متحف إسباني يبني نسخة من كمبيوتر Cray-1 العملاق من 30 جهاز Mac Mini قديم

عنقود Mac Mini داخل هيكل Cray-1

قدّم متحف تاريخ الكمبيوتر (Museo de Historia de la Computación) في إسبانيا نسخة مرئية بمقياس 1:1 من كمبيوتر Cray-1 العملاق لعام 1976. بدلاً من البحث عن معدات حديثة مكلفة، قام فريق إبداعي ببناء المشروع على 30 جهاز Mac Mini من عام 2012. التركيب الذي أُنشئ على مدى 18 شهراً هو عمل مكرّس للذكرى الخمسين لتأسيس Cray-1 وApple.

هذه الآلات الموحّدة في شبكة تجمع 64 نواة نشطة في أحدث اختبارات الفريق وتصل إلى قوة معالجة مركّبة تبلغ 1.3 تيرافلوبس. قبل أن يتم إخراج عقدة واحدة من الخدمة، أبلغ المتحف عن 1.5 تيرافلوبس باستخدام جميع النوى الـ 70 المتاحة. أُجريت الاختبارات المرجعية بسكربت خاص لضرب المصفوفات مكتوب بلغة Python. خمسة من أجهزة الكمبيوتر من طراز i7 رباعية النواة، والباقي 25 من طراز i5 ثنائية النواة. باستثناء وحدتين من عام 2014، فإن المصفوفة بأكملها مؤرّخة بعام 2012.

التوازي القائم على macOS

تهدف النسخة إلى مساعدة زوّار المتحف على فهم التغييرات التي طرأت على معمارية الكمبيوتر بعد عام 1976. كان Cray-1 الأصلي يستخدم المعالجة المتجهة ويوجّه تعليمة واحدة في وقت واحد إلى عناصر متعددة من البيانات، بينما توزّع النسخة العمل على معالجات مستقلة في عنقود متوازٍ. للمقارنة، بلغت القوة النظرية القصوى للآلة الأصلية حوالي 160 ميجافلوبس.

بدلاً من اختيار توزيع Linux أكثر شيوعاً، اكتشف الفريق أن macOS Mojave (10.14) يلبي متطلبات المشروع، لأن نظام التشغيل يتمتع بدمج MPI (واجهة تمرير الرسائل)، وهي طبقة برمجية تتيح لجميع عقد العنقود تمرير المهام لبعضها البعض. يمكن للزوّار مراقبة كيفية تنفيذ النظام لخوارزميات المصفوفات في الوقت الفعلي وكيف تزداد الكفاءة من نواة واحدة إلى مجموعة كاملة تعمل بالتوازي.

عنقود شبه صامت

لم يكن توحيد 30 جهاز كمبيوتر منزلي في عنقود عمل واحد هو التحدي الهندسي الوحيد الذي واجهه الفريق. استخدم المتحف تبريدًا حملياً سلبياً في هيكل حامل فولاذي وفي حامل ألمنيوم مخصص لكل جهاز Mac Mini. سرّ شبه الصمت الكامل هو التركيب العمودي: ترتيب أجهزة الكمبيوتر، مع الهيكل الفولاذي وحوامل الألمنيوم، يمنح البرج دور مدخنة حرارية طبيعية، مما يجعل الهواء الساخن يرتفع في البنية ويخرج من الشبكات العلوية دون مراوح ميكانيكية.

وفقاً للمتحف، يأتي الضوضاء الملحوظة الوحيدة من محولي Ethernet جيجابايت الموجودين في قاعدة الجهاز، اللذين يسجلان من 30 إلى 33 ديسيبل، رغم أن الفريق يخطط لاستبدالهما بطرازات أهدأ. يصدر جهاز كمبيوتر فردي ضوضاء تتراوح من 12 إلى 15 dBA أثناء عدم التشغيل.

مركز التحكم بالمهمة والطريق إلى TOP500

لتشغيل النظام، صمم المصممون طرفاً خاصاً مستوحى من DEC VT05 وProcessor Technology Sol-20 Terminal Computer من سبعينيات القرن الماضي، مع لوحة تحكم تمثيلية وخطة لإضافة مصابيح IBM System/3 الأصلية لاحقاً. جهاز Mac Mini رئيسي موجود في الطرف يدير جميع العقد المتبقية في العنقود. التصميم الأولي كان يتضمن شاشات CRT، لكن شاشات Samsung المسطحة الحديثة تجنبت المشاكل المتعلقة بالاتصالات. من الإضافات المستقبلية قارئات أقراص مرنة مقاس 3.5 و5.25 بوصة وهيكل مطبوع ثلاثي الأبعاد يحاكي تصميم HP 250 على لوحة مفاتيح PowerMac G4.

يأمل الفريق الآن في ملء النصف الثاني الفارغ من البرج من خلال حملة تمويل جماعي والحصول على 70 إلى 80 جهاز M4 Mac Mini إضافي، لإنشاء عنقود يمكنه دخول قائمة أجهزة الكمبيوتر العملاقة TOP500. تُعرض النسخة في المتحف ضمن معرض دائم، إلى جانب نظامي Cray CX1 حقيقيين غير مستعملين. يقدم المتحف جولات بمرافقة مرشدين أيام السبت من 11:30 إلى 14:00.

المصادر: Arstechnica