Крэй, Сеймур

Сеймур Крэй
Seymour Cray
Дата рождения:	28 сентября 1925(1925-09-28)
Место рождения:	Колорадо-Спрингс
Дата смерти:	5 октября 1996(1996-10-05) (71 год)
Страна:	США
Научная сфера:	Компьютеры
Место работы:	CDC, Cray Research, Cray Computer Corporation, SRC Computer
Альма-матер:	Миннесотский университет
Известные ученики:	Стив Чен

Се́ймур Роджер Крэй (англ. Seymour Roger Cray; 28 сентября 1925, Чиппеуа Фоллс (англ.), Висконсин — 5 октября 1996, Колорадо-Спрингс) — американский инженер и учёный, создатель ряда американских суперкомпьютеров. Славу изобретателю принёс компьютер CDC 6600.

Биография

Крей родился в Чиппеуа Фоллс (штат Висконсин, США). Его отец был инженером-строителем и прививал сыну интерес к науке и инженерному делу.

Сеймур закончил среднюю школу в Чиппеуа Фоллс в 1943 году, после чего был призван в американскую армию в качестве оператора радиостанции. Сначала он был в Европе, после чего на Тихом океане, где работал над расшифровкой японских сообщений^[1].

Сеймур Крей — отец суперкомпьютеров — умер в октябре 1996 года от ранений, полученных в автокатастрофе.

Карьера

Крэй начал свою карьеру в 1951 году с работы в компании Engineering Research Associates (англ.) (ERA). Компания занималась созданием криптографического оборудования для ВМФ США. Работая в ERA, Крэй создал свой первый компьютер — модель ERA 1103 (1953). В 1952 году ERA была куплена компанией Remington Rand. До этого Remington Rand в 1950 году приобрела компанию Eckert–Mauchly Computer Corporation, которая работала над компьютерами UNIVAC. Эти две купленные компании были объединены в подразделение UNIVAC Division, и компьютер Крэя выпустили под названием UNIVAC 1103 (англ.). В 1955 году Remington Rand объединилась с компанией Sperry Corporation и подразделение UNIVAC Division было преобразовано в Sperry-UNIVAC. Многие бывшие работники ERA были недовольны своим положением, которое они занимали в гигантском конгломерате. В 1957 году они решили отпочковаться от Sperry-Rand и создать свою компанию Control Data Corporation (англ.)^[1].

Control Data Corporation

До конца 1957 году Сеймур Крэй оставался работать в Sperry-Rand, связанный обязательствами с Военно-морским флотом США, над системой для которого он в то время работал, точнее он разрабатывал компьютер AN/USQ-17 (англ.) для этой системы. Как только основная работа над этим проектом была завершена, Крэй присоединился к компании Control Data Corporation (англ.), вложив в уставной капитал 5000 долларов своих личных сбережений^[1].

CDC 1604

В CDC, опираясь на исследования, проведеные в Sperry-Rand по проекту навигационной системы для межконтинентальных баллистических ракет, Крэй построил свой первый компьютер CDC 1604 (англ.), используя германиевые транзисторы, а не вакуумные лампы.

CDC 1604 был представлен на рынке в 1960 году, и на тот момент с тактовой частотой 0.2 МГц он являлся самым быстрым компьютером в мире. Первый экземпляр был поставлен в Naval Postgraduate School (англ.), а следующие проданы Ливерморской национальной лаборатории, Университету штата Иллинойс, компаниям Northrop и Lockheed, Национальному бюро стандартов, и даже Правительству Израиля.

В 1968 году один уже порядком морально устаревший CDC 1604 был поставлен в СССР и установлен в Объединённом институте ядерных исследований в г.Дубна^[2]. В Дубне для CDC 1604 был написан транслятор "Фортран-Дубна", программно совместимый с отечественным компьютером БЭСМ-6, первый экземпляр которого ОИЯИ получил в том же 1968 году^[3].

Его следующие проекты компьютеров - CDC 6600 (англ.) и CDC 7600 (англ.) - определили новые стандарты для всей промышленности.

CDC 6600

В поисках более спокойной обстановки для работы над CDC 6600 (англ.), Крэй со своей командой 30 инженеров в июле 1962 года переехал в город своего детства Чиппеуа Фоллс (англ.) в отдельную лабораторию, подальше от штаб-квартиры CDC в Миннеаполисе. В CDC 6600 Крэй вместо германиевых применил планарные кремниевые транзисторы компании Fairchild Semiconductor. Благодаря более высокой скорости переключения логических вентилей, построенных на этих транзисторах, удалось значительно повысить быстродействие компьютера и сильно упростить его схему. Несмотря на то, что кремниевые транзисторы выдерживают гораздо более высокие рабочие температуры, чем германиевые, из-за высокой плотности упаковки 400.000 логических элементов компьютера с целью сокращения длины электрических цепей в CDC 6600 Крэю пришлось задуматься над отводом тепла - воздушной вентиляции оказалось недостаточно. Инженер Dean Roush разработал инновационную систему охлаждения, которая с помощью алюминиевых радиаторов отводила тепло от печатных плат с транзисторами к трубкам, по которым циркулировал фреон, как в настоящем холодильнике. В работе над CDC 6600 Крэю в основном помогали инженеры Jim Thornton (центральный процессор) и Dean Roush (охлаждающая система).

К середине 1963 года CDC 6600 был готов, и первые тесты показали, что он работает в 50 раз быстрее CDC 1604. Высокой скорости удалось добиться благодаря нескольким новаторским решениям: в отличие от распространенной тогда схемы в CDC 6600 главный процессор компьютера выполнял только логические и арифметические операции. Работа с периферийными устройствами была возложена на 10 "периферийных процессоров", главное назначение которых было "скармливать" данные с устройств ввода центральному процессору и забирать результаты для отправки на устройства вывода. Это позволило разгрузить центральный процессор, сократить набор его машинных команд до минимума и сделать их выполнение очень быстрым, т.е. практически реализовать идею, которая позднее в 70-ых годах была воплощена в RISC-процессорах. Кроме того в центральном процессоре имелся конвейер команд - новинка в компьютерной индустрии, которая была уже реализована в некоторых компьютерах компаний-конкурентов (ILLIAC II (англ.), IBM Stretch (англ.)).

22 августа 1963 года в Chippewa Labs компьютер был представлен избранному кругу журналистов. Именно по отношению к CDC 6600 впервые было использовано слово "суперкомпьютер". CDC 6600 был в 3 раза быстрее своего главного конкурента - компьютера IBM Stretch (англ.) - при гораздо более низкой цене - чуть больше 7 млн. долларов США^[4] против 13 млн. за IBM Stretch. Это произвело настолько глубокое впечателние на руководителя компании IBM Томаса Уотсона-младшего (англ.), что в историю вошел знаменитый текст его внутреннего меморандума от 28 августа 1963 года:

На прошлой неделе Control Data провела пресс-конференцию, на которой она официально объявила о выпуске своей системы 6600. Насколько мне известно, в лаборатории, где была разработана система, работает всего 34 человека, «включая уборщика». Из них 14 – инженеры, 4 – программисты, и только один человек имеет степень доктора наук – довольно молодой программист. На посетителя лаборатория произвела впечатление своей эффективностью, отношением к работе и высокой мотивацией. Сравнивая эту весьма скромную команду с нашей собственной обширной командой разработчиков, я не могу понять, почему мы потеряли наше лидерство, дав возможность кому-то другому предложить на рынке самый быстрый в мире компьютер. На совещании в Jenny Lake, я думаю, в первую очередь надо будет обсудить, что мы делаем не так, и что надо поменять немедленно[5]. Оригинальный текст  (англ.)   Last week Control Data had a press conference during which they officially announced their 6600 system. I understand that in the laboratory developing this system there are only 34 people, «including the janitor». Of these, 14 are engineers and 4 are programmers, and only one person has a Ph.D., a relatively junior programmer. To the outsider, the laboratory appeared to cost conscious, hard working and highly motivated. Contrasting this modest effort with our own vast development activities, I fail to understand why we have lost our industry leadership position by letting someone else offer the world's most powerful computer. At Jenny Lake, I think top priority should be given to a discussion as to what we are doing wrong and how we should go about changing it immediately.

Заочно вступая в полемику с Уотсоном, Крэй ответил: "Похоже господин Уотсон сам ответил на свой собственный вопрос", намекая на то, что IBM работает слишком много людей.

Первые серийные CDC 6600 работали нестабильно: несмотря на все предпринятые усилия по охлаждению, после 8-9 часов работы компьютер перегревался до 170 градусов и переставал работать. Исправление недостатков приводило к задержкам поставок компьютеров заказчикам, чем в свою очередь воспользовались конкуренты и главным образом компания IBM, которая решила отвоевать рынок научных суперкомпьютеров у CDC.

На основе CDC 6600 в дальнейшем выпускалась целая линейка менее дорогих, но значительно медленнее работающих компьютеров под общим названием "серия 6000": CDC 6400 (англ.) (апрель 1966), CDC 6500 (октябрь 1967), CDC 6700 (октябрь 1969).^[6].

На CDC 6400 в Цюрихе в 1970 году был написан первый интерпретатор языка Паскаль^[7].

Советский Союз в 1968 году проявлял неформальную заинтересованность в импорте компьютера CDC 6600 для Института физики высоких энергий в г.Протвино для анализа данных экспериментов на ускорителе У-70, который на тот момент являлся самым мощным в мире. В качестве ответной любезности СССР был готов поделиться результатами анализа с учеными США. Правительство США не дало согласие на эту сделку, опасаясь, что компьютер может быть тайно использован СССР для разработки ядерного оружия^[8]. В результате были закуплены английские машины компании ICL (англ.), которые по своим характеристикам приближались к CDC 6600.

Весной 1969 года компания CDC обратилась в Правительство США с запросом на экспортную лицензию для поставки CDC 6400 в г.Ереван для обработки экспериментальных данных 6 ГэВ электронного синхротрона АРУС. В лицензии после долгих колебаний было отказано летом 1970 года^[9].

В 1972 году машина CDC 6200 была установлена в Объединённом институте ядерных исследований в г.Дубна под надзором Координационного комитета по экспортному контролю. В 1974 году она была развита до модели CDC 6400, а на следующий год и до многопроцессорной CDC-6500^[2].

CDC 7600

Следующий компьютер CDC 7600 (англ.) Сеймура Крэя был представлен в 1969 году. С тактовой частотой 37МГц он был "всего" в 4 раза быстрее CDC 6600 при почти той же цене - 7.5 млн. долларов. Из-за отсутствия значительного скачка в производительности CDC 7600 продавался несколько хуже, чем CDC 6600.

Первоначально Крэй создавал компьютер под названием CDC 6800, который планировалось сделать обратно совместимым с CDC 6600. Но потом он отказался от этой мысли и построил новый компьютер CDC 7600 с нуля. Несмотря на отличия в архитектуре, CDC 7600 оказался почти полностью совместимым с CDC 6600 с помощью компилятора Fortran, который поддерживали обе машины.

CDC 8600

Работу над CDC 8600 (англ.) Крэй начал сразу же после выхода на рынок CDC 7600. Jim Thornton, который помогал Крэю создавать CDC 6600 и CDC 7600, покинул лабораторю Крэя и вернулся в Миннеаполис в штаб-квартиру CDC, где занялся своим проектом - компьютером STAR-100 (англ.). Его место в команде Крэя занял инженер Les Davis.

Для достижения еще более высокой производительности Крэй пошел на радикальный шаг - создать уникальную машину с 4 процессорами, работающими с общей памятью. Он решил еще более плотно упаковать компоненты компьютера, чтобы сократить длину электрических цепей. Для этого размеры плат были увеличены в 5 раз по сравнению с платами в CDC 7600 и собраны в модули по 8 плат в каждом. Каждая такая плата потребляла 3 кВт электроэнергии и выделяла очень много тепла, которое надо было отводить. Эту задачу в CDC 8600 снова решал Dean Roush. Между платами были размещены медные пластины, которые отводили тепло к требкам с фреоном. Одна только холодильная установка весила 20 тонн, что было в 3 раза больше, чем в CDC 6600 и в 2 раза больше чем в CDC 7600.

По всем признакам конструкция CDC 8600 следовала идеям "старой школы". Из-за увеличения компонентов - транзисторов, резисторов, конденсаторов, и большого объема пайки - компьютер имел еще больше "точек отказа". Из-за этого Крэю так и не удалось добиться главного - надежности его работы. Проект затянулся без всякой перспективы и стал вызывать тревогу у руководства компании CDC. В конце концов CDC решила отдать предпочтение проекту STAR-100, а проект CDC 8600 Крэю предложили отложить до лучших времен или вообще закрыть. Крэй не пожелал этого делать и в феврале 1972 года ушел из CDC.

Cray Research

14 февраля 1972 года Крэй уволился из CDC и основал первую из своих собственных фирм — Cray Research там же в Чиппеуа Фоллс (англ.). Уход Крэя из CDC был мирным. CDC даже вложило 500.000 долларов в Cray Research несмотря на то, что Крэй практически становился их прямым конкурентом. Создавая компанию, Крэй объявил, что Cray Research будет строить по одной модели компьютера за один раз, все эти компьютеры будут суперкомпьютерами, и Cray Research не будет заниматься ничем, кроме суперкомпьютеров.

В Cray Research он создал самые быстрые в мире суперкомпьютеры общего назначения: Cray-1 и Cray-2.

Cray-1

Основная статья: Cray-1

Приступая к новому компьютеру, Крэй учел ошибки проекта CDC 8600, а также плюсы и минусы проекта CDC STAR-100. Он отказался от транзисторов в пользу больших интегральных микросхем, от многопроцессорной системы в пользу векторного процессора, реализовал новый принцип работы процессора с памятью "регистр-регистр", использовал для памяти полупроводники вместо ферромагнитных сердечников. В 1974 году первые тесты машины показали производительность 80 MFLOPS. В 1975 году компания представила компьютер Cray-1 публике.

Cray-2

Основная статья: Cray-2

Cray-3

В 1988 году Крэй начала работу над новой моделью - Cray-3. Работа над проектом затянулась, и руководство компании Cray Research отдало предпочтение другому проекту Cray C90, который разрабатывался параллельно.

Cray Computer Corporation

В мае 1989 года Крэй покинул компанию Cray Research^[10] и продолжил работу над Cray-3 в рамках новой компании - Cray Computer Corporation, обосновавшейся в Колорадо Спрингс (Colorado Springs). В Cray Computer Corporation Крэй работал как подрядчик, а не как штатный работник. Компания обанкротилась 24 марта 1995 года^[11], истратив 300 миллионов долларов на разработку и поставив компьютер Cray-3 лишь одному покупателью - Национальному центру атмосферных исследований, где он так и не заработал корректно.

SRC Computers

Почти через год - в июле 1996 - Крэй организовал новую компанию под названием SRC Computers^[12] (SRC - инициалы его имени "Seymour Roger Cray"), в которой началась разработка с нуля новой модели суперкомпьютера Cray-4. Разработки только начались, когда 22 сентября 1996 Крэй попал в автомобильную катастрофу и скончался 5 октября 1996 года.

Машины, созданные Крэем

Год	Компания	Название	Быстродействие	Особенности и примечания
1951	Engineering Research Associates (ERA)	ERA-1103		После поглощения ERA компьютер выпускался как UNIVAC 1103
1960	CDC	CDC 1604	0,04-0,2 млн.оп./с[13]	Первая машина на германиевых транзисторах вместо ламп.
1964	CDC	CDC 6600	3 MFLOPS	Первый суперкомпьютер в мире, использовал VLIW-архитектуру.
1971	CDC	CDC 7600	10 MFLOPS	Самый быстрый суперкомпьютер общего назначения с 1971 по 1975 годы.
1975	Cray Research	Cray-1	133 MFLOPS	Применение архитектуры команд «регистр-регистр», первый в мире векторный суперкомпьютер.
1985	Cray Research	Cray-2	1,9 GFLOPS	Платы для улучшения охлаждения были погружены в охлаждающую жидкость. За это машину назвали «компьютером в аквариуме»

Инженерный подход

Проектируя свои компьютеры, Сеймур Крэй брал за отправную точку скорость их работы. Поставленной скоростной планке подчинялись все остальные инженерные решения и подходы: плотная упаковка компонентов системы для сокращения длины электрических цепей, взаимное расположение модулей компьютеров в пространстве, форма корпуса машины, сокращенный набор команд центрального процессора, экономия тактов процессора при вычислении точности значений с плавающей запятой даже в ущерб простоте программирования машины.

При выборе базового компонента компьютера Крэй отдавал предпочтение проверенным надежным решениям, которые уже прошли испытание в других компьютерных системах конкурентов и хорошо себя зарекомендовали. Так, он обратился к германиевым транизсторам (CDC 1604) через 10 лет после их изобретения, к кремниевым транзисторам (CDC 6600) - когда была изобретена надежная планарная технология их произвоства, к интегральным микросхемам (Cray-1) - через 10 лет после их появления на рынке. Везде, где Сеймуру изменяло чувство меры (CDC 8600 и Cray-3), он терпел неудачу.

Сеймур Крэй предпочитал сам разрабатывать всю архитектуру компьютера, работая с немногочисленной командой инженеров в качестве помощников^[1]. В качестве доказательства правильности такого стиля работы он приводил в пример проект IBM STRETCH, который потерпел неудачу из-за вмешательства в процесс его создания менеджмента компании IBM всех уровней.

В работе Сеймур никогда не боялся начать все сначала, с нового листа, если понимал, что проект зашел в тупик^[1]. Увы с финансовой точки зрения такой подход зачастую обходился очень дорого (проект CDC 8600, проект Cray-3).

Личные качества

Сеймур Крэй всегда был в первую очередь инженером и в последнюю - бизнесменом. Он старался все свое время уделять работе и не любил отвлекаться на административные дела. В 1966 году он подал в отставку с поста члена совета директоров компании CDC, чтобы не посещать заседания совета и не отвлекаться от работы. В 1980 году с той же целью он покинул пост главы своей компании Cray Research и стал работать в ней как независимый подрядчик (independednt contractor). Даже будучи миллионером и руководителем международной компании Сеймур никогда не гнушался взять в руки паяльник и самостоятельно собрать нужный компьютерный модуль.

Сеймур Крэй любил уединение, в котором ему лучше всего думалось, не любил публичности, внимания прессы и не часто давал интервью. Переехав со своей командой в отдельную лабораторию в Чиппеуа Фоллс (англ.), он запретил руководству CDC появляться в ней без его предварительного согласия. Чтобы не отвлекаться на посещение Белого Дома и встречу с Президентом США, он отказался от чести быть удостоенным Национальной медалью США в области технологий и инноваций. Для большего сосредоточения Сеймур придумал себе оригинальное хобби - под своим домом он копал тоннель. Однажды он едва успел выскочить из тоннеля, когда в него с поверхности провалилось дерево. В шутку Сеймур говорил репортерам, что в тоннеле его посещают горные эльфы, которые ему подсказывают правильные инженерные решения.

Интересные факты

• В 1971 году руководство компании CDC потребовало от Крэя сократить на 10% расходы своей лаборатории. В его лаборатории работало всего 40 инженеров, проект CDC 8600 требовал очень больших усилий, а сокращение расходов на 10% означало увольнение 4 человек из команды. Чтобы не жертвовать ни кем, Сеймур Крэй сократил расходы за счет себя и отказался от своей зарплаты. CDC платило ему минимальную зарплату, разрешённую по трудовому кодексу США, - 1.25 дол.США в час.
• Выбор места для своей лаборатории в 1962 году Сеймур Крэй объяснял руководству CDC тем, что Миннеаполис, как крупный промышленный центр США, наверняка входит в список целей при нанесения ядерного удара странами Варшавского блока, и он, дескать, старается быть подальше от эпицентра взрыва. На самом деле Чиппеуа Фоллс (англ.) был достаточно далеко от штаб-квартиры CDC, чтобы менеджеры CDC не тратились на дорогие междугородные телефонные звонки по пустякам и не слишком часто приезжали на автомобиле.
• При переезде в Чиппеуа Фоллс (англ.) Сеймур сам спроектировал свой дом, цокольный этаж которого был превращен в настоящее укрепленное противоядерное бомбоубежище с бассейном, в котором можно было хранить питьевую воду и топливным баком на 10.000 галлонов, способным обеспечить дом теплом на 4 года.

Награды

• IEEE Computer Society Eckert-Mauchly Award (англ.) за 1989 год^[14]
• MCI Information Technology Leadership Award for Innovation за 1994 год^[1]

Память

• В честь Сеймура Крэя в 1997 году учреждена награда "Seymour Cray Computer Engineering Award (англ.)", которая вручается ежегодно IEEE Computer Society (англ.)

См. также

• Cray Inc. - компания-наследница компаний Сеймура Крэя и продолжатель его разработок
• Суперкомпьютер

Литература

• Charles J. Murray. The Supermen: The Story of Seymour Cray and the Technical Wizards Behind the Supercomputer. — Wiley, 1997. — 232 p. — ISBN 9780471048855 (англ.) - замечательная книга о компании ERA, CDC, Cray Research и подробная биография Сеймура Крэя

Примечания

1. ↑ ^{1 2 3 4 5 6} Интервью^{Seymour Cray Interview}
2. ↑ ^{1 2} О том, как международные связи влияли на развитие ЛВТА-ЛИТ - воспоминания профессора Г.Ососкова
3. ↑ Расторгуев А. Говорун и его команда
4. ↑ Клуб бывших работников CDC указывает точную базовую цену $6,891,300
5. ↑ оригинал меморандума
6. ↑ CONTROL DATA 6400/6500/6600 COMPUTER SYSTEMS Reference Manual
7. ↑ A UCSD Pascal Reunion
8. ↑ Journal of the National Classification Management Society vol.7 1971 г. стр.17
9. ↑ рассекреченый отчет ЦРУ "ICL Computers for the USSR" 22 февраля 1971 года, стр.13
10. ↑ Cray's Future Without Cray
11. ↑ Supercomputer Decline Topples Cray Computer
12. ↑ The Cray Legacy: Taking A Turn Toward Complexity
13. ↑ Немного о кибернетике
14. ↑ 1989 – Seymour Cray

Ссылки

• История компьютера — Сеймур Крэй
• Сеймур Крэй и Cray
• ↑  Seymour Cray Interview - интервью с Сеймуром Крэйем по поводу вручения награды в 1994 году (pdf)

CDC 1604

• Документация компьютера CDC 1604 на сайте bitsavers.org

CDC 6600

• Grishman, Ralph (1974). Assembly Language Programming for the Control Data 6000 Series and the Cyber 70 Series. New York, NY: Algorithmics Press. [1]
• CONTROL DATA 6400/6500/6600 COMPUTER SYSTEMS Reference Manual
• Thornton, J. (1963). Considerations in Computer Design - Leading up to the Control Data 6600 [2]
• Thornton, J. (1970). Design of a Computer—The Control Data 6600. Glenview, IL: Scott, Foresman and Co. [3]

CDC 8600

• Документация компьютера CDC 8600 на сайте bitsavers.org

Cray Research

• Документация компьютеров Cray Research на сайте bitsavers.org