西班牙博物館以 30 部 Mac Mini 重建 Cray-1 超級電腦致敬 Apple 50 週年

為了向 Apple 成立 50 週年及 Cray-1 超級計算機首次投入使用致敬，西班牙計算機歷史博物館揭幕了一部由 30 部 Mac Mini 重新改造而成的 Cray-1 複製品。該項目耗時 18 個月，現已向公眾開放。乍看之下，利用復古晶片打造超級計算機的想法似乎顯得相當無謂。然而，值得注意的是，世界首部商業成功的超級計算機 Cray-1 於 1976 年在洛斯阿拉莫斯啟用。

現今晶片的計算能力與十年前推出的晶片相比，存在巨大的差距。考慮到摩爾定律，將這一差距延伸至五十年，便更能夠體會這一點。即使現代單一晶片的計算能力仍然不及 Cray-1，當將 30 部 2012-14 年的 Mac Mini 所用的晶片組合在一起時，差異便會顯而易見。

現代晶片與 Cray-1 的比較

博物館團隊共採購了 25 部雙核心 i5 單元及 5 部四核心 i7 單元，使這部複製裝置的總計算能力達到 1.5 TeraFLOPS。而原版 Cray-1 的峯值容量僅為 160 MegaFLOPS。這仍然是原始超級計算機能力的 9,375 倍，顯示出這些年來晶片的強大程度。然而，Cray-1 在當時仍然是一個極為受歡迎的系統，共售出 80 多部，受到希望處理大規模數據以進行準確預測的科學和工程機構的青睞，包括天氣預測、空氣動力學甚至核物理等領域。

其能夠高效處理數據的關鍵，不僅在於硬件，還在於其數據處理方式。Cray-1 引入了向量處理技術，能夠並行處理數據，從而節省寶貴時間，避免當時計算機的順序處理。

複製品的冷卻設計

回顧 1976 年，Cray-1 超級計算機使用一個大型製冷管網，連接到一台位於另一間房間的 20 噸製冷壓縮機進行冷卻。然而，對於這部複製品，博物館的設計者採取了被動冷卻的方法，使用鋁製託盤和鋼製底盤建立了一個垂直對流塔，以散熱。這種被動的方法消除了對任何機械風扇的需求，使得這部複製品運行時極為安靜。系統中唯一的噪音來自底部的以太網交換機，但團隊計劃很快將其更換為靜音型號。

團隊選擇了 Apple 的 macOS Mojave (10.14) 作為分佈系統，而非依賴 Linux，因為 macOS 允許叢集中的節點之間相互傳遞任務。博物館的訪客還可以親眼目睹 Cray-1 複製品運行矩陣算法，並在單核和完整套件之間進行演示，以展示其計算能力。

自訂終端的設計

設計團隊還打造了一個看似來自 1970 年代的歷史遺跡的自訂終端，但內嵌了一台 Mac Mini，以便與其他叢集節點進行連接。原計劃中也包含 CRT 顯示器，但最終被提供更簡單連接選項的平面顯示器取代。博物館或許在此過程中有所取巧，但為了確保 Cray-1 複製品能夠進入 TOP500 超級計算機名單，無疑會竭盡所能。為此，可能需要再增加 70 至 80 部 Mac Mini，但這應該不會太難以獲得。

項目	規格
計算能力	1.5 TeraFLOPS
原版 Cray-1 峯值容量	160 MegaFLOPS
處理器配置	25 部雙核心 i5 + 5 部四核心 i7

重建 Cray-1 的技術意義

西班牙博物館的 Cray-1 複製品不僅是對 Apple 和超級計算機歷史的致敬，更展示了現代技術的進步。雖然現代晶片的性能已大幅提升，但重建過程中採用的被動冷卻設計及 macOS 系統的選擇，顯示出對於計算機架構和運行效率的深刻理解。此外，博物館的努力不僅是教育公眾，還可能激發未來的技術創新，讓人們重新思考計算機技術的發展歷程。