개의 메모리 액세스를 저장한다.또한, "다음" 피연산자의 기억 위치도 알려져 있다; 그것은 마지막 단어보다 기억력이 한 단어 더 높다.이렇게 하면 컴퓨터가 다음 피연산자를 가져올 수 있는데, 명령의 디코딩을 기다릴 필요가 없기 때문에 추가 회로가 여전히 마지막 두 값을 추가하고 있다.그 즉시ADD추가자는 작성될 결과를 전달하고 다음 두 값에 대한 작업을 즉시 시작할 수 있다.일반적으로 명령 파이프라인과 마찬가지로, 명령어 하나라도 완료하는 데 필요한 시간은 이전과 비교할 수 없었지만, CPU가 다수의 데이터 포인트를 동시에 작업하고 있기 때문에 작업의 조립라인 특성상 전체적인 성능이 획기적으로 향상된다.

STAR의 많은 지시사항은 복잡했으며, 특히 벡터 매크로 지시서는 일반적으로 긴 명령 순서를 필요로 하는 복잡한 연산을 수행했다.이러한 지침들은 STAR의 일반적으로 복잡한 아키텍처와 함께 마이크로코드로 구현되었다.[8]

메인 메모리는 512비트 단어인 슈퍼워드(SWORD) 6만5536개의 용량이 있었다.[9]메인 메모리는 파이프라인 메모리 액세스에 인터리빙된 32웨이였다.접속시간이 1.28μs인 코어메모리(core memory)로 시공했다.메인 메모리는 스트림 유닛의 요청을 처리하는 SAC(Storage Access Controller)에 의해 제어되는 512비트 버스를 통해 접속되었다.스트림 유닛은 읽기용 2개, 쓰기용 1개 등 3개의 128비트 데이터 버스를 통해 SAC를 통해 메인 메모리에 액세스한다.또한 명령어 가져오기, I/O 및 제어 벡터 액세스를 위한 128비트 데이터 버스가 있다.스트림 유닛은 제어 유닛의 역할을 하며, 명령을 가져오기 및 디코딩하고, 파이프라인 기능 유닛을 대신하여 메모리 액세스를 시작하고, 명령 실행을 제어한다.또한 실행 단위로 데이터를 스트리밍하기 위한 읽기 버퍼 2개와 쓰기 버퍼 1개가 포함되어 있다.[9]

STAR-100은 산술을 수행하는 파이프라인이 두 개 있다.첫 번째 파이프라인은 부동소수점과 승수를 포함하지만, 두 번째 파이프라인은 다기능으로 모든 스칼라 명령을 실행할 수 있다.그것은 또한 부동소수점, 승수, 분수를 포함한다.두 파이프라인 모두 부동소수점 운영을 위한 64비트로 마이크로코드로 제어된다.STAR-100은 플로팅 포인트 파이프라인을 4개의 32비트 파이프라인으로 분할할 수 있어 정밀도의 절반의 비용으로 시스템의 최고 성능을 100 MFLOPS로 배가시킬 수 있다.[9]

STAR-100은 I/O 프로세서를 사용해 CPU에서 I/O를 오프로드하는데, 각 I/O 프로세서는 16비트 미니컴퓨터로 16비트씩 65,536단어의 주메모리가 구현되어 코어메모리로 구현된다.I/O 프로세서는 모두 128비트 데이터 버스를 SAC에 공유한다.

실제 성능, 사용자 및 영향

STAR-100의 실제 성능은 이론적 성능의 일부였다.이것은 여러 가지 이유 때문이었다.첫째, '메모리-메모리'가 되는 벡터 지시서는 메모리에서 기능단위로의 파이프라인이 매우 길었기 때문에 상대적으로 시작 시간이 길었다.7600년대의 레지스터 기반 파이프라인 기능 유닛과 대조적으로, STAR 파이프라인은 훨씬 더 깊었다.문제는 STAR가 7600(40ns 대 27.5ns)보다 더 느린 사이클 시간을 가졌다는 사실 때문에 더 복잡해졌다.따라서 STAR가 7600개보다 더 빨리 달리는 데 필요한 벡터 길이는 약 50개의 요소에서 발생했다. 만약 루프가 더 적은 요소들로 데이터 세트를 작업하고 있다면, 벡터 파이프라인을 설치하는 데 드는 시간 비용은 벡터 지침에 의해 제공되는 시간 절약량보다 더 높았다.

1974년 이 기계가 출시되었을 때, 일반 공연은 사람들이 기대했던 것과 전혀 거리가 멀다는 것이 금방 분명해졌다.거의 모든 계산은 초기 명령의 결과에 의존할 것이지만, 그 결과는 파이프라인을 다시 공급하기 전에 제거해야 했다.이로 인해 대부분의 프로그램들은 벡터 유닛의 높은 설정 비용을 치르게 되었고, 일반적으로 "작업"을 하는 프로그램들은 극단적인 예였다.설상가상으로 벡터 성능을 향상시키기 위해 기본 스칼라 성능을 희생했다는 것이다.프로그램이 스칼라 지시를 실행해야 할 때마다 기계의 전반적인 성능이 급격히 떨어졌다.(암달의 법칙 참조)

두 개의 STAR-100 시스템은 결국 로렌스 리버모어 국립 연구소에, 한 대는 NASA 랭글리 연구소에 전달되었다.[10]STAR 전달에 대비하여, LLNL 프로그래머들은 STAR의 벡터 작동을 모방하기 위해 7600년에 STACKLIB라고 불리는 서브루틴 라이브러리를 개발했다.스택리브 개발 과정에서 이를 사용하도록 변환된 프로그램이 7600호에서도 이전보다 빠르게 실행된다는 사실을 발견했다.이는 STAR의 성능에 더 많은 압력을 가했다.

STAR-100은 관련된 모든 사람들에게 실망이었다.CDC 1604와 6600 프로젝트에서 세이모어 크레이의 측근이자 STAR의 수석 디자이너였던 짐 손튼은 CDC를 떠나 네트워크 시스템 코퍼레이션을 결성했다.이후 1979년 Cyber 203으로 기본 아키텍처의 최신 버전이 출시되었고,[10] 1980년에는 Cyber 205가 출시되었지만, 이 시점까지 성능이 상당히 높은 Cray Research의 시스템들이 출시되었다.STAR의 실패는 그들이 1983년 9월 ETA Systems의 형성과 함께 다루려고 했던 슈퍼컴퓨터 시장에서 CDC의 이전의 지배로부터 밀려나게 했다.[10]

설치

CDC STAR-100 5대가 제작되었다.1974년부터 배송 시작:[1]

  • Control Data Corporation, Arden Hills, MN(2)
  • 로렌스 리버모어 연구소 (2)
  • 나사 랭글리

참조

  1. ^ a b c d 대형 컴퓨터 시스템과 새로운 아키텍처, T. Bloch, CERN, 제네바, 스위스, 1978년 11월
  2. ^ a b c d STAR 컴퓨터 시스템을 위한 아틀라스 컴퓨터 연구소에 대한 제안, 마이클 베이리스, 제어 데이터, 1972년 4월
  3. ^ Star-100 하드웨어 참조 매뉴얼
  4. ^ 숫돌 벤치마크 역사와 결과
  5. ^ a b c MacKenzie, Donald (1998). Knowing Machines: Essays on Technical Change. MIT Press. ISBN 9780262631884.
  6. ^ CJ PURCELL. "The Control Data STAR-100". S2CID 43509695. {{cite journal}}:Cite 저널은 필요로 한다. journal=(도움말)
  7. ^ Hwang, Kai; Briggs, Fayé Alayé (1984). Computer Architecture and Parallel Processing. McGraw-Hill. pp. 234–249.
  8. ^ Schneck, P.B. (1987). Supercomputer Architecture. Kluwer Academic. pp. 99–118.
  9. ^ a b c P.M. Kogge, The Architecture of Pipeline Computers, Taylor & Francis, 1981, 페이지 162–164.
  10. ^ a b c R.W. 호크니와 C.R.제스홉, 병렬 컴퓨터 2: 건축, 프로그래밍 및 알고리즘, 아담 힐거, 1988, 페이지 21.

추가 읽기

  • R.G. 힌츠와 D.P.테이트, "Control Data STAR-100 프로세서 설계", Proc. 컴프콘, 1972 페이지 1-4.

외부 링크