Sistemas informáticos Alliant - Alliant Computer Systems
Alliant Computer Systems era una empresa de informática que diseñó y fabricó sistemas informáticos en paralelo . Junto con Pyramid Technology y Sequent Computer Systems , las máquinas de Alliant fueron pioneras en el mercado del multiprocesamiento simétrico . Una de las empresas más exitosas del grupo, se produjeron más de 650 sistemas Alliant durante su vida útil. La empresa se vio afectada por una serie de problemas financieros y se declaró en quiebra en 1992.
Historia
Los ochenta
Alliant fue fundada, como Dataflow Systems, en mayo de 1982 por Ron Gruner, Craig Mundie y Rich McAndrew para producir máquinas para usuarios científicos y de ingeniería que necesitaban máquinas más pequeñas y menos costosas que las ofertas de Cray Computer y proveedores similares de alta gama. Las máquinas que se dirigían a este segmento de mercado se conocieron más tarde como minisupercomputadoras . En ese momento, había una gran brecha en la curva de precio / rendimiento, ya que un VAX 11/780 altamente configurado tenía un rendimiento de aproximadamente un MIP y MegaFLOP por alrededor de $ 1M USD y un Cray-1S o Cray 1M sobre $ 10M USD.
Las primeras máquinas de Alliant se anunciaron en 1985, comenzando con la serie FX. La serie FX constaba de cuatro tipos de placas de 18 "x 18": elementos informáticos o CE, caché del sistema, caché del procesador interactivo (IP) y módulos de memoria. Cada placa se conecta a una placa posterior mediante un conector especial de alta densidad. Los cachés y los módulos de memoria se comunicaron entre sí a través de un bus de 2 x 64 bits llamado DMB (bus de memoria de flujo de datos). El backplane era un backplane activo y contenía un conmutador de barra cruzada de 8 x 4 (FX / 8) que permitía que cualquier CE se conectara a uno de los cuatro puertos de caché, dos en cada caché del sistema. El ancho de banda total de la caché fue de 376 MB / s.
Los CE incluían un conjunto de FPU Weitek 1064/1065 y varios chips de soporte diseñados a medida para implementar un procesador vectorial personalizado . El conjunto de instrucciones escalares se basó en la popular arquitectura Motorola 68000 . El conjunto de instrucciones de coma flotante, el conjunto de instrucciones vectoriales y el conjunto de instrucciones de simultaneidad fueron todos conjuntos de instrucciones de coprocesador personalizados diseñados por Alliant. El caché del sistema compartido y un bus de concurrencia especial implementaron un control de concurrencia de baja latencia que podría ser explotado automáticamente por compiladores de lenguaje de alto nivel para proporcionar procesamiento paralelo de datos entre los CE. El tiempo de ciclo de instrucción escalar para el CE original fue de 170 ns, el procesador vectorial fue dos veces más rápido que el procesador escalar con un tiempo de ciclo de 85 ns.
Cada caché de IP tenía tres puertos que se conectaban a través de cables planos a procesadores interactivos , IP, que usaban Motorola 68012 y, posteriormente, Motorola 68020 y luego Motorola 68030 con 4 MB de RAM local en un factor de forma Multibus conectado a un Chasis Multibus de 13 ranuras.
Los módulos de memoria eran de 8 MB cada uno y estaban intercalados de cuatro vías con ECC. El ancho de banda de lectura fue de 188 MB / s.
Al igual que muchos de los primeros sistemas de multiprocesamiento , la serie FX ejecutó una versión de 4.2 BSD Unix en las IP y CE, conocida como Concentrix, que inicialmente agregó soporte para multiprocesador y nuevos subsistemas de VM e IO. Las versiones posteriores agregaron características como el primer sistema de archivos de pistas (TFS) y soporte para la programación en tiempo real (FX / RT).
Los sistemas se numeraron para el mayor número potencial de CE en el interior, FX / 1, FX / 4 y FX / 8. Las máquinas Alliant eran bastante pequeñas, la FX / 1 tenía aproximadamente el tamaño de una PC grande de altura completa, mientras que la FX / 8 era más pequeña que una VAX-11/780 , aproximadamente del tamaño de una fotocopiadora grande . Todos los sistemas se enfriaron por aire. La velocidad de un FX / 1 fue de aproximadamente 2.5 MIPS (millones de instrucciones por segundo) y se comparó favorablemente con el 1 MIPS VAX-11/780 . Un ocho CE FX / 8 completamente poblado, con ocho veces el MIPS agregado, fue en la práctica alrededor de cinco veces más rápido que el FX / 1 en la resolución de problemas que permitían un alto grado de cálculo paralelo (consulte la ley de Amdahl ).
Una segunda serie de máquinas FX, introducida a principios de 1988, reemplazó la CE con un nuevo hardware personalizado compatible con pines conocido como Advanced Computational Element (ACE). Las FPU de Weitek fueron reemplazadas por un chipset de punto flotante fabricado por Bipolar Integrated Technology que formaba el núcleo de un procesador vectorial rediseñado con 32 elementos vectoriales de 64 bits, 8 registros de punto flotante escalares de 64 bits, 8 registros enteros de 32 bits y 8 Registros de direcciones de 32 bits. El nuevo procesador de vectores aumentó la velocidad de procesamiento de vectores al reducir el tiempo de ciclo en registro a 42 ns. El tiempo de ciclo de instrucción escalar, el caché y el ancho de banda de la memoria permanecieron iguales. El ACE, con su mayor nivel de integración utilizando ASIC más avanzados, también requirió menos espacio en la placa de circuito impreso, lo que le permitió volver al perfil cuadrado de 18 x 18 pulgadas utilizado por las otras placas del sistema en el chasis principal. Estos se utilizaron en las máquinas FX / 40, FX / 80 y VFX. Además, debido a la compatibilidad de los pines, los sistemas FX / 4 y FX / 8 existentes podrían actualizarse en campo a las configuraciones FX / 40 y FX / 80 mediante el simple reemplazo de CE por ACE junto con una actualización del archivo de microcódigo en el disco del sistema. . Sin embargo, no se admitieron sistemas de configuraciones mixtas de CE y ACE. El FX / 1 más pequeño, debido a restricciones en la refrigeración del chasis, no se pudo actualizar.
Alliant ofreció una serie de paquetes de software para sus máquinas, incluido un solucionador de ecuaciones lineales (FX / Skyline Solver), un compilador C (compilador FX / C) y bibliotecas científicas (FX / Linpack y FX / Eispack).
Decenio de 1990
En 1990, la serie FX / 2800 reemplazó los CE / ACE e IP con módulos basados en el chip Intel i860 RISC . El i860 fue una de las primeras CPU superescalar que permitía al programador acceder directamente a las tuberías; con codificación personalizada, el 860 era un sistema muy rápido, lo que lo hacía perfecto para aplicaciones de supercomputadoras . En la nueva serie, el Super Computational Element (SCE) y el Super Interactive Processor (SIP) constaban de hasta cuatro i860, hasta siete de los cuales podían interconectarse en la barra transversal. Un FX / 2800 completamente expandido podría soportar 28 i860 en total.
También en julio de 1988, Alliant compró Raster Technologies , un proveedor de terminales gráficos de alta resolución y tarjetas gráficas personalizadas para estaciones de trabajo Sun Microsystems . Su producto GX4000 era una combinación del software PHIGS + y tarjetas gráficas especiales que podían generar y mostrar vectores gráficos muy rápidamente. Para los efectos 3D, estaba disponible un búfer Z de hardware. La tecnología de gráficos de trama se integró con las máquinas FX / 40 y FX / 80 para producir el VFX, la primera minisupercomputadora gráfica totalmente integrada de Alliant .
La serie de productos finales de Alliant fue CAMPUS / 800, una máquina masivamente paralela basada en unidades similares a la FX / 2800 conocidas como ClusterNodes y que comparte un total de hasta 4GB de memoria unificada. Cada ClusterNode se conectó a otros 32 con un conmutador intra-ClusterNode, con una latencia de 1 µs y 1,12 GB / s de ancho de banda. También estaba disponible un conmutador entre ClusterNode basado en HIPPI , con una latencia de 30 µs y un ancho de banda de 2,56 GB / s. El sistema CAMPUS más grande creado incluyó 192 ClusterNodes en total y proporcionó 4.7 GFLOPS.
El CAMPUS / 800 se anunció por primera vez en 1991, pero la empresa se vio afectada por una serie de problemas financieros y quebró en 1992. Sin embargo, varios sistemas Alliant siguieron funcionando durante muchos años y, en general, se consideraron muy fiables.
Alliant también contribuyó al desarrollo de High Performance Fortran .
El Computer History Museum tiene ejemplos de FX / 8 y FX / 1 (de Convex Computer Corporation después de la caída de Alliant), pero busca ejemplos de configuraciones FX / 80 y FX / 2800.