Una máquina de conexión ( CM ) es miembro de una serie de supercomputadoras masivamente paralelas que surgieron de la investigación doctoral sobre alternativas a la arquitectura tradicional de von Neumann de computadoras realizada por Danny Hillis en el Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT) a principios de la década de 1980. A partir de CM-1, las máquinas fueron pensadas originalmente para aplicaciones en inteligencia artificial (IA) y procesamiento simbólico, pero las versiones posteriores encontraron un mayor éxito en el campo de la ciencia computacional .
Danny Hillis y Sheryl Handler fundaron Thinking Machines Corporation (TMC) en Waltham, Massachusetts , en 1983, trasladándose en 1984 a Cambridge, MA. En TMC, Hillis reunió a un equipo para desarrollar lo que se convertiría en la CM-1 Connection Machine, un diseño para una disposición basada en hipercubos masivamente paralelos de miles de microprocesadores , que surgió de su trabajo de tesis de doctorado en el MIT en Ingeniería Eléctrica y Ciencias de la Computación (1985). [1] La disertación ganó el premio ACM Dissertation en 1985, [2] y se presentó como una monografía que resumía la filosofía, la arquitectura y el software de la primera Connection Machine, incluida información sobre su enrutamiento de datos entre nodos de la unidad central de procesamiento (CPU), su manejo de memoria y el lenguaje de programación Lisp aplicado en la máquina paralela. [1] [3] Los primeros conceptos contemplaban poco más de un millón de procesadores, cada uno conectado en un hipercubo de 20 dimensiones, [4] que luego se redujo.
.jpg/1280px-Computer_Museum_of_America_(51).jpg)
Cada microprocesador CM-1 tiene sus propios 4 kilobits de memoria de acceso aleatorio (RAM), y la matriz basada en hipercubos de ellos fue diseñada para realizar la misma operación en múltiples puntos de datos simultáneamente, es decir, para ejecutar tareas en modo de instrucción única, múltiples datos ( SIMD ). El CM-1, dependiendo de la configuración, tiene hasta 65.536 procesadores individuales, cada uno extremadamente simple, procesando un bit a la vez. El CM-1 y su sucesor CM-2 toman la forma de un cubo de 1,5 metros de lado, dividido equitativamente en ocho cubos más pequeños. Cada subcubo contiene 16 placas de circuito impreso y un procesador principal llamado secuenciador. Cada placa de circuito contiene 32 chips. Cada chip contiene un enrutador , 16 procesadores y 16 RAM. El CM-1 en su conjunto tiene una red de enrutamiento basada en hipercubos de 12 dimensiones (que conecta los 2 chips de 12 ), una RAM principal y un procesador de entrada-salida (un controlador de canal) . Cada enrutador contiene cinco búferes para almacenar los datos que se transmiten cuando no hay un canal libre disponible. Los ingenieros habían calculado originalmente que se necesitarían siete búferes por chip, pero esto hizo que el chip fuera un poco demasiado grande para construirlo. El físico ganador del Premio Nobel Richard Feynman había calculado previamente que cinco búferes serían suficientes, utilizando una ecuación diferencial que involucraba el número promedio de 1 bits en una dirección. Volvieron a presentar el diseño del chip con solo cinco búferes y, cuando armaron la máquina, funcionó bien. Cada chip está conectado a un dispositivo de conmutación llamado nexo. El CM-1 utiliza el algoritmo de Feynman para calcular logaritmos que había desarrollado en el Laboratorio Nacional de Los Álamos para el Proyecto Manhattan . Se adapta bien al CM-1, ya que usaba, como lo hacía, solo desplazamiento y adición, con una pequeña tabla compartida por todos los procesadores. Feynman también descubrió que el CM-1 calcularía los diagramas de Feynman para los cálculos de cromodinámica cuántica (QCD) más rápido que una costosa máquina de propósito especial desarrollada en Caltech. [5] [6]
Para mejorar su viabilidad comercial, TMC lanzó el CM-2 en 1987, añadiendo coprocesadores numéricos de punto flotante Weitek 3132 y más RAM al sistema. Treinta y dos de los procesadores de un bit originales compartían cada procesador numérico. El CM-2 se puede configurar con hasta 512 MB de RAM y un sistema de disco duro de matriz redundante de discos independientes ( RAID ) , llamado DataVault , de hasta 25 GB. También se produjeron dos variantes posteriores del CM-2, el CM-2a más pequeño con procesadores de un solo bit 4096 u 8192, y el CM-200 más rápido .
_-_National_Cryptologic_Museum_-_DSC07914.JPG/1280px-Frostburg_(CM-5)_-_National_Cryptologic_Museum_-_DSC07914.JPG)
Debido a sus orígenes en la investigación de IA, el software para el procesador de un solo bit CM-1/2/200 estuvo influenciado por el lenguaje de programación Lisp y una versión de Common Lisp , *Lisp (pronunciado: Star-Lisp ), se implementó en el CM-1. Otros lenguajes tempranos incluyeron IK de Karl Sims y URDU de Cliff Lasser. Gran parte del software de utilidades del sistema para el CM-1/2 se escribió en *Lisp. Sin embargo, muchas aplicaciones para el CM-2 se escribieron en C* , un superconjunto de datos paralelos de ANSI C.
Con el CM-5 , anunciado en 1991, TMC cambió de la arquitectura hipercúbica de procesadores simples del CM-2 a una nueva y diferente arquitectura de múltiples instrucciones, múltiples datos ( MIMD ) basada en una red de árbol grueso de procesadores SPARC de computación de conjunto de instrucciones reducidas (RISC) . Para facilitar la programación, se hizo para simular un diseño SIMD . El posterior CM-5E reemplaza los procesadores SPARC con SuperSPARC más rápidos. Un CM-5 fue el ordenador más rápido del mundo en 1993 según la lista TOP500 , ejecutando 1024 núcleos con Rpeak de 131,0 G FLOPS , y durante varios años muchos de los 10 ordenadores más rápidos fueron CM-5. [7]
Las máquinas de conexión se destacaron por su llamativo diseño visual. Los equipos de diseño de CM-1 y CM-2 fueron liderados por Tamiko Thiel . [8] [9] [ se necesita una mejor fuente ] La forma física del chasis CM-1, CM-2 y CM-200 era un cubo de cubos, haciendo referencia a la red de hipercubos interna de 12 dimensiones de la máquina , con los diodos emisores de luz (LED) rojos, que por defecto indican el estado del procesador, visibles a través de las puertas de cada cubo.
De manera predeterminada, cuando un procesador está ejecutando una instrucción, su LED está encendido. En un programa SIMD, el objetivo es tener tantos procesadores como sea posible ejecutando el programa al mismo tiempo, lo que se indica con que todos los LED estén encendidos. Aquellos que no estaban familiarizados con el uso de los LED querían verlos parpadear, o incluso deletrear mensajes a los visitantes. El resultado es que los programas terminados a menudo tienen operaciones superfluas para hacer parpadear los LED.
El CM-5, visto en planta, tenía forma de escalera y también grandes paneles de LED rojos parpadeantes. La destacada escultora y arquitecta Maya Lin contribuyó al diseño del CM-5. [10]
El primer CM-1 está en exhibición permanente en el Museo de Historia de la Computación , Mountain View, California, que también tiene otros dos CM-1 y un CM-5. [11] Otras Connection Machines sobreviven en las colecciones del Museo de Arte Moderno de Nueva York [12] y el Living Computers: Museum + Labs Seattle (CM-2 con rejillas LED que simulan los LED de estado del procesador), y en el Museo Nacional de Historia Estadounidense del Instituto Smithsoniano , el Museo de Computación de América en Roswell, Georgia, [13] y el Museo Nacional Sueco de Ciencia y Tecnología (Tekniska Museet) en Estocolmo, Suecia. [14]
En la película Jurassic Park, en la sala de control de la isla , se muestra un CM-5 (en lugar de una supercomputadora Cray X-MP como en la novela). En la sala de control se pueden ver dos bancos, un banco de 4 unidades y uno individual a la derecha del set. [15]
Los mainframes informáticos de Fallout 3 se inspiraron en gran medida en el CM-5. [16]
Cyberpunk 2077 presenta numerosas unidades estilo CM-1/CM-2 en varias partes del juego.
El lado B del sencillo de 1989 de Clock DVA "The Hacker" se titula "The Connection Machine" en referencia al CM-1.