Вторая выпущенная монета 2026 года, посвящена инновации уроженца штата Висконсин, Сеймура Крэя - суперкомпьютеру CRAY-1 1975 года. На реверсе монеты номиналом 1 доллар штата Висконсин изображен стилизованный вид сверху на суперкомпьютер Cray-1, ориентированный так, чтобы напоминать букву «С» в названии Cray-1 и слова «компьютер». Дизайнер: Пол Романо, дизайнер программы Artistic Infusion. Скульптор: Джон П. Макгроу, художник Монетного двора. Все представленные варианты дизайна реверса, так или иначе эксплуатируют небанальный внешний вид суперкомпьютера. Ну и в итоге выбрали, на мой взгляд, самый привлекательный дизайн монеты.
Сеймур Крэй родился в 1925 году в Висконсине, в городке Чиппева Фолс. Интерес к технике проявлял с самого детства. В 18 лет его забрали в армию и в 1943 году отправили в Европу радистом, а затем в Тихоокеанский регион, где он участвовал во взломе шифров японских войск. Вернувшись с войны Сеймур поступил в университет Миннесоты, в котором закончил бакалавриат по электротехнике, а степень магистра получил по прикладной математике.
В 1950 году Крей устроился на работу в компанию Engineering Research Associates (ERA), основанную бывшими сотрудниками научно-исследовательской лаборатории военно-морских сил США, которая занималась разработкой устройств для взлома шифровальных кодов, а со временем переориентировалась на выпуск компьютеров. Именно тогда руководство компании обратило внимание на Крея, быстро ставшего экспертом по электронно-вычислительным машинам. Он принял участие в разработке ERA 1103 — вычислительной машины, которую называют первым по-настоящему коммерчески успешным компьютером в США. Но в 1957 году компьютерное подразделение ERA сократили.
Вместе со своим приятелем Уильямом Норрисом он создал компанию Control Data Corporation (CDC), первым продуктом которой стал компьютер CDC 1604, усовершенствованная и улучшенная версия ERA 1103. Выпущенный в 1960 году, CDC 1604 стал первым коммерчески успешным компьютером, построенным на базе полупроводниковых транзисторов. Но Крэя мало интересовали простые коммерческие решения, он хотел «построить самый быстрый компьютер в мире», поэтому передав работу над простыми ЭВМ другим инженерам, он занялся проектированием CDC 6600 — флагманского мэйнфрейма с производительностью до трёх мегафлопс (реальная производительность была 0,5 мегафлопс из-за ограничений архитектуры). Мэйнфрейм — это крупногабаритная вычислительная система, предназначенная для решения задач максимальной сложности. Ключевое отличие мэйнфрейма от обычного компьютера заключается в другой архитектуре и подходе к обработке данных. Если персональный компьютер оптимизирован для работы одного пользователя, то мэйнфрейм спроектирован для одновременного обслуживания тысяч запросов.
Процессор CDC 6600 не был вершиной инженерной мысли, но тем не менее компьютер на тот момент был лучшим. Секрет был в том, что Крэй сделал сбалансированный суперкомпьютер. Он сам по этому поводу заявил: « Любой может создать быстрый процессор. Но изюминка в том, чтобы заставить всю систему работать быстро». Новинке сразу же нашли применение в лабораториях ядерных исследований, также она «поселилась» в некоторых университетах США. Всего Control Data Corporation было построено более ста систем 6600. Тогда же появился и термин суперкомпьютер, которым впервые назвали CDC 6600.
Следующий суперкомпьютер CDC 7600 выпустили в 1971 году. Машина сотворила сенсацию, продемонстрировав в 20 раз большую скорость (10 мегафлопс) на оптимизированном коде. CDC 7600 продали в количестве 100 штук по цене $6-10 млн в зависимости от конфигурации. Суперкомпьютер получился быстрым но недостаточно надежным - по отзывам из Ливерморской лаборатории и Национального центра атмосферных исследований, где работало несколько таких машин, неисправности и поломки возникали каждый день по 4-5 раз. Невзирая на эти неприятности, Крэй планировал выпуск следующей машины, на такой-же архитектуре, фактически объединив четыре CDC 7600 в один мэйнфрейм, но руководство отдало предпочтение работе другой команды, сосредоточенной на подготовке к выпуску решения на более простой архитектуре, но с не меньшей производительностью. Крэй обиделся и ушел.
Это все была предыстория. Теперь мы наконец подошли к герою нашей монеты - суперкомпьютеру CRAY-1.
Покинув CDC, Крэй основал свою собственную компанию - Cray Research, Inc., причем по соседству с CDC. Теперь он был свободен в творчестве и решил воплотить в жизнь все идеи и наработки стыренные из CDC за все время своей работы. За деньгами он пошел на Нью-Йоркскую фондовую биржу, где ему сразу насыпали сколько требовалось, так как он был широко известен в узких кругах компаний пользовавшихся изделиями CDC и спрос на высокопроизводительные машины постоянно увеличивался.
Архитектурно Cray-1 представлял собой векторно-конвейерную вычислительную систему, работавшую на частоте 80 МГц. Обязательными внешними устройствами являлись «управляющий блок сопряжения» (мини-компьютер, отвечавший за включение Cray-1 и запуск операционной системы), а также периферийные пользовательские компьютеры, посредством которых в суперкомпьютер вводились программы и данные. При оснащении ЭВМ опциональной подсистемой ввода/вывода к нему могли быть подключены дисковые массивы для длительного хранения данных.
Одной из задумок Крэя для новой машины было кардинальное сокращение типов микросхем (было применено всего три вида: элементы логики, чипы оперативной памяти и регистров), что существенно улучшило надежность работы системы, хотя общее количество микросхем и достигало 350000 штук. Чтобы упаковать такое их количество в компактный корпус, решили собрать платы в многогранник с шестнадцатью гранями (четыре из которых отсутствовали для доступа к внутренностям системы) высотой 195 см и диаметром 150 см. Такая компактная компоновка позволила сократить длину проводов, а также увеличить плотность расположения компонентов системы. Крей прекрасно понимал, что одним из главных лимитирующих факторов в компьютерных системах является скорость, с которой электрический сигнал перемещается посредством соединительных проводов: чем они длиннее, тем больше время задержки. В довершение к этому, при такой компоновке центральный процессор Cray-1 со всех сторон был окружен чипами оперативной памяти, в результате чего время доступа к каждому из них было одинаковым.
Из-за сверхплотной интеграции компонентов внутри суперкомпьютера, Cray-1 выделял огромное количество тепла, поэтому ему необходима была серьезная система охлаждения. Инженеры Cray Research разработали рефрижераторную установку, использовавшую в качестве охладителя жидкий фреон. Между модулями с электронными компонентами были установлены медные пластины с тефлоновым покрытием, собиравшие тепло и отводившие его к краям стойки. Они крепились к основной «охлаждающей магистрали», состоявшей из стальных трубок, идущих вдоль каждой из 12 панелей алюминиевых «кожухов». По ним протекал жидкий фреон, охлаждавшийся в нижней части системы, где и находилась холодильная установка. Температура основной «магистрали» составляла 12 градусов Цельсия, тогда как в центральной части модулей с электронными компонентами она доходила до 54 градусов. Корпус находившихся в нижней части суперкомпьютера блоков питания и холодильной установки, с внешней стороны был покрыт слоем мягкого наполнителя, напоминавшего своеобразные сиденья, на которых техники и программисты любили сидеть и спать по ночам. Поэтому они называли Cray-1 «самым дорогим в мире креслом».
Для соединения электронных модулей были применены провода трех типов – 30, 60 и 120 см длины, время прохождения электрического сигнала в которых составляло, соответственно, одну, две и четыре наносекунды. Трудности пайки проводов в собиравшейся системе заключались в том, что провода практически не маркировались: присутствовало всего два цвета – синий и серый. Сборкой первого суперкомпьютера Cray Research, в основном занимались женщины, которых Крей нанимал при наличии у них опыта работы ткачихами. Их наработанные с годами дисциплина и стремление к совершенству оказались незаменимыми при точном припаивании сотен километров проводов.
Как и для всех последующих суперкомпьютеров Сеймура Крея, покупатель был волен выбрать цвет отделки внешних панелей своего Cray-1. Вес всей системы составлял 5,25 тонны, энергопотребление – 115 кВт. Суммарная же потребляемая мощность Cray-1 вместе с системой хранения данных и охлаждающей установкой составляла 250 кВт. Архитектурное превосходство Cray-1 сделало из него непревзойденного чемпиона по быстродействию. Средняя производительность суперкомпьютера составляла 80 мегафлопс. При выполнении некоторых операций скорость работы Cray-1 повышалась до 150 мегафлопс. Пиковая же производительность составляла 250 мегафлопс. Для сравнения: популярные в то время мейнфреймы Cyber 176 и IBM 360/195 были способны лишь на 4-7 мегафлопс.
Презентация суперкомпьютера Cray-1 состоялась в 1975 году. Ожидания от нового суперкомпьютера был настолько высоки, что за право приобрести первую готовую систему под номером 001 боролись сразу два учреждения – Ливерморская национальная лаборатория и Лос-Аламосская национальная лаборатория (Los Alamos National Laboratory), обе по странному (нет конечно, основные деньги, на такие дорогостоящие игрушки, в то время выделяло правительство) совпадению занимались секретными исследованиями по ядерному оружию. Первый CRAY-1 в итоге был установлен в Лос-Аламосе. Первым коммерческим клиентом Cray Research стал Национальный центр атмосферных исследований (National Center for Atmospheric Research), заплативший в 1977 году за Cray-1, а также жесткие диски к нему 8,86 млн долларов. Впоследствии каждый суперкомпьютер обходился покупателю в сумму от 5 до 8 млн долл. в зависимости от конфигурации. Всего было продано 85 систем Cray-1, на долгие годы ставших самыми производительными вычислительными системами на планете.