Реплика суперкомпьютера Cray-1, созданная из 30 «устаревших» компьютеров Mac Mini.

Компьютеры Mac Mini, выпущенные более десяти лет назад, могут показаться не самым очевидным выбором для создания кластерного суперкомпьютера, но, объединив их в сеть, разработчики смогли добиться суммарной производительности в 1,3 терафлопс в своих последних тестах. Сообщается, что ранее музей достиг 1,5 терафлопс, используя все 70 доступных ядер, до того, как один из узлов вышел из строя. Бенчмарки были получены с помощью пользовательского скрипта на Python для умножения матриц. Пять ПК — это четырехъядерные процессоры i7, а остальные 25 — двухъядерные модели i5. За исключением двух устройств 2014 года, остальная часть массива датируется 2012 годом.

Эта копия — ценный инструмент для посетителей музея, позволяющий понять изменения в компьютерной архитектуре, произошедшие с 1976 года. Оригинальный Cray-1 использовал векторную обработку, применяя одну инструкцию к нескольким элементам данных одновременно, тогда как копия распределяет работу между независимыми процессорами в параллельном кластере. Пиковая теоретическая производительность оригинального Cray-1 составляла приблизительно 160 мегафлопс. Изначально созданная для исследовательских целей машина была воссоздана с использованием потребительского оборудования, значительно превосходящего по своим возможностям машину, послужившую ей прототипом.

Вместо того чтобы выбрать более стандартный дистрибутив Linux, команда обнаружила, что macOS Mojave (10.14) отвечает потребностям их проекта, используя встроенную в macOS поддержку MPI (Message Passing Interface), программного уровня, который позволяет всем узлам в кластере передавать задачи друг другу.

Посетители Музея истории вычислительной техники могут в режиме реального времени наблюдать за тем, как система выполняет матричные алгоритмы, демонстрируя масштаб производительности системы от одного ядра до всего набора алгоритмов, работающих параллельно.

Скрытые суперкомпьютеры

Объединение 30 потребительских ПК в функциональный кластер было не единственной инженерной задачей, с которой столкнулась команда. Если вы когда-либо бывали в серверной комнате или, как я, по глупости установили сервер в собственном подвале, вы знаете, что вентиляторное охлаждение может быть очень шумным . Команда музея использовала пассивное конвекционное охлаждение с помощью стального стоечного шасси и алюминиевых лотков для каждого Mac Mini. По сравнению с грохотом современного центра обработки данных, этот кластер практически бесшумен.

Секрет практически полной тишины заключается в вертикальном креплении. Вертикальная ориентация ПК в сочетании со стальным шасси и алюминиевыми лотками позволяет корпусу действовать как естественный тепловой дымоход. Горячий воздух поднимается через конструкцию и выходит через верхние решетки без необходимости использования дополнительных механических вентиляторов. По данным музея, единственный заметный шум внутри копии Cray-1 исходит от двух гигабитных Ethernet-коммутаторов в основании устройства, уровень шума которых составляет от 30 до 33 децибел, хотя команда планирует заменить их на бесшумные модели. Утверждается, что полностью собранная копия издает настолько мало слышимого звука, что нужно подойти вплотную к корпусу, чтобы что-то услышать. Хотя точные измерения уровня шума в децибелах внутри экспозиции не проводились, каждый отдельный ПК, как утверждается, производит 12–15 дБА шума в режиме ожидания.

Центр управления полетами

Для управления этим тихим гигантом дизайнеры создали специальный терминал, который выглядит так, будто его взяли прямиком из диспетчерской времен холодной войны. Команда объединила элементы конструкции терминальных компьютеров DEC VT05 и Processor Technology Sol-20 1970-х годов, даже включив аналоговую панель управления, а в будущем планирует добавить оригинальные лампы от IBM System/3 . В терминале находится главный Mac Mini, который управляет всеми остальными узлами кластера.

Первоначальный проект предусматривал использование ЭЛТ-мониторов для большей аутентичности, но современные плоские дисплеи Samsung устранили проблемы с подключением, возникающие при попытке соединить разные технологические эпохи. В будущих планах — установка 3,5- и 5,25-дюймовых дисководов для гибких дисков на нижней стороне стола, а также корпус клавиатуры, напечатанный на 3D-принтере, имитирующий внешний вид классического HP 250 .

Целевая аудитория: ТОП-500

Команда Cray-1 надеется заполнить пустующую вторую половину башни с помощью краудфандинговой кампании, чтобы приобрести 70–80 дополнительных компьютеров Mac Mini с процессором M4 . Цель: создать кластер, способный войти в список 500 лучших суперкомпьютеров .

Реплика находится в постоянной экспозиции музея, рядом с двумя неиспользованными подлинными системами Cray CX1 . Музей истории вычислительной техники предлагает экскурсии с гидом по субботам с 11:30 до 14:00. Дополнительную информацию о проекте можно найти на сайте музея.