西摩•克雷(Seymour Cray):超级计算机之父。英文全名Seymour Roger Cray (September 28, 1925 – October 5, 1996) 。
主要成就:1958年设计建造了世界上第一台基于晶体管的超级计算机,成为计算机发展史上的重要里程碑。同时也对精简指令(RISC)高端微处理器的产生有重大的贡献。作为高性能计算机(high-performance computing)领域中最重要的人物之一,他亲手设计了Cray全部的硬件与操作系统,其中作业系统也是他用机器码编写出来的,最令人惊讶的是,居然没有出过任何bug和错误。到1986年1月为止,世界上有130台超级计算机投入使用,其中大约90台是由克雷的上市公司——克雷研究所研制。
姓名(中文) 西摩•克雷
姓名(英文) Seymour Cray
出生年月 1925年
出生国家、地点 美国威斯康辛州
教育背景 1950年获明尼苏达大学电气工程学士学位
1951年获明尼苏达大学应用数学硕士学位
职业背景 1996年,SRC计算机公司工作,车祸身亡
1989年-1995年,在克雷计算机公司工作
1972年-1989年,在克雷研究公司工作
1957年-1972年,在控制数据公司(CDC)工作
1950年-1957年,在工程研究协会工作
电脑皇冠上最璀璨的明珠编辑本段回目录
正因为有了超级计算机,科学家和工程师们才能够处理现实世界中的各种情况的数学模型。例如,机翼上气流移动的方式,或流过油库的水流方式等,流过超高速飞机的气流能被省时省力地模拟;原子武器能被精心制造,而不需要试爆。或者在和平的环境,可以探索出货币供应变化对联邦赤字的影响。气候系统轨迹,即使像飓风一样复杂也能精确预报出来。
很难用具体的指标来定义超级计算机(也称巨型机)。它只能笼统地定义为:当下以最新技术所能达到的最高速度执行复杂计算的精密、昂贵的计算机。它是大型机中的大型机。80年代,它指一台能进行20兆字节——指每秒进行2000万次浮点运算操作的计算机。而在70年代中期,西摩•克雷设计的早期超级计算机最快只有0.0005兆字节。超级计算机价格昂贵,每台售价在450万-1300万美元之间。
超级计算机被誉为电脑皇冠上最璀璨的明珠,成为世界各国高科技的制高点之一,特别是国防尖端技术的发展。在核技术、航天技术、导弹和反导弹系统、气象预报和石油煤炭勘探等都担当重任。超级计算机往往是一个国家的高度机密。在一些发达国家,尽管进行着大量的电子计算机商品生产销售,但超级计算机和它的技术却从不肯轻易出售。有这样一个小故事:1965年,法国原子能研究所向美国购买当时最先进的超级计算机CDC 6600。因为它在军事上用途广泛,所以遭到美国政府的拒绝。法国总统戴高乐闻知此事后,极为愤慨,亲自主持内阁会议,指出:“没有独立的计算机工业,就没有独立的法国”,决定建立和发展法国本国的计算机工业。
这种情况下,许多国家都把研制超级计算机作为一项紧迫任务来抓,它的研制水平往往是一个国家现代科技水平的标志。而在研制巨型机的先驱者中,贡献最为显赫的要数西摩•克雷博士了。
长期以来,他的名字总是让人联想起令人敬畏的超级计算机世界。在这个世界里,人们精确地预计天气和模拟原子弹爆炸。而西摩•克雷就隐居在这个世界中,是他催生出对世界产生了巨大影响的高速计算机。克雷喜欢技术挑战,他的目标就是制造出最快的计算机。超级计算机工业的发展在很大程度上归功于这位传奇人物。到1986年1月为止,世界上有130台超级计算机投入使用,其中大约90台是由克雷的上市公司——克雷研究所研制。这家公司的总部设在明尼波利斯市,而生产地设在威斯康辛的红嘴鸥瀑布。就只有大约80个潜在买主而言,这些超级计算机的数量着实惊人。
超级计算机之父编辑本段回目录
1925年,克雷出生于威斯康辛州的红嘴鸥瀑布(Chippewa Falls)。父亲是个土木工程师,从事市镇工程建设。母亲是一位活跃的社会活动家。克雷从小就对电子学十分着迷,在中学期间,他将大量的时间泡在电气工程实验室中,很少参与社会活动,像一名“实验室隐士”。他喜欢摆弄各种电气设备:收音机、电动机以及各种电路。当然,那时还没有计算机。
1943年,克雷高中毕业,投笔从戎。期间走南闯北,到过英国、德国、俄罗斯,然后又开赴菲律宾岛,协助菲律宾游击队清除热带丛林里残留的日本海军。看到那些几年来都依靠香蕉维生的年轻日本士兵纷纷从丛林里出来,对克雷来说,实在是一段有趣的经历。回国后,克雷开始在威斯康辛大学接受大学教育;很快,他又转到明尼苏达大学,他觉得电子工程太简单。他对课程中的一些内容,如电动机,完全没有兴趣,它们太缺乏数学问题。当然,克雷还是将有限的时间和金钱重新投入到他的电子世界中。1950年,在获得电子工程学士学位之后,克雷又花了一年进修数学,1951年,他获得硕士学位。拿到学位后,克雷站在大街上,一脸茫然:“接下去,我该干什么呢?”
克雷的指导教师建议说:“如果我是你,我就会沿这条街走下去,一直走到工程研究协会(ERA),我想你肯定会喜欢他们正在进行的研究。”就这样,克雷十分幸运地在计算机萌芽期就投身其中,奠定了他一生的事业。
进入ERA,克雷所在的小组是建造密码设备,属情报部门。这是早期发展数学计算机的主要理由之一。而象埃克特,他们则是为了弹道设计。这些项目均由美国海军资助。当时项目组成立才一年,都是外行领导外行。ERA此前的任务是为军队制造木制滑翔机。因此许多成员还是原先木工班的,而他们的工作地点就是原来的木工车间。大概只有一部分海军人员明白整个项目的思想。而克雷则对计算机一无所知。克雷就泡进图书馆阅读各种资料,但多是学校学术性的内容,对实际工程并无多大帮助。因此,克雷必须更多地依靠自己的智慧,走入一个新的创新世界中。
克雷习惯了独自工作,因此为了避免别人的干涉,他主要在晚上工作。当时的计算机设计刚刚起步,并不适合团体协同工作。起初,克雷只是设计小组中的一员,后来克雷设计出两种计算机后,他实际上就负责了整个设计工作。他设计的第一台计算机就是ERA 1103。
当时计算机设计的第一目标就是速度。时间是考虑的首要因素。当时也没什么可竞争的,只有自己跟自己竞争,不断提高运行速度。克雷也有幸经历了几代计算机的演变过程,从最早的真空管,到随后的“磁性电路”阶段,再进入到电子管阶段。“这三代最基本的计算机组件,都一样有趣。”
“过去三、四十年来,我的许多创新都来自用户。他们会告诉我哪里有问题。在下一代产品中我就改善这些问题,这种方法极具革命性。基本上从我设计的第一天起,就有了这种继承性。”
许多超级计算机的制造者总喜欢添加各种累赘的东西。但克雷的思想是删繁就简,“回到最基本”,使机器尽可能高效、精简。
这两种独特的风格使克雷的名字刻入了一代又一代的超级计算机。
50年代,西摩•克雷在斯帕瑞-兰德公司(Sperry Rand)工作,在早期超级计算机UNIVAC 1103的设计中扮演了重要角色。为了设计出更大、更强的计算机,克雷在威斯康辛州的家里写下了一本又一本的设计方案。1957年,担任CDC系列大型机的总设计师,使CDC电脑成为世界上唯一可以与IBM分庭抗礼的大型机。1969年,CDC 7600每秒运算能力超过1000万次,是当时世界上最高性能的电脑。1972年,他创办了克雷研究公司,生产出一系列具有重大创新的超级计算机,从每秒运行2.4亿次的CRAY-1,到1985年每秒运行12亿次的CRAY-2。控制了全世界70%的超级计算机市场份额。这些机器帮助工程师们完成最复杂的数学计算,大大改变了现实世界。而世界上最快的电子计算机往往和克雷的名字联系在一起。克雷是当之无愧的超级计算机之父。美国国防部称他为“美国民族的智多星”。
丛林隐士编辑本段回目录
50年代,计算机市场混沌初开,动荡的重组开始了。几年后,ERA被雷明顿•兰德公司兼并,而后,斯帕瑞(Sperry)又兼并了雷明顿•兰德。当克雷离开后,斯帕瑞又被Burroughs兼并,这就是后来的Unisys公司。不过,这频繁的购并基本上没有破坏人员和产品的延续性。但是对克雷来说,公司易主是一个不小的冲击。克雷的志向就是为科学研究(尤其是军事研究),研制第一流的超级计算机。但雷明顿•兰德公司是个生产商用打字机的公司,公司的目标客户是商业用户。因此不久克雷就发现自己所在的项目组被打入另类,不再是公司的主流。
1957年,克雷和比尔•诺里斯、弗兰克•莫兰尼及鲍勃•克奇辞职离去,创办了控制数据公司(CDC)。诺里斯是公司总裁,他最迫切的任务就是赚钱。公司投资了60万美元,这在当时是笔大数目。但这些钱都是一小笔一小笔凑起来的,公司没有大的投资者。克雷不属于公司创始人行列,但是他是公司创办后第一个真正的技术人员。克雷倾其所有,买了5000美元的股份,后来,这成了一笔大钱。这一年,克雷年仅31岁。
克雷的志向当然还是科学计算机。实际上,这也是他一生的爱好,他了解这个领域的方向和需求。他深深着迷于计算机的不断完善和提高的兴奋之中。因此,工作本身就是他的目标。“看着一代又一代的计算机出自手中,而又不断得到人们的反馈,真是一件令人欢欣鼓舞的事。”克雷可以自由地研制超级计算机了,他说服诺里斯一台由印刷电路模式建造起来的较便宜而功能强大的计算机能为新公司赚大钱,这种计算机可以卖给国防部、航空公司和大学。这样的用户不需要在支持和购买上花很大资金,他们要的是质量并可以自己编程。
在此期间,电子工业最重要的创新就是晶体管的出现,由于刚刚诞生,因此价格很贵。当时,克雷刚刚着手1604计算机的设计,目标就是以最少的钱达到最快的速度。因为CDC刚组建不久,所以这是一个危险的投资。面对资金及其短缺的困境,克雷在明尼阿波利斯的一家旧电子器件供应商,发现在出售废弃的晶体管,价格极低。克雷就尽数收下。几个月后,他又去光顾。但一无所获,因为全被克雷买走了。克雷只得四处出击,搜寻便宜的旧晶体管。
尽管如此,1604还是最好的计算机。市场上唯一的竞争对手就是IBM基于穿孔卡的产品。因此1604在科研市场十分成功。因为它是独一无二的晶体管计算机。1604成功了,克雷成功了,CDC也成功了。事实上,很少有大型机公司能像CDC那样夸口在两年之内就能获得收益。
后来IBM也参与竞争,但由于管理效率的问题,IBM的技术总是落后克雷一截。面对IBM咄咄逼人的360计划,CDC根据克雷的判断,专门建立起超级计算机研究所。
西摩•克雷的声望与日俱增,然而,他厌倦了过多行政和礼节方面的杂务。他只想制造世界上最快速的计算机,由于这个项目,他需要安宁和平静。他告诉CDC总裁诺里斯,他要回到威斯康辛老家创建自己的公司。几周后,诺里斯说服了克雷留在CDC工作,并答应在红嘴鸥瀑布开展它的6600计算机开发计划。
1962年,诺里斯在克雷的老家附近一块40英亩的土地上为他建立了一个实验室。这个实验室离克雷的住宅没有几步路程。克雷开始了隐居生活,传说他只允许诺里斯每年来拜访两次,而且只是在预约的情况下,克雷每隔几个月到明尼阿波利斯的CDC总部看看。有时非常重要的公司主管会去瀑布听克雷讲学。他们会在当地的小吃店聚一聚,而在那儿,克雷也只是匆匆地吃上一个热狗就道歉离开,好回去工作。据说他在湖畔别墅的走廊一张牌桌上组装计算机,用一篮子计算机集成电路块、一只镊子和一支焊枪,他就能装配出这些计算机部件。事实上,克雷只用笔和纸设计计算机。每天他要用掉很多纸。他的全部兵力就是34人,其中15位工程师,4位程序员。他将他的计算交给开发小组,剩下的工作就是将其转化为微电路集成块组成的计算机模式。
整整四个春秋,克雷谢绝一切社交往来,埋头绘制图纸、制作零件。连著名的学术团体为克雷颁奖,他也不愿抛头露面。为此,克雷博得了绰号“丛林隐士”。
造机器就象母鸡下蛋编辑本段回目录
1963年8月22日,在瀑布的隐居生活证明他的与世隔绝是值得的。那一天,CDC抢在IBM 360之前,出人意料地宣布CDC 6600。其研制费用只用了700万,运算速度达每秒300万次,功能却比IBM Stretch强大三倍,是当时功能最强的计算机,而且小巧便宜得多,价格只有750万美元。它使得CDC成了工业主导。
克雷并没有使用更先进的零组件,而是第一次对诺依曼方案做出重大改进,巧妙地采用了一个中央处理器和10个外围处理器并行工作。IBM一片震惊,小沃森在备忘录中激动地写道:“我们是一个资金、人员十分雄厚的大企业,我实在难以理解,IBM为什么不能比超级电脑领先一步?要知道,CDC的研制班子,总共才34人,还包括一位看门人。”
在计算机最核心的架构设计方面,克雷仍然我行我素,保持独立工作的习惯。他只需要一些人员来帮他完成各种构想。“我认为最基本的概念不能够,也不应该由团队完成。”在风险与收益之间,保持个人独创性和连续性是十分关键的。因为迈出的每一步都是前无古人,无所借鉴。计算机该用什么指令,内存需要多大?内存用什么制造?……这些都是由克雷一个人来决定。
设计CDC 6600时,克雷充分采用了日新月异的晶体管最新技术。他们选用了刚问世不久的NPN型平面晶体管,这种最为新颖的晶体管不仅开关速度快,而且稳定性、可靠性都比原来的锗晶体管强得多。CDC 6600共使用了40多万个晶体管,极大地提高了计算机的工作能力。6600是第一台使用了氟利昂冷却系统的计算机,它能防止高密集的元器件过热。原子能协会和美国气象局渴望的是功能最强大的计算机,6600正是它们所需要的。1964年2月,6600机将被运送到原子能协会的6600实验室,但是由于调试问题,迟了6个月。1967年,63台经过调试的6600机被送到高科技用户手中。这些计算机成为当时科研的支点。
控制数据公司在超大型计算机上打响第一炮后,克雷又开始向新的高度攀登。1969年,改进型CDC 7600推出,每秒运行1000万次,价格为750万美元,这台计算机被公认为是当时第一台超级计算机。定单纷至沓来。从此,克雷成了举世闻名的大型和巨型计算机总体设计专家。
在整个60年代,CDC几乎独霸了超级计算机市场,公司收入达到6000万美元。连小沃森也不得不承认,IBM得退避三舍。但是对克雷来说,这种成功对技术创新并不是好事。而且与公司高层的矛盾逐渐激化。公司搬迁后,离总部较远,联系渐少,连研究资金都开始成问题。
后来,克雷又设计了8600,但是CDC不准备将它推上市场。此时,CDC将目光转向商业应用,不再重视科学计算机或超级计算机。克雷感到专注于开发超级计算机的公司工作受到限制。该是有所变化的时刻了。
自立门户编辑本段回目录
1972年,克雷从CDC带走了弗兰克•莫兰尼和其他一些雇员,自立门户,创办了克雷研究公司。公司的宗旨是只生产超级计算机,而且一次只生产一种,每一个新设计都前进了一步。1973年,当他离开CDC时,他收到一份厚礼:CDC在未来几年不生产超级计算机(尽管它后来试图赶上来)。
创业初期,既无厂房,也无工人,更缺乏足够的资金。他和几个死心塌地跟着他的助手们,就在威斯康辛州的富尔斯密林中找到一个落脚之处,开始了研制工作。凭借克雷如雷贯耳的名声,终于找到了当地一家电子厂商,签署了承包制造合同。这才有了一座简陋的小厂房和40多个工人。
当时许多公司认为,科研市场已经越来越小,对超级计算机的需求也已经饱和,必须努力向商用领域扩张。克雷明白这一点,但他不改变初衷,认定这块市场有长远的潜力。创办自己的公司,就是要牢牢把住这块细分市场。当其他公司都将重点转向商用时,克雷在科研市场就如入无人之境。
1976年初,克雷研究所成为上市公司,此举挽救了公司。许多人相信,像克雷研究所这样一家没有产品的公司,在关门大吉之前,只有45天来筹集资金。那些错过早先高科技投资项目的投资者和由于克雷在CDC的成就而相信他的投资者,联名给华尔街送交了一个提案,产生了令人惊异的效果。1976年,克雷研究所上市了。对于一个还没有完成它的第一项计划,就耗资880万美元而且仅有8个潜在的用户的公司而言,这是果敢的一步。当时,克雷没有销售,没有营业额,而只有240万美元的赤字。但是,当公司在证券市场上发行了60万份普通股票时,它立即筹集了1000万美元。这样,西摩•克雷就可以为他自己的公司完成第一台计算机了。
这时,又一革命性的产品出现了,这就是集成电路。克雷也鸟枪换炮,第一次用上集成电路,比过去用分离器件自然是两种境界。当时发明集成电路的仙童半导体公司还不清楚集成电路有什么具体的用处,也急着需要在实用方面进行验证。双方一拍即合,他们为克雷提供专门设计的集成电路,这无疑是如虎添翼。
第一台CRAY-1于1976年3月到洛斯阿拉莫斯国家实验室。这台超级计算机着实与众不同;它是第一台实际有效的矢量处理模式,计算机能同时处理问题的几个部分。这个高速处理机意味着提高处理速率。CRAY-1还是世界上最快的标量处理机(在标量处理过程中,每个运算都与矢量运算联系,采用分散式的运行方式),速度达到每秒2.4亿次运算,相当于IBM 370电脑的40倍。而售价与IBM 370不相上下。经过优化,CRAY-1仅使用了三种集成电路,它的发明将最长的导线长度缩为4米,循环时间是12.5纳秒。除了速度,克雷对于机器的外型也很有讲究,颇具美感。西摩•克雷为了减少内部导线长度,采用了史无前例的圆柱形设计,一些人称它为“世界上最昂贵的情侣座”。它高6米,直径8米,导线长度大约60英里,由超过20万个半导体芯片构成,其核心是由3400个集成电路块组成。占地不到7平方米,质量不超过5吨,有艺术品的味道。“我设计电子计算机就象设计帆船,尽力使它简单。”
在建造CRAY-1期间,克雷和他的助手中午前后几个小时在工厂中工作,下午4点回家,夜间单独回到车间工作到黎明时分。当开始一个新的工程时,他只有一个规则:完全创新,以此来避免与上次的设计重复。他对旧的设计感到厌倦,直觉告诉他,绝不能再进行一次相同的工作。
克雷不相信CRAY-1是划时代的机器,当他设计它时,他并没有试图完成每一个细节。1979年,他已经售出了6台CRAY-1(包括一台于1978年卖给克雷研究所的第一个客户,堪萨斯城联邦计算系统),而在这一年,克雷研究所公布了制造CRAY-2的决定。CRAY-2将比CRAY-1功能强大4-6倍。1985年春季,第一个价值1760万美元的机器样机在加利福尼亚的国家实验室投入使用。它拥有所有计算机中最大的内存(20亿个字节),运行速度为每秒12亿浮点。这是由它的4个同时运行的处理器实现的,这使它比CRAY-1快上6-12倍,比个人计算机快4万-5万倍。1952年科学家和工程师要花一年才能完成的工作现在一秒内就能完成。
CRAY-2主要应用于一些科研领域,如对核聚变反应所需强磁场的研究及设计未来星际旅行所需的隔档层。它有2.56亿的内存。而CRAY-1至多只有100万。CRAY-2比其前身的应用领域要少,这是由于一种允许比传统主板减少互机联的3-D芯片模式。克雷将40万个计算机芯片放在一个C形的框子里,这个框子周长53英寸,高45英寸。这将低了超级计算机的电流在计算机各部分之间传送所要花的时间,但是这又导致了另一个问题:电流在如此密集的电流板上传送,所产生的热量很快就能熔掉计算机。所以他将芯片漂在氟利昂冷却剂中。有人称CRAY-2是水缸里的计算机。
由于最长的导线长度为16英寸,它将循环时间减少为4纳秒。所以CRAY-2执行标量运算的速度大约是CRAY-1的6倍,而矢量运算速度则提高了12倍。当这台机器设计的时候,克雷认为组成大容量计算机内存的金属氧化物硅半导体技术必须配合他的新计算机,于是他改进了硅半导体技术。
最理想的单干家编辑本段回目录
公司在1977年开始赢利,1980年售出了9台超级计算机,1981年13台,1982年15台,1984年售出23台。这些售出的计算机系统中大约一半被政府研究机构购买,另一半被商业用户买去。到了1984年10月,克雷研究所占据了70%的超级计算机市场。克雷将售出更多的超级计算机,因为技术使它们的价格可能降到每台500万-1000万美元之间。
由于担心减少他研制计算机的时间,西摩•克雷决定将公司的管理权交给别人。1981年11月,他将董事长的位子让给总裁约翰•罗瓦根,自己则保持董事的身份,并成为公司惟一的研究与开发承包人。他又可以集中精力了,用他的话说,他可以专注于计算机“事物的”部分,而非“人的”部分了。他与克雷研究所达成协议允许他从事任何他感兴趣的课题,甚至在公司对这一课题不感兴趣的时候。到了1985年春,他拥有了1.6%克雷公司的股票,当时值1700万美元。
克雷的特殊天才在于他并不像计算机领域的许多其他发明者那样。处理好计算机的各个环节需要极大的耐心,而克雷具有这种耐心。过多地注重逻辑性似乎行不通。他的思维过程似乎难以解释,他反复思考他的想法,就像他所说的,尽量找出它背后的理由。如果它听起来不错,他就着手干。尽管他是个通才,但他善于组合,他将元件安装进计算机的方法非常具有独创性。他说他的目标是制造尽可能小的计算机,这是很有道理的。为了更快,计算机就不得不更小,他的每一英寸都至关重要。
克雷对制造计算机的观点是牵涉的人员越少越好,牵涉的人越多,项目成功的机会就越小。以他看来,最理想的情况是只有一个人来干,但这太不实际,因此人数量多可达到12个人。克雷的计算机设计得很简单,由于其精巧的硬件序列,它们在概念上甚至比微型计算机更简单。克雷谦虚地说,他的计算机做的也不过是一些加减乘除。
当他注意到全国各界都努力为计算机研究出力时,他感到震惊。对克雷来说,理想的情况是许多独立的个人独立思考,独立研究。他说同一企业内部的竞争是健康的。尽管他绝对是一个单干的人,但他并不认为自己是一个先锋。事实上,他说,他不想成为一个犯错误的先锋,他更希望以它们为榜样,并从它们的错误中吸取教训。十分奇怪,他不喜欢管他的超级计算机叫机器,而称它为“简单的、沉默的家伙”。
再接再励编辑本段回目录
克雷总是拒绝科学商业团体邀请的演讲。1976-1981年,他没有接见一个记者。1981年他变得温和了一些,因为他唯恐别人将他辞去克雷公司董事长的举动报道成他与公司领导层之间分裂的信号。克雷很少让公司的职员知道他会去拜访他们。每天下午他都不接电话。公司领导人说,他的与世隔绝反映的与其说是对孤独的偏爱,不如说是处于避免那些分散注意力的东西的需要。
尽管克雷很少在计算机之外的东西上花时间,但他最近将一些休闲时光花在了运动上;他特别喜好冲浪,每年他有三次去热带地区旅行。他拒绝将注意力放在一些琐事上,当他需要买一辆新车时,他就挑陈列室门口右边的那辆。
1982年4月,克雷研究公司公布了CRAY X-MP系列计算机系统,这是首批不完全由克雷设计阿CRAY超级计算机。X-MP系列是由史蒂芬设计的,它比早期的CRAY-1超级计算机有显著提高,最高价格达到2000美元。到了1985年春,卖出15台。CRAY X-MP的独特之处在于它拥有不止一个中央处理器,它的时钟周期为9.5纳秒。1984年出品的可靠的型号比CRAY-1快10倍,每秒可进行10亿次运算,这比最先进的日本机型快2倍多。相比之下,苹果Ⅱe系列仅能执行50万次运算。
到1985年,克雷一直在研制CRAY-2号的继承者CRAY-3。这台计算机比CRAY-2快5-10倍。1988年完成时,克雷希望它拥有80亿字节的内存。工厂主张CRAY-3采用钾化镓技术,这是克雷第一次在新技术上下赌注。钾化镓技术使将它制成芯片比硅难得多,但是由它带来的速度却十分值得。
钾化镓电感性比硅强4-5倍,它允许更快的开关速度,更低的能量消耗,因为缩短了电子移动的距离,所以组建能比硅安排得更加紧凑。CRAY-3最长的导线长度可能只有3英寸,体积将只有CRAY-2的1/5,而且因此有了“面包盒计算机”的绰号。它的CPU只占据了底层空间中16平方英尺的位置。飞行器制造商们希望用它来模拟飞行中整个飞机的情况,因为即使是用最精密完美的超级计算机,它们也仍然只能得到支离破碎的模拟——机翼、机身、机尾等。
在1985年春季,克雷一次罕见地公开露面。他指出,他过去曾经以4为指数发展一代代计算机,而现在将以指数10发展。CRAY-1有一个处理器,CRAY-2有4个,而CRAY-3会有16个同时工作的处理器,这种新型的多处理器计算机还有一个名字:超级计算机。
1984年,克雷公司销售额达2.29亿美元,共卖出了23台超级计算机,利润为4 500万美元,是1982年的2倍。公司的雇员将近3000人,它的市场价值为15亿美元。
永远的隐士编辑本段回目录
控制数据公司和IBM早就坐不住了。1980年,控制数据公司专门成立一个子公司,推出Cyber 250超级计算机。而IBM公司干脆把克雷手下的一位名叫陈士卿(Steven Chen)的华裔设计专家挖走,以他的名义在1987年组成一个子公司。在IBM和控制数据公司的夹击之下,克雷公司一分为二:原来克雷研究所业务不变,克雷本人单独成立一个电脑公司。
进入80年代,个人电脑如火如荼。大型机和超级计算机受到一定的冷遇。新一代超级计算机CRAY-3研制成功后,未能吸引买主,在商业上遭到惨败。80年代中期,公司并没有销售一台克雷的超级计算机。从1986年到1987上半年,很少有媒体谈起他。这位平静的隐居发明者的性格沉默,但当他有话要讲时,他一定会讲出来。当他有计算机展示给世界时,他一定会展示出来。世界继续等待着。
但是奇迹没有再发生,1989年,由于意见分歧,克雷退出公司,另行成立了克雷计算机公司,全力研制他的CRAY -4。计划采用64个处理器并行处理,速度将达每秒1280亿次。但遗憾的是,CRAY-4并没有最后完成。1995年,克雷计算机公司被迫宣布破产。
1996年8月,年近古稀的克雷还想发起最后的冲锋,创办SRC公司。但是厄运突然降临了。1996年9月22日,下午3:00整,科罗拉多北学院大街,克雷驱车往南,准备并入左车道。这时,后面两辆车发生冲突,其中一辆为了躲避,猛烈撞到克雷的车门,使汽车连翻了三个跟斗。克雷的颈部、肋骨和头部都遭受严重挫伤,被抢救进Penrose医院,施行手术以缓解脑溢血。此后,一直处于危急状态,病情极不稳定。10月5日,克雷停止了呼吸,享年71岁。
克雷的创新包括矢量寄存器技术、冷却技术和磁性放大器等方面。由于超级计算机功耗巨大,冷却是个瓶颈。CRAY-1耗电量高达115千瓦,如果不有效降温,其热量准把地板烧个大洞。因此当有人称克雷为计算机学家时,克雷不无幽默地说:“我只是一名制冷专家。”
“他是超级计算机领域的托马斯•爱迪生”,有人对苹果公司创始人斯蒂夫•乔布斯说,他建议购买一台CRAY超级计算机来帮助设计下一代苹果机。听到这个情况,克雷乐了:“实在是有趣,我正在使用一台苹果电脑,用来模拟CRAY-3。”
时至今日,全世界400多台超级计算机中,有220台出自克雷公司。1996年12月,克雷研究公司以7.5亿美元的价格被SGI收购。克雷和他的公司成了永远的隐士。
西摩·克雷——“超级计算机之父”编辑本段回目录
被誉为“超级计算机之父”的克雷对社会和人类作出的贡献是无法一一列举的。但只要举以下几个例子就可略见一斑了:生物界和医学界用克雷研制的计算机同癌症、艾滋病和其他严重威胁人们生命的疾病作斗争;全世界的汽车厂商推出的几乎每种新的汽车型号都是利用克雷制造的计算机进行设计的;克雷计算机帮助世界各国的气象专家作出精确的天气预报,防止人民生命财产在灾害性天气中遭受重大损失;美国宇航局给出了一个估计数字:利用克雷计算机模拟航天飞机的发射,使每次发射在燃料方面就节省2000万美元!
西摩·克雷(Seymour R.Cray)1925年9月28日生于美国威斯康辛州的Chippewa Falls,这是一个以奶牛农场著称的小城市。克雷的父亲是当地的市政工程师。克雷从小对电气和无线电感兴趣,10岁时就制造了一架自动电报机,还在他的卧室和位于地下室的“私人实验室”之间拉了电线,安了电铃,有人进入他的卧室,经常埋头在实验室中的克雷就会知道。念高中时,有时物理老师因故缺课,克雷就会自告奋勇出来“代课”。毕业前,他因成绩突出而获得Bausch & Lomb科学奖。
第二次世界大战后期,克雷服役入伍,在部队中当无线电收发员,也破译过敌人的密码。战后他曾短暂地在威斯康辛大学学习,但很快转至明尼苏达大学,1950年获得电气工程学士学位,第二年又获得应用数学硕士学位。毕业以后他加盟ERA公司(Engineering Research Associates)。ERA公司是最早进入电子计算机领域的公司之一,其时正开发著名的科学计算机ERA 1101(这个名称的来历是因为它是公司的13号任务,1101是13的二进制形式),急需像克雷那样硬件、软件都熟悉的工程技术人员。ERA后来变成Sperry-Rand,克雷又参与了其著名的UNIVAC 1103的设计。1957年,克雷与诺雷斯(W.Norris)等人一起离开Sperry-Rand,创办CDC(Control Data Corporation)。CDC公司的第一个产品CDC 1604是世界上最早的晶管计算机之一,克雷主持了这台计算机的设计,而由于公司初建资金匮乏,它所用的晶体管是克雷从旧货市场上用每只37美分的低价批发来的。CDC 1604在1958年问世,一炮打响,使CDC公司在创建后不到两年时间内就开始盈利。
CDCl604的成功使克雷建立了声誉,公司让他主持设计CDC 6600。但克雷只倾心于技术,厌烦行政事务和应酬,想退出CDC公司,回威斯康辛老家自办一个公司。诺雷斯为了挽留这位天才,不惜在克雷的家乡买了40英亩土地专为他盖了个实验室,让他在那里开发6600,而公司的总部在明尼阿波利斯。据记载,克雷和诺雷斯达成的协议中包括后者每年只能有两次机会去视察克雷的工作,而且要预先约定。这样,克雷带着一支30人的研制队伍在几乎与世隔绝的情况下仅仅花了一年多一点的时间就开发出了6600。6600在1963年8月22日宣布的时候,是世界上最强大的计算机,美国原子能委员会、国家气象局等大用户都趋之若鹜,使CDC公司一跃成为世界领袖而把IBM公司抛在后面,因为6600比IBM当时的STRETCH快出3倍,而体积却小得多,价格也便宜得多。6600同时也是世界上第一台用氟里昂冷却系统的计算机,因为它共有35万个晶体管,工作时发热量很大。
6600在四年内共销出了63台。继之克雷又研制成CDC 7600,它于1969年问世,一般认为这是第一台真正意义上的“超级计算机”。以后克雷又设计了8600,但公司拒绝把它推向市场,于是克雷在1972年离开CDC公司,创办了自己的“克雷研究所”(Cray Research)以继续致力于超级计算机的开发。
克雷的公司开张之初,缺乏研制巨型机所需的大量资金是一大难题,因为克雷在离开CDC公司时,CDC公司只给了他50万美元作启动资金,远远不能满足需要。1976年,克雷作出一个大胆的决定:发行股票募集资金。这在一般人看来几乎是开玩笑,因为当时克雷的公司一无产品,二无销售,三无赢利,还背着240万美元的赤字。然而出乎意料,克雷的60万普通股一上市,几乎立刻被抢购一空,募得了1000万美元的资金,为克雷公司完成其第一台计算机奠定了经济基础。1976年3月Cray—1问世,这是世界上第一台有向量处理能力的巨型机,字长64陆,时钟周期12.5 ns,共用20万块半导体芯片,有3400块印刷电路板,内部连线超过60英里。它的结构打破了传统的“立柜”方式,其形状像围绕着一个立柱的转椅,被美国人叫做“loveseat'’,有人说这种结构反映了克雷很有审美的情趣。殊不知,这是克雷为解决超高速计算机设计中的一个难题而别出心裁的发明。因为大家知道光速是每秒3.0x108m,这也是电子的速度,换算下来,电子在1 ns时间里走过的距离是1英尺,Cray—1的时钟周期是12.5 ns,这样,为了保证电路正常工作,两个电路节点之间的最大距离不能超过4英尺。采用传统的立柜方式,使接插件之间的连线走直线,是无论如何也要突破这个限制的。克雷把插头座安排在一个立柱的3/4范围内,使连线走“马蹄形”,从而完美地解决了这个问题。后来的巨型机,包括我国的银河机,大多仿效了克雷创造的这种结构。 继Cray—1之后,速度快6~12倍的Cray—2于1985年春季问世。Cray—2采用MOS电路,时钟周期减至4 ns,最大连线长度只有16英寸,采用液体冷却系统(liquidinmmersion-cooled system),因此有人戏称Cray—2是一台放在水槽中的计算机。
在大获成功以后,克雷于1989年离开Cray Research公司,另外创办了一个Cray Computer Corporation(CCC),以便进一步摆脱事务,集中精力于研制巨型机,并先后推出了采用砷化镓的Cray—3和后继的Cray—4,但未能像Cray—1和Cray—2那样引起轰动,其原因部分地是由于并行处理系统技术的发展,使用户对巨型机的依赖已逐渐减少。CCC于1995年宣告破产,但70岁的克雷不服老,不退休,又创办了一个新的公司SRC。SRC于1996年8月开张,9月22日克雷就遭遇车祸,抢救无效,10月5日在科罗拉多州的Springs去世。舆论在报导他去世的消息时称他是“真正的国宝”(true national treasure)。
克雷去世后的第二年,在超级计算机会议Supercomputing 97上,IEEE—CS和Silicon Graphics/Cray Research宣布,由后者出资28万美元建立IEEE—CS的一个新的奖项,称做“克雷计算机工程奖”(Cray computer Engineering Award),以纪念这位计算机先驱,奖励在高性能计算机开发上作出卓越贡献的科学家。克雷生前曾获IEEE—CS和ACM联合设立的“埃克特—莫奇利奖”(1989年)、AFIPS设立的Harry Goode奖(1972年)。
最后顺便提一下,并非所有型号的Cray计算机都是克雷自己设计的,1982年4月宣布的Cray X—MP系列计算机就是由华裔计算机专家陈士卿(Steven Chen)设计的。陈后来被IBM公司聘请走。
参考文献编辑本段回目录
《IT史记》,方兴东、王俊秀,中信出版社,2004
http://en.wikipedia.org/wiki/Seymour_Cray