- استخدم المتحف الإسباني 30 جهاز Mac Mini لإعادة بناء الحاسوب الفائق Cray-1 تكريمًا للذكرى الخمسين لتأسيس Apple.
- تفوق القدرة الحسابية للشرائح الحديثة على Cray-1، لكن الشريحة المنفردة لا تزال أقل أداءً منه.
- أدخل Cray-1 تقنية المعالجة المتجهة، مما يتيح معالجة البيانات بالتوازي بكفاءة.
- اختار المتحف نظام macOS لتشغيل النسخة المقلدة من Cray-1 لإظهار قدرتها الحسابية.
تكريمًا للذكرى الخمسين لتأسيس Apple ولأول تشغيل للحاسوب الفائق Cray-1، كشف متحف تاريخ الحاسوب في إسبانيا عن نسخة طبق الأصل من Cray-1 تم إعادة بنائها باستخدام 30 جهاز Mac Mini. استغرق المشروع 18 شهرًا، وهو مفتوح الآن للجمهور. للوهلة الأولى، قد تبدو فكرة بناء حاسوب فائق باستخدام شرائح قديمة فكرة عبثية. ومع ذلك، تجدر الإشارة إلى أن أول حاسوب فائق ناجح تجاريًا في العالم، Cray-1، بدأ تشغيله في لوس ألاموس عام 1976.
توجد فجوة هائلة بين القدرة الحسابية للشرائح الحالية وتلك التي طرحت قبل عشر سنوات. وبالنظر إلى قانون مور، فإن تمديد هذه الفجوة إلى خمسين عامًا يجعل الأمر أكثر وضوحًا. حتى وإن كانت قدرة الشريحة المنفردة الحديثة لا تزال أقل من Cray-1، فإن الجمع بين شرائح 30 جهاز Mac Mini من أعوام 2012-2014 يجعل الفرق واضحًا جليًا.
مقارنة بين الشرائح الحديثة و Cray-1
اشترى فريق المتحف 25 وحدة ثنائية النواة i5 و 5 وحدات رباعية النواة i7، ليصل إجمالي القدرة الحسابية للجهاز المقلد إلى 1.5 TeraFLOPS. في حين بلغت سعة Cray-1 الأصلية القصوى 160 MegaFLOPS فقط. وهذا لا يزال يمثل 9,375 ضعف قدرة الحاسوب الفائق الأصلي، مما يظهر مدى قوة الشرائح على مر السنين. ومع ذلك، ظل Cray-1 في وقته نظامًا شديد الرواج، حيث بيعت أكثر من 80 وحدة، ولاقى إقبالًا من المؤسسات العلمية والهندسية التي تسعى لمعالجة كميات ضخمة من البيانات لإجراء تنبؤات دقيقة، في مجالات مثل التنبؤ الجوي، والديناميكا الهوائية، وحتى الفيزياء النووية.
يكمن سر قدرته على معالجة البيانات بكفاءة ليس في العتاد فحسب، بل في طريقة معالجة البيانات أيضًا. فقد أدخل Cray-1 تقنية المعالجة المتجهة، التي تتيح معالجة البيانات بالتوازي، مما يوفر وقتًا ثمينًا ويتجنب المعالجة التسلسلية التي كانت سائدة في حواسيب ذلك الوقت.
تصميم التبريد في النسخة المقلدة
بالنظر إلى عام 1976، استخدم الحاسوب الفائق Cray-1 شبكة تبريد كبيرة متصلة بضاغط تبريد بوزن 20 طنًا يقع في غرفة أخرى. أما بالنسبة لهذه النسخة المقلدة، فقد اعتمد مصممو المتحف أسلوب التبريد السلبي، باستخدام صواني ألومنيوم وهيكل فولاذي لإنشاء برج حمل حراري عمودي لتبديد الحرارة. ألغت هذه الطريقة السلبية الحاجة إلى أي مراوح ميكانيكية، مما جعل النسخة المقلدة تعمل بهدوء شديد. مصدر الضوضاء الوحيد في النظام يأتي من مفتاح الإيثرنت في الأسفل، لكن الفريق يخطط لاستبداله قريبًا بطراز صامت.
اختار الفريق نظام macOS Mojave (10.14) من Apple كنظام موزع، بدلاً من الاعتماد على Linux، لأن macOS يتيح للعقد في العنقود نقل المهام فيما بينها. ويمكن لزوار المتحف مشاهدة النسخة المقلدة من Cray-1 وهي تشغل خوارزميات المصفوفات، مع عروض توضيحية تنتقل بين النواة الواحدة والحزمة الكاملة، لإظهار قدرتها الحسابية.
تصميم الطرفية المخصصة
صمم الفريق أيضًا طرفية مخصصة تبدو وكأنها أثر تاريخي من سبعينيات القرن العشرين، لكنها تضم في داخلها جهاز Mac Mini للاتصال بعقد العنقود الأخرى. كان المخطط الأصلي يشمل شاشة CRT، لكنها استُبدلت في النهاية بشاشة مسطحة توفر خيارات اتصال أبسط. ربما لجأ المتحف إلى بعض الحيل في هذه العملية، لكن لضمان دخول نسخة Cray-1 المقلدة في قائمة TOP500 لأقوى الحواسيب الفائقة، سيبذلون بلا شك كل ما في وسعهم. وقد يتطلب ذلك إضافة 70 إلى 80 جهاز Mac Mini إضافي، لكن ذلك لن يكون صعب المنال على الأرجح.
البند المواصفات القدرة الحسابية 1.5 TeraFLOPS السعة القصوى لـ Cray-1 الأصلي 160 MegaFLOPS تكوين المعالج 25 部雙核心 i5 + 5 部四核心 i7
الأهمية التقنية لإعادة بناء Cray-1
إن نسخة Cray-1 المقلدة في المتحف الإسباني ليست مجرد تكريم لـ Apple وتاريخ الحواسيب الفائقة، بل تعرض أيضًا تقدم التكنولوجيا الحديثة. وعلى الرغم من أن أداء الشرائح الحديثة قد تحسن بشكل كبير، فإن تصميم التبريد السلبي المعتمد في عملية إعادة البناء واختيار نظام macOS يعكسان فهمًا عميقًا لهندسة الحواسيب وكفاءة تشغيلها. إضافة إلى ذلك، لا تقتصر جهود المتحف على تثقيف الجمهور، بل قد تلهم ابتكارات تقنية مستقبلية، وتدفع الناس إلى إعادة التفكير في مسار تطور تكنولوجيا الحاسوب.