西班牙博物馆以 30 部 Mac Mini 重建 Cray-1 超级计算机致敬 Apple 50 周年

为了向 Apple 成立 50 周年及 Cray-1 超级计算机首次投入使用致敬，西班牙计算机历史博物馆揭幕了一部由 30 部 Mac Mini 重新改造而成的 Cray-1 复制品。该项目耗时 18 个月，现已向公众开放。乍看之下，利用复古芯片打造超级计算机的想法似乎显得相当无谓。然而，值得注意的是，世界首部商业成功的超级计算机 Cray-1 于 1976 年在洛斯阿拉莫斯启用。

现今芯片的计算能力与十年前推出的芯片相比，存在巨大的差距。考虑到摩尔定律，将这一差距延伸至五十年，便更能够体会这一点。即使现代单一芯片的计算能力仍然不及 Cray-1，当将 30 部 2012-14 年的 Mac Mini 所用的芯片组合在一起时，差异便会显而易见。

现代芯片与 Cray-1 的比较

博物馆团队共采购了 25 部双核心 i5 单元及 5 部四核心 i7 单元，使这部复制装置的总计算能力达到 1.5 TeraFLOPS。而原版 Cray-1 的峰值容量仅为 160 MegaFLOPS。这仍然是原始超级计算机能力的 9,375 倍，显示出这些年来芯片的强大程度。然而，Cray-1 在当时仍然是一个极为受欢迎的系统，共售出 80 多部，受到希望处理大规模数据以进行准确预测的科学和工程机构的青睐，包括天气预测、空气动力学甚至核物理等领域。

其能够高效处理数据的关键，不仅在于硬件，还在于其数据处理方式。Cray-1 引入了向量处理技术，能够并行处理数据，从而节省宝贵时间，避免当时计算机的顺序处理。

复制品的冷却设计

回顾 1976 年，Cray-1 超级计算机使用一个大型制冷管网，连接到一台位于另一间房间的 20 吨制冷压缩机进行冷却。然而，对于这部复制品，博物馆的设计者采取了被动冷却的方法，使用铝制托盘和钢制底盘建立了一个垂直对流塔，以散热。这种被动的方法消除了对任何机械风扇的需求，使得这部复制品运行时极为安静。系统中唯一的噪音来自底部的以太网交换机，但团队计划很快将其更换为静音型号。

团队选择了 Apple 的 macOS Mojave (10.14) 作为分布式系统，而非依赖 Linux，因为 macOS 允许集群中的节点之间相互传递任务。博物馆的访客还可以亲眼目睹 Cray-1 复制品运行矩阵算法，并在单核和完整套件之间进行演示，以展示其计算能力。

自定终端的设计

设计团队还打造了一个看似来自 1970 年代的历史遗迹的自定终端，但内嵌了一台 Mac Mini，以便与其他集群节点进行连接。原计划中也包含 CRT 显示器，但最终被提供更简单连接选项的平面显示器取代。博物馆或许在此过程中有所取巧，但为了确保 Cray-1 复制品能够进入 TOP500 超级计算机名单，无疑会竭尽所能。为此，可能需要再增加 70 至 80 部 Mac Mini，但这应该不会太难以获得。

项目	规格
计算能力	1.5 TeraFLOPS
原版 Cray-1 峰值容量	160 MegaFLOPS
处理器配置	25 部双核心 i5 + 5 部四核心 i7

重建 Cray-1 的技术意义

西班牙博物馆的 Cray-1 复制品不仅是对 Apple 和超级计算机历史的致敬，更展示了现代技术的进步。虽然现代芯片的性能已大幅提升，但重建过程中采用的被动冷却设计及 macOS 系统的选择，显示出对于计算机架构和运行效率的深刻理解。此外，博物馆的努力不仅是教育公众，还可能激发未来的技术创新，让人们重新思考计算机技术的发展历程。