ロードマップでわかる！当世プロセッサー事情 第280回

スーパーコンピューターの系譜　研究者が憧れたコネクションマシンCM-1

CRAY Y-MPの2倍以上の性能を記録した
後継機「CM-2」

　高額すぎて売れる見込みがなかったCM-1を、もう少し汎用的な用途に使えるようにしよう、というアイディアが出てくる。これに沿って1987年に製品化されたのが、CM-2である。

　CM-1とCM-2のアーキテクチャー面での最大の違いは、浮動小数点演算能力の強化である。CM-1の整数演算はとても高速だが、浮動小数点演算を同じようにやると、ガクンと性能が落ちた。

　そこでこれを補うために、ハードウェアで浮動小数点演算を実装することになった。実際には、2チップというか32nodeに1つの割合、つまりシステム全体では2048個のWeitek WTL3132 FPUが搭載された。

CM-2の内部構造。1990年版のConnection Machine Model CM-2 Technical Summary(Version 6.0)より抜粋。右下の“Floating-Point Execution”がWTL3132になる。

　WTL3132は汎用の32bit浮動小数点プロセッサーで、サイクル時間100ナノ秒のWTL3132-100が20MFLOPS、120ナノ秒のWTL3132-120が16MFLOPSの性能とされた。

　100ナノ秒、つまり10MHz動作なら普通は10MFLOPSだが、WTL3132はMAC演算(掛け算＋加算)を1サイクルで実行できるので、2倍の20MFLOPSになる。

　ちなみに資料がないのだが、浮動小数点演算性能として示されているものから逆算すると、搭載されていたのはWTL3132-120だったようだ。またメモリーもnodeあたり4Kbitから8Kbit(32node合わせて256Kbit)に倍増されている。またECCも追加されている。

　なお、上の画像でNEWS Gridとあるのは、North/East/West/Southから取られたものだ。本来CM-2は立方体構成のグリッドとして物理的には接続されるが、これを仮想的に2次元グリッドにマッピングしたものがNEWS Gridと考えればいい。

　ちなみに、CM-2と同時に提供されたものにData VaultというRAIDアレイがある。42台のHDD(うち3台がスペア)をストライピングで動かし、100MB/秒以上の転送速度と最大480GBもの容量を実現するものだった。

CM-2。CM-1と構造がほとんど変わらないため、見た目は一緒。CM-2の右にあるのがData Vaultだ。画像はComputer History Museumより

　CM-2は、サイクル時間が142ナノ秒(約7MHz)で、CM-1よりはかなり高速なものの、当時としてはそう高速な部類ではない。しかし、その性能は凄まじく、6万5536node構成のCM-2は理論上のピーク性能で28GFLOPS、実際の性能でも5.2GFLOPSあまりの性能を記録している。

　1987年といえばまだCRAY Y-MPが完成する前だが、翌1988年に登場したCRAY Y-MPが8プロセッサー構成で実効2.1GFLOPSだったことを考えれば、CM-2の数字はかなり素晴らしい。

　CM-2は最大構成こそ64Knodeであるが、16K/32Knodeの構成も可能だった。このCM-2の低価格版として4K/8Knodeの構成のCM-2aも後追いで追加される。

　また、正確な登場時期が不明だが、おそらく1980年代後半にはサイクル時間を100ナノ秒(10MHz)に引き上げたCM-200もリリースされる。こちらは64Knodeの構成で、実効性能9.8GFLOPSを記録している。

　Thinking Machines社はCM-2を発表した後あたりから絶頂期に入る。1989年の同社の売り上げは4500万ドルで、利益は70万ドルほどとされた。この時期は、さまざまな政府組織が高性能なコンピューターを調達しようとしていた時期だった。

　やや時期が後になるが、NSF(National Science Foundation：アメリカ国立科学財団)のHPCC(High Performance Computing and Communication)プログラムは、実際には12もの政府組織が参加しており、Thinking Machinesに肩入れしていたDAPRAもこれに加わっていた。というよりプログラムをかなりリードしていた。

　HPCCは1996年までに1TFLOPSのマシンを構築しようというもので、Thinking Machinesもこれに応募すべくCM-5を構築する。次回はこの話をしよう。