Máquina de conexión

La Connection Machine ( CM ) pertenece a una serie de supercomputadoras masivamente paralelas comercializadas por Thinking Machines Corporation . La idea de la Connection Machine surgió de la investigación doctoral de Danny Hillis en el Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT) a principios de la década de 1980, sobre alternativas a la arquitectura tradicional de computadoras von Neumann . Inicialmente, la CM-1 se diseñó para aplicaciones en inteligencia artificial (IA) y procesamiento simbólico, pero las versiones posteriores alcanzaron un mayor éxito en el campo de la ciencia computacional .

Danny Hillis y Sheryl Handler fundaron Thinking Machines Corporation (TMC) en Waltham, Massachusetts , en 1983, y se trasladaron en 1984 a Cambridge, MA. En TMC, Hillis reunió un equipo para desarrollar lo que se convertiría en la CM-1 Connection Machine, un diseño para una disposición masivamente paralela basada en hipercubo de miles de microprocesadores , que surgió de su trabajo de tesis doctoral en el MIT en Ingeniería Eléctrica y Ciencias de la Computación (1985). ^{[ 3 ]} La disertación ganó el premio ACM Distinguished Dissertation en 1985, ^{[ 4 ]} y se presentó como una monografía que describía la filosofía, la arquitectura y el software de la primera Connection Machine, incluyendo información sobre su enrutamiento de datos entre nodos de la unidad central de procesamiento (CPU), su manejo de memoria y el lenguaje de programación Lisp aplicado en la máquina paralela. ^{[ 3 ] [ 5 ]} Los primeros conceptos contemplaban poco más de un millón de procesadores, cada uno conectado en un hipercubo de 20 dimensiones, ^{[ 6 ]} que posteriormente se redujo.

Cada microprocesador CM-1 tiene sus propios 4 kilobits de memoria de acceso aleatorio (RAM), y la matriz basada en hipercubo de ellos fue diseñada para realizar la misma operación en múltiples puntos de datos simultáneamente, es decir, para ejecutar tareas en modo de instrucción única, datos múltiples ( SIMD ). El CM-1, dependiendo de la configuración, tiene hasta 65.536 procesadores individuales, cada uno extremadamente simple, procesando un bit a la vez. El CM-1 y su sucesor CM-2 tienen la forma de un cubo de 1,5 metros de lado, dividido equitativamente en ocho cubos más pequeños. Cada subcubo contiene 16 placas de circuito impreso y un procesador principal llamado secuenciador. Cada placa de circuito contiene 32 chips. Cada chip contiene un enrutador , 16 procesadores y 16 RAM. El CM-1 en su conjunto tiene una red de enrutamiento basada en hipercubo de 12 dimensiones (que conecta los ^2¹² chips), una RAM principal y un procesador de entrada/salida (un controlador de canal) . Cada enrutador contiene cinco búferes para almacenar los datos que se transmiten cuando no hay un canal libre disponible. Los ingenieros habían calculado inicialmente que se necesitarían siete búferes por chip, pero esto hacía que el chip fuera ligeramente demasiado grande para construir. El físico ganador del Premio Nobel , Richard Feynman, había calculado previamente que cinco búferes serían suficientes, utilizando una ecuación diferencial que involucraba el número promedio de bits 1 en una dirección. Volvieron a presentar el diseño del chip con solo cinco búferes, y cuando ensamblaron la máquina, funcionó correctamente. Cada chip está conectado a un dispositivo de conmutación llamado nexo. El CM-1 utiliza el algoritmo de Feynman para calcular logaritmos que él había desarrollado en el Laboratorio Nacional de Los Alamos para el Proyecto Manhattan . Es muy adecuado para el CM-1, ya que utiliza, como lo hacía, solo desplazamientos y sumas, con una pequeña tabla compartida por todos los procesadores. Feynman también descubrió que el CM-1 calcularía los diagramas de Feynman para cálculos de cromodinámica cuántica (QCD) más rápido que una costosa máquina de propósito especial desarrollada en Caltech. ^{[ 7 ] [ 8 ]}  

Para mejorar su viabilidad comercial, TMC lanzó el CM-2 en 1987, añadiendo coprocesadores numéricos de punto flotante Weitek 3132 y más RAM al sistema. Treinta y dos de los procesadores originales de un bit compartían cada procesador numérico. El CM-2 se puede configurar con hasta 512 MB de RAM y un sistema de disco duro RAID (matriz redundante de discos independientes ) , llamado DataVault , de hasta 25 GB. Posteriormente se produjeron dos variantes del CM-2: el CM-2a , más pequeño, con procesadores de un bit 4096 u 8192, y el CM-200, más rápido .  

Debido a sus orígenes en la investigación de IA, el software para el procesador de un bit CM-1/2/200 estuvo influenciado por el lenguaje de programación Lisp y una versión de Common Lisp , *Lisp (pronunciado: Star-Lisp ), se implementó en el CM-1. Otros lenguajes iniciales incluyeron IK de Karl Sims y URDU de Cliff Lasser. Gran parte del software de utilidad del sistema para el CM-1/2 se escribió en *Lisp. Sin embargo, muchas aplicaciones para el CM-2 se escribieron en C* , un superconjunto de ANSI C para paralelismo de datos .

Con el CM-5 , anunciado en 1991, TMC pasó de la arquitectura hipercúbica de procesadores simples del CM-2 a una nueva y diferente arquitectura de instrucciones múltiples, datos múltiples ( MIMD ) basada en una red de árbol gordo de procesadores SPARC de computación de conjunto de instrucciones reducido (RISC) . Para facilitar la programación, se diseñó para simular un diseño SIMD . El posterior CM-5E reemplazó los procesadores SPARC con SuperSPARC más rápidos. Un CM-5 fue la computadora más rápida del mundo en 1993 según la lista TOP500 , ejecutando 1024 núcleos con Rpeak de 131,0 G FLOPS , y durante varios años muchas de las 10 computadoras más rápidas fueron CM-5. ^{[ 9 ]} 

Las Connection Machines se destacaron por su llamativo diseño visual. Los equipos de diseño de CM-1 y CM-2 fueron liderados por Tamiko Thiel . ^{[ 10 ]} La forma física del chasis CM-1, CM-2 y CM-200 era un cubo de cubos, en referencia a la red hipercúbica interna de 12 dimensiones de la máquina , con diodos emisores de luz (LED) rojos, que por defecto indicaban el estado del procesador, visibles a través de las puertas de cada cubo.

Por defecto, cuando un procesador ejecuta una instrucción, su LED permanece encendido. En un programa SIMD, el objetivo es que el mayor número posible de procesadores ejecuten el programa simultáneamente, lo que se indica con todos los LED encendidos de forma continua. Quienes no estaban familiarizados con el uso de los LED querían verlos parpadear, o incluso que mostraran mensajes a los visitantes. Como resultado, los programas terminados suelen incluir operaciones superfluas para hacer parpadear los LED.

La CM-5, en planta, tenía forma de escalera y grandes paneles de LED rojos intermitentes. La destacada escultora y arquitecta Maya Lin contribuyó al diseño de la CM-5. ^{[ 11 ]}

En la película Parque Jurásico, se utilizó una CM-5 en la sala de control de la isla (en lugar de una supercomputadora Cray X-MP como en la novela). En la sala de control se podían ver dos bancos: uno de cuatro unidades y otro individual a la derecha del decorado. ^{[ 24 ]}

Los ordenadores centrales de Fallout 3 se inspiraron en gran medida en el CM-5. ^{[ 25 ]}

Cyberpunk 2077 incluye numerosas unidades del estilo CM-1/CM-2 en varias partes del juego.

La cara B del sencillo de Clock DVA de 1989, "The Hacker", se titula "The Connection Machine" en referencia al CM-1.

• luces intermitentes
• Brewster Kahle – ingeniero jefe en los proyectos de Connection Machine
• Danny Hillis , inventor de la Máquina de Conexión.
• David E. Shaw , creador de la máquina NON-VON, que precedió ligeramente a la máquina Connection.
• FROSTBURG – un CM-5 utilizado por la NSA
• Diputado de Goodyear
• ICL DAP
• MasPar
• Computación paralela

• Galería de imágenes CM-5
• Manuales del CM-5 archivados el 2 de septiembre de 2006 en Wayback Machine.
• Tamiko Thiel habla sobre el diseño visual del CM-1/2/200.
• Feynman y la máquina de conexiones
• Liquid Selves , un cortometraje de animación realizado en una CM-2