El ETA10 es un superordenador vectorial diseñado, fabricado y comercializado por ETA Systems , una división derivada de Control Data Corporation (CDC). El ETA10 fue una evolución del CDC Cyber 205 , cuyos orígenes se remontan al CDC STAR-100 , uno de los primeros superordenadores vectoriales que se desarrollaron. [1] [Nota 1]
CDC anunció que estaba creando ETA Systems, y un sucesor del Cyber 205, el 18 de abril de 1983 en la conferencia Frontiers of Supercomputing, celebrada en el Laboratorio Nacional de Los Álamos . [2] Luego se lo denominó provisionalmente Cyber 2XX , y más tarde GF-10 , antes de que se lo llamara ETA10. [3] Los prototipos estuvieron operativos a mediados de 1986, y la primera entrega se realizó en diciembre de 1986. El superordenador se anunció formalmente en abril de 1987 en un evento celebrado en su primera instalación para un cliente, el Instituto de Investigación Computacional Científica de la Universidad Estatal de Florida , Tallahassee. [4] El 17 de abril de 1989, CDC cerró abruptamente ETA Systems debido a las continuas pérdidas financieras y descontinuó la producción del ETA10. [5] Muchos de sus usuarios, como la Universidad Estatal de Florida, negociaron hardware Cray a cambio. [6]
CDC tenía una larga trayectoria en la creación de supercomputadoras potentes, comenzando con la CDC 6600. Uno de los arquitectos informáticos más famosos que surgió de CDC fue Seymour Cray . Después de un desacuerdo con la dirección de CDC con respecto al desarrollo de la CDC 8600 , formó su propia empresa de supercomputadoras, Cray Research . Mientras tanto, en CDC se continuó trabajando en el desarrollo de una supercomputadora de alta gama, la CDC STAR-100 , dirigida por otro famoso arquitecto, Neil Lincoln. La supercomputadora vectorial Cray-1 de Cray Research tuvo éxito, superando a la STAR-100 de CDC. CDC respondió con derivados de la STAR, la Cyber 203 y la 205. La Cyber 205 tuvo un éxito moderado frente al sucesor de la Cray-1, la Cray X-MP . Se hizo evidente para la alta dirección de CDC que necesitaba reducir el tiempo de desarrollo de la computadora de próxima generación, por lo que se consideró un nuevo enfoque para la continuación de la Cyber 205.
Tras separarse de CDC en septiembre de 1983, ETA se fijó el objetivo de producir una supercomputadora con un tiempo de ciclo inferior a 10 ns. Para lograrlo, se introdujeron varias innovaciones, entre ellas el uso de nitrógeno líquido para refrigerar las CPU basadas en CMOS .
El ETA10 cumplió con éxito los objetivos iniciales de la compañía (10 GFLOPS ), con algunos modelos que alcanzaron un tiempo de ciclo de aproximadamente 7 ns (143 MHz), considerado rápido para los estándares de mediados de la década de 1980. La compañía entregó siete versiones refrigeradas por nitrógeno líquido y 27 versiones más pequeñas refrigeradas por aire. Los circuitos CMOS produjeron solo una fracción del calor de los circuitos integrados anteriores. Se suponía que el sucesor planeado para 1987 se designaría Cyber 250 o ETA30, como 30 GFLOPS. ETA finalmente se reincorporó nuevamente a CDC y cesó sus operaciones el 17 de abril de 1989.
La serie ETA10 podía ejecutar tanto el sistema operativo EOS de ETA , que fue ampliamente criticado por varios problemas, como una versión de UNIX System V (versión 3) realizada por Lachman Associates, una empresa de personal de software. Si bien EOS tenía una reputación de mala calidad, UNIX de ETA fue mejor recibido por los clientes.
EOS fue precedido por el sistema operativo CDC VSOS para Cyber 205 y era compatible con archivos binarios ejecutables . Al igual que VSOS, EOS tenía memoria virtual paginada a demanda (la parte VS) con 2 tamaños de página para mejorar el rendimiento de la memoria virtual con los canales de hardware más rápidos de ETA. Aunque tenía sus raíces en el sistema interactivo Livermore Time Sharing System (LTSS), VSOS se centró en un sistema operativo orientado a lotes . VSOS no se ejecutaba en muchas instituciones y su rendimiento orientado a aplicaciones, si bien el enfoque histórico para la supercomputación, hizo que sus características quedaran rezagadas debido a su base de usuarios limitada.
Para solucionar esta deficiencia de características y hacer que el sistema operativo fuera más "normal de usar", las características de VSOS se combinaron con las de UNIX en un sistema operativo híbrido. El sistema operativo estaba pensado para ser eficaz tanto para el trabajo por lotes que exigía al hardware su máximo rendimiento como para el uso interactivo en el desarrollo desde una estación de trabajo UNIX.
EOS se escribió principalmente en Cybil , un lenguaje de programación similar a Pascal creado por Control Data para sus sistemas operativos Cyber posteriores. Fue un esfuerzo nuevo, ya que VSOS se implementó en IMPL , un lenguaje similar a Fortran creado para la implementación de LTSS. La apariencia de la línea de comandos de todos estos sistemas era similar al linaje que se remonta a UNIVAC EXEC*8 .
EOS se lanzó con las primeras entregas de hardware y tuvo algunos de los problemas típicos de los primeros lanzamientos de sistemas operativos. Algunos clientes demoraron el pago de las instalaciones de sus supercomputadoras.
Posteriormente, ETA lanzó una versión de UNIX para la línea ETA-10, que fue aceptada más rápidamente por su base de clientes. Sin embargo, esta versión comenzó como un núcleo de un solo procesador que no explotaba de manera transparente la arquitectura de hardware con hasta 8 CPU de aplicación grandes para aplicaciones.
A pesar de la adopción de UNIX , el software de sistema mal desarrollado siguió siendo uno de los defectos de la línea ETA10. Según una descripción del sistema:
A esta desaparición contribuyeron la entrega tardía y los problemas operativos, así como los problemas de gestión. [8]
Es un error creer que la desaparición de ETA se debió únicamente a la elección o existencia del sistema operativo. El compilador Fortran (ftn200) no había cambiado desde el CDC205. Este compilador mantuvo las características de rendimiento de programación específicas del proveedor (conocidas como llamadas a subrutinas Q8*) en una era en la que los usuarios de supercomputadoras se estaban dando cuenta de la necesidad de portabilidad del código fuente entre arquitecturas. Además, las optimizaciones del compilador no se mantenían al día con la tecnología existente, como lo demostraron los proveedores de supercomputadoras japoneses, así como los nuevos fabricantes de minisupercomputadoras y la competencia en Cray Research.
En general, los fabricantes de hardware informático anteriores y anteriores a esa época tendían a ser débiles en lo que respecta al software. Las bibliotecas y las aplicaciones comerciales y no comerciales disponibles ayudan a crear una base de usuarios instalada. CDC era relativamente débil en esta área, y algunos de los mejores sistemas operativos que CDC proporcionaba a los clientes eran versiones en formato de producto de un sistema operativo escrito por Lawrence Livermore Laboratories .
Según la NASA, el hardware estaba muy mal diseñado y no logró superar ninguna de las pruebas de aceptación en el Centro de Investigación Ames . Este suceso se considera entre los expertos del CDC como la caída de ETA, que se disolvió como resultado de la negativa de la NASA (y, en un efecto dominó, del Departamento de Defensa, etc.).
Existían cuatro modelos del ETA10. Cualquiera de estos modelos podía construirse en configuraciones de uno o varios procesadores.
Los modelos E y G fueron los miembros de mayor rendimiento de la línea ETA10 y utilizaban refrigeración por nitrógeno líquido para lograr tiempos de ciclo rápidos. El primero en anunciarse fue el Modelo E, cuyos procesadores tenían un ciclo de reloj de 10,5 ns (aproximadamente 95 MHz). El Modelo E podía admitir hasta ocho procesadores, para un rendimiento máximo de 8,32 GFLOPS. El posterior Modelo G, cuyos procesadores tenían un ciclo de reloj de 7 ns (aproximadamente 142 MHz), tenía un rendimiento máximo de 10,3 GFLOPS en su configuración máxima de ocho procesadores.
Los modelos P y Q eran versiones más lentas, menos costosas y refrigeradas por aire. El modelo P, cuyo nombre en código era " Piper ", tenía procesadores con un ciclo de reloj de 24 ns. El modelo Q, más rápido y con dos procesadores, tenía un ciclo de reloj de 19 ns.
Entre los modelos de mayor rendimiento refrigerados por nitrógeno líquido (ETA10-E, G, etc. ) y los modelos más económicos refrigerados por aire (ETA10-P, Q, etc. ), la línea ETA10 abarcaba un rango de rendimiento de 27:1. El rendimiento máximo en los modelos de gama alta alcanzaba los 10 GFLOPS.
Un ETA10 de un solo procesador logró 52 MFLOPS en el punto de referencia LINPACK [9] para una matriz con un tamaño de 100 × 100.
El ETA10 era un sistema multiprocesador que admitía hasta ocho CPU. Cada CPU era similar a la de un Cyber 205 de dos carriles. Una de las principales innovaciones del ETA10 fue la forma en que se implementó la CPU: la CPU estaba formada por 250 circuitos integrados de matriz de puertas CMOS montados en una placa de circuito impreso (PCB) de 44 capas. Cada matriz de puertas contenía 20.000 puertas y se fabricaba utilizando tecnología de 1,25 micrómetros (μm) a la que se podía acceder desde el programa VHSIC de Honeywell. En contraste, la tecnología comercial dominante en ese momento estaba en el rango de 3 a 5 μm. [10] [11]
Se eligió el circuito CMOS, que no se utilizaba habitualmente en las CPU de supercomputadoras vectoriales de la época, debido a la alta densidad que se puede alcanzar, lo que reduce tanto el retraso en el chip como fuera del chip. Los retrasos de la CPU se gestionaron mediante un ajuste cuidadoso de cada PCB fabricado junto con la tecnología lógica e incorporaron dos tecnologías clave conocidas como JTAG y BIST . Las matrices de puertas se diseñaron utilizando una combinación de herramientas de colocación y simulador desarrolladas internamente, y una de las primeras herramientas de automatización de diseño electrónico comercial (una aplicación para captura esquemática) de Mentor Graphics . Antes del uso de la captura esquemática en ETA, los diseñadores utilizaban listas de conexiones textuales para describir la interconexión de los circuitos lógicos.
Sin embargo, los circuitos CMOS de la época eran significativamente más lentos que los circuitos bipolares , especialmente la lógica acoplada a emisor que se usaba ampliamente en las CPU de supercomputadoras vectoriales de la época. Para compensar esto, la CPU se sumergía en nitrógeno líquido a -196,15 °C para enfriarse. Aunque este enfriamiento podría acelerar potencialmente la lógica CMOS por un factor de cuatro, en la práctica el enfriamiento con nitrógeno líquido produjo un aumento de velocidad de aproximadamente el doble con respecto a los sistemas refrigerados por aire. Sin embargo, debido a que el enfriamiento con nitrógeno líquido solo produjo beneficios de rendimiento marginales, ninguno de los sistemas ETA10 utilizó este tipo de enfriamiento ni para las memorias locales ni compartidas. Es de destacar en particular que para que este tipo de enfriamiento fuera efectivo, se requería un sistema de circuito cerrado. ETA tuvo que innovar para hacerlo posible, ya que no había ninguna solución disponible comercialmente en el mercado. La PCB de 44 capas también fue innovadora, y ETA tuvo que desarrollar nuevos procesos para fabricarla.
Cada CPU tenía su propia memoria local de 4 millones de palabras construida a partir de circuitos integrados SRAM. Cada CPU también estaba conectada a una memoria compartida de 256 millones de palabras construida a partir de circuitos integrados DRAM. Además de estas memorias, había un búfer de comunicación utilizado para la sincronización de la CPU y otras comunicaciones de protocolo relacionadas con multiprocesadores. La E/S se facilitaba mediante uno a dieciocho procesadores de E/S, cada uno de los cuales tenía una ruta directa a la memoria compartida. El ETA10 utilizaba líneas de fibra óptica para la comunicación entre las CPU y los dispositivos de E/S, un enfoque novedoso para la interconexión de sistemas en la década de 1980.
Antes de que ETA Systems se reincorporara a CDC, se habían entregado un total de 25 sistemas. Entre los destinatarios se encontraban:
A finales de la década de 1980, los sistemas ETA10 restantes fueron donados a escuelas secundarias a través de una competencia de informática , SuperQuest: