Wie Neugier den Weg zum Supercomputing einläutet

ERSTER KUNDE: Das Europäische Zentrum für mittelfristige Wettervorhersage

FUN FACT: Die Ford Motor Company war der erste gewerbliche Kunde, der das Cray C90-System erwarb.

TECHNIK-STORY: Das parallele Vektorsystem, das zunächst als Cray Y-MP C90-Supercomputer bezeichnet wurde, verfügte über 16 moderne CPUs mit jeweils 1 Gigaflop und 2 Gigabyte zentralem Arbeitsspeicher. Seine Leistung war 5-mal höher als Crays bisherige Bestleistung. Eines seiner wichtigsten Architekturmerkmale war eine Dual-Vektor-Pipeline, mit der jede der CPUs in jeder Taktperiode zwei Vektorergebnisse pro Funktionseinheit liefern konnte.

FAKTEN ZUM KUNDEN: Bestellte allein im ersten Jahr 55 Systeme

FUN FACT: Das Cray Y-MP EL-System war der erste Supercomputer, den Cray Research jemals in der Finanzdienstleistungsbranche und in Osteuropa verkauft hat.

TECHNIK-STORY: Mit dem Y-MP EL-Supercomputer wurden die Einstiegskosten für Kunden gesenkt. Er konnte mit bis zu vier Prozessoren und 1.042 Megabyte Arbeitsspeicher konfiguriert werden. Der Y-MP EL war luftgefühlt, kompakt und leicht zu betreiben. Und dank ausgewogenem Arbeitsspeicher und I/O-Bandbreite bot der Y-MP EL den höchsten verfügbaren Durchsatz in seiner Preisklasse. Er wurde später zur EL90-Serie weiterentwickelt.

ERSTER KUNDE: AT&T Bell Labs

FUN FACT: Der Cray M90-Supercomputer bot bis zu 125-mal mehr Arbeitsspeicherkapazität als das ursprüngliche Y-MP-System.

TECHNIK-STORY: Die Cray M90-Supercomputerserie (ursprünglich als Y-MP M90 bezeichnet) war eine Variante des Cray Y-MP-Systems mit großem Arbeitsspeicher. Er wurde in DRAM-Technologie implementiert und in Konfigurationen mit zwei, vier oder acht Prozessoren und bis zu 4 Milliarden Wörtern Arbeitsspeicher angeboten. Auf diese Weise konnten Benutzer komplexe Probleme angehen, ohne sie aufsplitten und separat ausführen zu müssen.

ERSTER KUNDE: Pittsburgh Supercomputing Center

FUN FACT: Die Missionsplaner der NASA im Jet Propulsion Laboratory nutzten ein T3D-System, um die besten Landungsmöglichkeiten eines Raumfahrzeugs auf dem Mars zu erkunden.

TECHNIK-STORY: Der Cray T3D-Supercomputer war Crays erstes massiv paralleles Verarbeitungssystem und das weltweit erste skalierbare heterogene System. Der T3D wurde in nur 26 Monaten konzipiert, entwickelt, hergestellt und geliefert. Der T3D verband ein massiv paralleles Array von Mikroprozessoren der Digital Equipment Corporation mit einem von Cray entworfenen Vektorprozessor und war in Größen von 32 bis 2.084 Prozessoren erhältlich.

FAKTEN ZUM KUNDEN: 37 Vorbestellungen noch vor der offiziellen Ankündigung

FUN FACT: Die J90-Serie war mit mehr als 170 verkauften Systemen im ersten Jahr das am schnellsten verkaufte Produkt von Cray – 40 % davon gingen an Cray-Erstkunden.

TECHNIK-STORY: Die J90-Serie war ein skalierbares, kostengünstigeres System, das in Konfigurationen mit 8, 16 und 32 Prozessoren angeboten wurde. Durch die Reduzierung der Komplexität der CPUs und die Verwendung kostengünstiger und schneller CMOS-Chips (Complementary Metal Oxide Semiconductor) wurde die 10- bis 20-fache Bandbreite konkurrierender Systeme und ein besseres Preis-Leistungs-Verhältnis erzielt. Die Preise für die Systeme begannen bei 225.000 US-$.

FAKTEN ZUM KUNDEN: Acht Vorbestellung noch vor der offiziellen Ankündigung

FUN FACT: Das T90-System war der weltweit erste kabellose Supercomputer. Mit einem bahnbrechenden Gerät, das die Prozessormodule mit dem Arbeitsspeicher verband, konnte Cray alle internen Verkabelungen beseitigen. (Zum Vergleich: Das größte C90-System benötigte knapp 60 Kilometer Kabel.)

TECHNIK-STORY: Der Nachfolger der C90-Linie, die Cray T90-Serie mit paralleler Vektorverarbeitung, war mit bis zu 32 Prozessoren erhältlich und erzielte eine Leistung von bis zu 60 Gigaflops. Bei dem System wurden Verbindungskabel durch elektrisch aktivierte eZIF-Konnektoren (Nullkraftsockel) mit jeweils 400 Signalkontakten ersetzt.

ERSTER KUNDE: Pittsburgh Supercomputing Center

FUN FACT: Der Cray T3E war der weltweit erste Supercomputer, der 1 Teraflop in einer realen Anwendung unterstützen konnte. Bis 1997 konnten die T3E-Systeme 14 der 20 Top-Plätze auf der Liste der weltweit besten Supercomputer für sich verbuchen.

TECHNIK-STORY: Bei der effizienten und kostengünstigen Skalierung auf Tausende Prozessoren war der T3E unübertroffen. Jeder Teil des Systems skalierte mit der Anzahl der Prozessoren – Interprozessorkommunikation, Betriebssystem, I/O und Arbeitsspeicher – und machte den T3E dadurch einzigartig.

ERSTER KUNDE: Alabama Supercomputer Authority

FUN FACT: Die Ford Motor Company kaufte fünf Cray SV1-Supercomputer und wurde damit zum wichtigsten Kunden des Systems.

TECHNIK-STORY: Das skalierbare Vektorsystem SV1 enthielt Prozessoren mit einer Spitzenleistung von vier Gigaflops, Einzelgehäuseknoten mit einer Spitzenleistung von bis zu 32 Gigaflops und Systemclustering-Tools, die in Kombination einen Supercomputer über 1 Teraflop ergaben. Mit ihm wurden Innovationen wie der weltweit erste Vektor-Cache-Speicher eingeführt. Zudem zeichnete sich der SV1 durch ein 8-fach besseres Preis-Leistungs-Verhältnis aus.

ERSTER KUNDE: US-Verteidungsministerium

FUN FACT: Die Cray® X1-Prozessoren liefen so heiß, dass die Ingenieure eine Verdunstungssprühtechnologie entwickelten, um eine Überhitzung der Module zu verhindern.

TECHNIK-STORY: Das Cray X1-System verband die Prozessorleistung von Vektorsystemen mit der Skalierbarkeit massiv paralleler Verarbeitungssysteme, was lange Zeit als unmöglich galt. Dank der leistungsstarken Interconnect- und Arbeitsspeichersubsysteme konnte das X1-System auf bis zu 4.096 Prozessoren mit einer Spitzenleistung von 50 Teraflops skaliert werden. Damit verdreifachte das X1E-System die Spitzenleistung und Rechendichte.

ERSTER KUNDE: Sandia National Laboratories

FUN FACT: Mit dem XT5 „Jaguar“-System des Oak Ridge National Laboratory (abgebildet) überwand Cray die Petaflops-Grenze. Jaguar umfasste 200 Schränke, 224.256 Prozessorkerne und war mit 1.759 Petaflops von 2009 bis 2010 der weltweit schnellste Supercomputer. 

TECHNIK-STORY: Cray entwickelte in Zusammenarbeit mit Sandia National Laboratories die Technologie hinter der Cray® XT™-Serie. Das massiv parallele XT-System nutzte eine von Cray entworfene Interconnect-Technologie, war luftgekühlt und konnte von einem einzelnen Schrank auf Hunderte skaliert werden.

ERSTER KUNDE: Pacific Northwest National Laboratory

FUN FACT: Ein Forscher am Georgia Institute of Technology verwendete das Cray® XMT™-System von PNNL, um die einflussreichsten Twitter-Nutzer im Jahr 2009 zu identifizieren. Das System verarbeitete innerhalb einer Stunde die Tweets eines Tages von rund 18 Millionen Nutzern.

TECHNIK-STORY: Das Cray XMT-System war eine skalierbare, massive Multithread-Plattform mit einer Shared-Memory-Architektur, die sich ideal für umfangreiche Datenanalysen und Data Mining eignet. Das Design basierte auf einem Cray XT-Computing-Blade, verwendete jedoch benutzerdefinierte Cray Threadstorm-Chips. Ein einzelner Threadstorm-Prozessor konnte 128 gleichzeitige Threads unterstützen.

FAKTEN ZUM KUNDEN: Das Swiss National Supercomputing Centre (CSCS) erhielt das erste Beta-System.

FUN FACT: Wissenschaftler lösten mit dem Cray® XE6™-System von CSCS das 300 Jahre alte Rätsel, warum sich das Magnetfeld der Erde nach Westen verschiebt. Tipp: Es hat mit dem Kern zu tun.

TECHNIK-STORY: Bei dem XE6-Supercomputer wurde die Infrastruktur der XT-Serie genutzt und Multicore-AMD-Prozessoren sowie die bahnbrechende Cray Gemini-Verbindung integriert. Gemini lieferte extreme Messaging-Raten und eine deutlich verbesserte Latenz. Der XE6 konnte auf über 1 Millionen Prozessorkerne skaliert werden und eine Leistung von mehr als 10 Petaflops liefern.

ERSTER KUNDE: Swiss National Supercomputing Centre

FUN FACT: Das Cray® XK™-System „Titan“ im Oak Ridge National Laboratory (abgebildet) führte 2012 die Liste der weltweit schnellsten Computer an. Sieben Jahre lang blieb es unter den Top 10. Im Jahr 2019 setzte das ORNL ein Cray® Shasta™-System mit dem Namen „Frontier“ als Nachfolger von „Titan“ ein.

TECHNIK-STORY: Die Cray XK-Serie kombinierte die Gemini-Verbindung, AMD Multicore-Skalarprozessoren und NVIDIA Mehrkern-GPUs zu einem echten Hybrid-Supercomputer. Das System konnte auf über 500.000 Prozessen skaliert werden und eine Leistung von mehr als 30 Petaflops liefern.

ERSTER KUNDE: High Performance Computing Center Stuttgart (abgebildet)

FUN FACT: Der 2016 eingeführte XC50-Supercomputer konnte eine Spitzenleistung von 1 Petaflop in einem einzigen Gehäuse liefern. Zum Vergleich: Das erste Cray-System, das im Petaflops-Bereich arbeiten konnte, hatte 200 Gehäuse.

TECHNIK-STORY: Cray® XC™-Systeme sind auf 500 Petaflops skalierbar und kombinieren Skalarverarbeitung, Co-Verarbeitung und Beschleunigertechnologie in einer einzigen, extrem skalierbaren Maschine. Zudem wurde mit der XC-Serie der Aries-Interconnect eingeführt, der über alle Metriken hinweg deutliche Verbesserungen lieferte und die Herausforderung einer kostengünstigen, skalierbaren globalen Bandbreite löste.

FAKTEN ZUM KUNDEN: Mehrere frühzeitige Anwender setzten auf das erste Cray® Urika®-Produkt, darunter das Institute of System Biology, die Mayo Clinic, Noblis und das Swiss National Supercomputing Centre.

FUN FACT: Urika wurde zunächst uRiKA geschrieben. Es stand für Universal RDF Integration Knowledge Appliance.

TECHNIK-STORY: Das erste Urika-Produkt wurde für einen grafikbasierten Ansatz zur Analyse von Big Data-Beziehungen entwickelt. Dabei kamen Crays Threadstorm massive Multithread-Prozessoren und eine massive Shared-Memory-Architektur zum Einsatz. Bei dem späteren Produkt Urika-GD kamen die Urika-XA-Plattform für extreme Analysen und die Urika-GX-Plattform für agile Analysen hinzu.

FAKTEN ZUM KUNDEN: Das Railway Technical Research Institute war der erste öffentlich angekündigte Kunde für die CS-Serie.

FUN FACT: Was haben Shadow, Ollie, BeBop und Nurion gemeinsam? Tipp: Es sind keine Haustiere. Es sind einige der Systeme der CS-Serie, die es in die Liste der TOP500-Supercomputer geschafft haben. Nurion war im Jahr 2018 sogar auf Platz 11.

TECHNIK-STORY: Die Cluster-Supercomputer der Cray® CS™-Serie verfügten über die neuesten Verarbeitungs-, Netzwerk- und Kühltechnologien und waren in hohem Maße in puncto Computing-, Daten- und Hybrid-Workloads anpassbar. Die letzte Version der Serie – das CS500-System – konnte auf über 60 Petaflops skaliert werden.

ERSTER KUNDE: US-Regierung

FUN FACT: Als das Cray® CS-Storm™-System 2014 auf den Markt kam, war es das dichteste GPU-System der Welt.

TECHNIK-STORY: Der CS-Storm Supercomputer basierte auf der Architektur der CS-Serie und wurde für GPU-beschleunigte Workloads entwickelt. Ein einzelnes Rack mit hoher Dichte lieferte bis zu 980 Teraflops an Leistung mit doppelter Genauigkeit. Das System eignet sich ideal zur Beschleunigung von Computing-Workloads wie maschinelles Lernen und Deep Learning, Reservoir-Simulation und geografische Aufklärung.

ERSTER KUNDE: Argonne National Laboratory

FUN FACT: Ein HPE Cray Exascale Supercomputer ist 6 Milliarden Mal schneller als der Cray-1.

TECHNIK-STORY: Der HPE Cray Supercomputer wurde für Workloads der Exascale-Ära entwickelt. Er unterstützt eine Vielzahl von Prozessortechnologien und konvergente Workloads, schafft den Unterschied zwischen Supercomputern und Clustern ab und kombiniert HPC- und KI-Workloads mit der Produktivität der Cloud. Der revolutionäre HPE Slingshot Interconnect dient dabei als Backbone. Die ersten drei Exascale Supercomputer der USA sind HPE Cray Systeme.