چطور ۳۰ مک‌مینی اینتلی در اسپانیا ابررایانه Cray-1 را چند هزار برابر سریع‌تر کردند
یک موزه در اسپانیا کاری کرده که اول لبخند به لب آدم می‌آورد و بعد ذهن را مشغول می‌کند: ابررایانه افسانه‌ای Cray-1 را با ۳۰ مک‌مینی اینتلی از نو ساخته‌اند. سخت‌افزاری که به‌ظاهر خیلی امروزی نیست، اما حاصل کار چند هزار برابر سریع‌تر از اصل دهه هفتادی از آب درآمده است.
داستان از سال ۱۹۷۶ شروع می‌شود؛ سالی که شرکت Cray Research ابررایانه Cray-1 را معرفی کرد. این شرکت آمریکایی را سیمور کری (Seymour Cray) بنیان گذاشت؛ مهندسی که در تاریخ محاسبات به پدر ابررایانه‌ها شناخته می‌شود. Cray-1 سال‌ها سریع‌ترین رایانه جهان بود و با توان ۱۶۰ مگافلاپس کار می‌کرد؛ فلاپس هم معیاری است که می‌گوید یک ماشین در هر ثانیه چند عملیات ریاضی اعشاری انجام می‌دهد.
حالا موزه تاریخ رایانه (Museo de Historia de la Computacion) در ماخاداس اسپانیا همان ماشین را در مقیاس واقعی بازساخته است. این پروژه ۱۸ ماه زمان برده و نخستین بار وب‌سایت Ars Technica آن را گزارش کرده است. حاصل کار برجی است از مک‌مینی‌ها که عمودی و پشت شیشه سبز و شفاف چیده شده‌اند و ظاهر و تناسب‌های نسخه اصلی را تقلید می‌کنند.
بیشتر این مک‌مینی‌ها مدل ۲۰۱۲ هستند؛ آخرین نسلی که کاربر می‌توانست خودش حافظه رم و درایو SSD آن را ارتقا دهد. ترکیب دقیق دستگاه‌ها ۲۵ مک‌مینی دو‌هسته‌ای با پردازنده i5 و پنج مک‌مینی چهار‌هسته‌ای با پردازنده i7 است که روی هم ۶۴ هسته پردازشی در اختیار موزه می‌گذارند.
نکته‌ای که به‌نظرم بیش از همه جالب است این است که موزه به‌جای لینوکس، همان macOS Mojave 10.14 را روی این ماشین‌ها نگه داشته است. ارتباط گره‌ها هم با MPI برقرار می‌شود؛ کتابخانه‌ای استاندارد که برنامه‌های پراکنده روی ماشین‌های جداگانه را وادار می‌کند مثل یک خوشه واحد با هم گفت‌وگو کنند و بار محاسباتی را تقسیم کنند.
در عمل، این بازسازی میانگین ۱.۳ ترافلاپس و در اوج ۱.۵ ترافلاپس توان دارد. هر ترافلاپس یک میلیون مگافلاپس است، پس فاصله با اصل دهه هفتادی واقعاً چشمگیر است. با این حال این مقایسه چندان هم‌سنگ نیست: Cray-1 با پردازش برداری یک دستور را همزمان روی چند داده اجرا می‌کرد، در حالی که این نسخه از پردازنده‌های مستقل و موازی بهره می‌برد. به بیان دیگر، اینجا با دو فلسفه متفاوت روبه‌رو هستیم، نه دو نسل از یک چیز.
موزه هنوز برج را نیمه‌خالی نگه داشته است. تیم پروژه کمپینی برای جذب کمک مالی راه انداخته تا ۷۰ تا ۸۰ مک‌مینی مجهز به تراشه M4 بخرد و نیمه دیگر را پر کند. اگر این کار به سرانجام برسد، موزه امیدوار است نامش در فهرست Top500 دیده شود؛ رتبه‌بندی ۵۰۰ ابررایانه قدرتمند جهان که امروز در اختیار ماشین‌هایی با میلیون‌ها هسته است. تحقق این هدف اما به نتیجه کمپین وابسته است و قطعی نیست.
سازندگان به خنک‌کاری هم فکر کرده‌اند. پایه هر مک‌مینی برداشته شده تا گرمایش بدون فن بیرون برود؛ قاب آلومینیومی گرما را هدایت می‌کند و چیدمان عمودی مثل دودکش عمل می‌کند: هوای خنک از پایین وارد می‌شود، بالا می‌رود و از سقف بیرون می‌زند. همین طراحی صدای مجموعه را در محدوده ۳۰ تا ۳۳ دسیبل نگه داشته است؛ پرصداترین بخش، دو سوئیچ گیگابیتی اترنت در پایه برج است که تیم در پی تعویض آن‌هاست.
بازدیدکننده‌ها نتیجه کار را روی ترمینالی می‌بینند که شبیه پایانه‌های مدیریت ابررایانه در دهه ۱۹۷۰ طراحی شده است. روی آن درایوهای فلاپی ۳.۵ و ۵.۲۵ اینچی و بدنه کیبورد قدیمی نشسته و ظاهر کلی صحنه را کامل می‌کند. این ترمینال حتی می‌تواند دو ابررایانه Cray C1X سال ۲۰۰۴ موجود در گنجینه موزه را هم کنترل کند.
این پروژه بدون یک زمینه مهم ممکن نمی‌شد. اپل از سال ۲۰۲۰ گذار به تراشه‌های اختصاصی خودش، Apple Silicon، را آغاز کرد و مک‌مینی‌های اینتلی زیادی از چرخه کار سازمان‌ها بیرون افتادند. موزه‌ای که برای اهدای سخت‌افزار قدیمی فراخوان می‌دهد، طبیعتاً انبار خوبی از همین دستگاه‌ها در اختیار داشت. به گمانم این خودش درس کوچکی است درباره اینکه سخت‌افزار اپل وقتی از چرخه فروش بیرون می‌افتد، لزوماً بی‌استفاده نمی‌شود.
خوشه‌بندی مک‌ها هم سابقه‌ای طولانی دارد. اپل در دهه ۲۰۰۰ نرم‌افزاری به نام Xgrid داشت که مک‌های شبکه‌شده را به یک خوشه محاسباتی تبدیل می‌کرد، هرچند این پروژه به سرانجام تجاری نرسید. امروز هم مک‌مینی به‌عنوان یکی از گزینه‌های ساخت خوشه‌های کوچک برای بارهای کاری هوش مصنوعی مطرح است.
موزه تاریخ رایانه در ماخاداس اسپانیا، شنبه‌ها با تور راهنما پذیرای عموم است. ماجرای این برج نشان می‌دهد عمر مفید سخت‌افزار اپل می‌تواند بسیار بیشتر از چرخه فروش آن باشد؛ مک‌مینی‌هایی که سال‌ها پیش از دفتر کارها کنار گذاشته شدند، حالا در قالب یادگاری از تاریخ محاسبات، کار محاسباتی واقعی انجام می‌دهند.
