İspanya'daki Bilgisayar Tarihi Müzesi, 1970'lerin en güçlü bilgisayarlarından Cray-1'i oldukça farklı bir yöntemle yeniden hayata döndürdü. Müze ekibi, orijinal süper bilgisayarın karmaşık donanımını yeniden üretmek yerine 2012 ve 2014 yıllarından kalma 30 Mac Mini'yi bir araya getirdi.
Ortaya çıkan sistem, Cray-1'in gerçek boyutlarını ve kendine özgü tasarımını korurken güncel testlerde 1,3 teraflop işlem performansına ulaştı. Üstelik bu gücü, on yılı aşkın süredir kullanılan tüketici bilgisayarlarından alıyor.
Tamamlanması 18 ay süren proje, hem Cray-1'in 50. yılını hem de Apple'ın bilgisayar tarihindeki yerini anmak amacıyla hazırlandı. Ancak ortaya çıkan yapı yalnızca geçmişin ünlü bir bilgisayarının dış görünüşünü taklit etmiyor. İçindeki Mac Mini'ler ağ üzerinden birbirine bağlanarak gerçek bir işlem kümesi oluşturuyor ve karmaşık hesaplamaları birlikte gerçekleştirebiliyor.
Donanımın beşinde dört çekirdekli Intel Core i7, kalan 25 bilgisayarda ise çift çekirdekli Core i5 işlemciler bulunuyor. İki Mac Mini 2014 model yılına aitken diğer 28 cihaz 2012'den kalma. Böylece sistem toplam 70 fiziksel işlemci çekirdeğine sahip oluyor.
Müze ekibi, bütün çekirdekler çalışırken 1,5 teraflop performans ölçtüğünü belirtti. Ancak bilgisayarlardan birinin devre dışı kalmasının ardından aktif çekirdek sayısı 64'e düştü. Son testlerde elde edilen sonuç ise 1,3 teraflop oldu. Bu ölçümler, Python ile hazırlanmış özel bir matris çarpımı programı kullanılarak gerçekleştirildi.
Cray-1'in işlem gücünü eski Mac Mini'lerle yakaladılar
1976 yılında tanıtılan orijinal Cray-1, döneminin en gelişmiş süper bilgisayarlarından biriydi. Yaklaşık 160 megaflop teorik tepe performansa sahip olan makine, aynı komutun birden fazla veri üzerinde uygulanmasını sağlayan vektör işlem mimarisini kullanıyordu.
Yeni kopya ise aynı hesaplama yaklaşımını birebir taklit etmiyor. Bunun yerine 30 bağımsız bilgisayar, kendilerine verilen görevleri paralel biçimde işleyen bir küme oluşturuyor. Dolayısıyla iki sistemin mimarileri ve performans ölçüm yöntemleri birbirinden farklı olsa da eski Mac Mini'lerden oluşan yapının ulaştığı işlem gücü, bilgisayar teknolojisinin 50 yılda ne kadar ilerlediğini gösteriyor.
Yazılım tarafında da dikkat çekici bir tercih var. Ekip, standart bir Linux dağıtımı kullanmak yerine macOS Mojave 10.14 sürümünü seçti. Bu tercihte, bilgisayarlar arasında görevlerin dağıtılmasını sağlayan MPI (Message Passing Interface) altyapısına yönelik yerleşik destek etkili oldu.
Sistemin çalışma biçimi müze ziyaretçileri tarafından da incelenebiliyor. Hazırlanan gösterim sayesinde matris çarpımı algoritmalarının nasıl yürütüldüğü izlenebiliyor ve tek işlemci çekirdeğinden bütün kümeye geçildiğinde hesaplama performansının nasıl değiştiği görülebiliyor.
Otuz bilgisayarı soğutmak için fan yerine doğal hava akışı kullanıldı
Projenin önemli mühendislik sorunlarından biri de onlarca bilgisayarı aynı gövdede çalıştırırken oluşan ısıyı kontrol etmekti. Müze ekibi, güçlü ve gürültülü fanlarla çalışan geleneksel veri merkezi çözümleri yerine doğal hava dolaşımından yararlandı.
Cray-1'in gövdesi çelik raf şasisi ve alüminyum tepsiler kullanılarak oluşturuldu. Bilgisayarların dikey biçimde yerleştirilmesi, sıcak havanın kendiliğinden yükselerek üst bölümdeki ızgaralardan dışarı çıkmasını sağlıyor. Böylece yapı, ek mekanik fanlara ihtiyaç duymayan bir termal baca gibi çalışıyor.
Ortaya çıkan sistemin sessizliği de projenin dikkat çekici yanlarından biri. Mac Mini'lerin her biri boşta çalışırken yaklaşık 12 ila 15 desibel ses üretiyor. Tamamlanan kulenin içindeki en belirgin gürültü kaynağı ise taban bölümüne yerleştirilen iki gigabit Ethernet anahtarı. Bu cihazların ses seviyesi 30 ila 33 desibel arasında değişiyor.
Müze ekibi, mevcut ağ anahtarlarını daha sessiz modellerle değiştirmeyi planlıyor. Ancak mevcut durumda bile sistemin çalıştığını sesinden anlamak oldukça güç. Ziyaretçilerin bilgisayarların çıkardığı sesi duyabilmesi için yapıya iyice yaklaşması gerekiyor.
Kontrol masası da 1970'lerin bilgisayarlarından esinleniyor
Müze, Cray-1 kopyasının kontrol edilmesi için özel bir terminal de tasarladı. Soğuk Savaş döneminin bilgisayar kontrol odalarını hatırlatan bu bölümde, 1970'lerin DEC VT05 ve Processor Technology Sol-20 terminallerinden alınan tasarım unsurları bir araya getirildi. Kontrol panelinin görünümünde dönemin analog cihazlarından esinlenildi. Ekibin gelecek planları arasında, IBM System/3 bilgisayarlarından kalan orijinal gösterge lambalarını sisteme eklemek de bulunuyor.
Başlangıçta daha otantik bir görünüm için CRT monitörlerin kullanılması düşünülmüştü. Ancak eski ekran teknolojileriyle modern bilgisayarlar arasında yaşanabilecek bağlantı sorunları nedeniyle düz ekranlar tercih edildi.
Tasarım henüz bütün ayrıntılarıyla tamamlanmış değil. İlerleyen aşamalarda kontrol masasının altına hem 3,5 inç hem de 5,25 inç disket sürücüleri yerleştirilecek. Klavye ise HP 250 bilgisayarının klasik görünümünü taklit eden, üç boyutlu yazıcıyla hazırlanmış özel bir kasanın içine alınacak.
Hedef, dünyanın en güçlü süper bilgisayarları listesine girmek
Müze ekibinin planları mevcut 30 Mac Mini ile sınırlı değil. Cray-1 kopyasının ikinci yarısı şu anda boş durumda ve buranın çok daha yeni Apple bilgisayarlarıyla doldurulması hedefleniyor. Kitle fonlaması yoluyla 70 ila 80 adet M4 işlemcili Mac Mini satın alınması planlanıyor. Böylece eski ve yeni nesil Apple bilgisayarlarından oluşan çok daha büyük bir işlem kümesi kurulabilecek.
Ekibin uzun vadeli hedefi ise bu genişletilmiş sistemle dünyanın en güçlü süper bilgisayarlarının sıralandığı TOP500 listesine girebilecek düzeyde performans elde etmek. Bunun henüz bir hedef olduğu ve mevcut 1,3 teraflop sonucunun böyle bir başarı anlamına gelmediği belirtilmeli.
Cray-1'in yeniden oluşturulan bu sürümü, müzede sürekli sergilenen eserler arasında bulunuyor. Ziyaretçiler ayrıca hiç kullanılmamış iki orijinal Cray CX1 sistemini de görebiliyor. Müze, bilgisayar tarihinin farklı dönemlerini bir araya getiren koleksiyonunu cumartesi günleri düzenlenen rehberli turlarla tanıtıyor.