De periode 1989 - 1994:
ETA en CONVEX: van -40 C tot +40 C

De voorgeschiedenis van "high-speed computing" op het FEL

Op 15 oktober 1987 werd de ETA-lijn van supercomputers officieel geannonceerd in Parijs. TNO-breed ontstond de behoefte aan (mini-)superrekenen bij een aantal instituten: het KRI, Grondwater-verkenning, het PML en het TNO-FEL. Begin 1988 werd een eerste marktverkenning gedaan. Ook werd een benchmark voorbereid. Naast synthetische programma’s werden ook de "grote" simulatieprogramma’s van PML en FEL op de VAXen en de CYBER 840A geschikt gemaakt voor het draaien van benchmarks.

Sterk geïnteresseerd door de literatuur over nieuwe vertaler ontwikkelingen, met name voor vector- en parallelverwerking, werd het door Prof. van der Vorst (TUD) ontworpen kernel-programma verkregen om testen te kunnen uitvoeren. Deze kernel, die aan de FEL test- en benchmark-set toegevoegd werd, bepaalt de Mflop-snelheid van het systeem bij oplopende vectorlengte alsmede de zogenaamde n_½ , de vectorlengte waarbij de halve pieksnelheid behaald wordt. Dit voor een vijftigtal wiskundige basisbewerkingen.

Deze kernel werd ook gedraaid met de, volgens CDC, sterk verbeterde FTN2/VE vertaler, die ontwikkeld was voor de CYBER 990, een systeem met vectorhardware. De doorvoersnelheid was ook op de CYBER 840A 30% beter dan die van de "oude" FTN/VE vertaler. Nadere analyse toonde echter verrassende afwijkingen voor een aantal basisbewerkingen. Zo kostte de bepaling van de maximumwaarde van een array slechts vijf Compass (assembler) instructies onder de oude vertaler tegen wel dertig onder de nieuwe. Op basis van deze kernel konden wij aangeven, dat de leverancier voor deze kernel nog eens een 10% snelheidsverbetering kon bereiken. De gesuggereerde verbeteringen zijn dan ook in een latere versie van de vertaler geïmplementeerd.

Met het voorbereiden van de "eigen" programma’s voor de benchmark bleek het slechter gesteld te zijn. Veel van de programma’s die veel CPU-tijd verstookten bleken veelal niet eens vertaald te zijn met de "optimize"-vertaleroptie aan. Reden voor sommige gebruikers: dan werkt het programma niet meer ! Het kostte vele zweetdruppels om alle programmeerfouten uit de aangeleverde programma’s te halen. Eerst draaiden wij de programma’s met de FTN/VE-vertaler met opt=high. Nadat dit goede resultaten gaf, werd het programma onderworpen aan de FTN2/VE-vertaler om de vectorisatiemogelijkheden op te voeren. Om CDC Fortran-dialecten uit te sluiten, werd het programma vervolgens op de DEC VAX 8350 gedraaid. Daarna werden alle programmaverbeteringen aan de gebruikers doorgegeven. Hierdoor werd in een aantal gevallen een snelheidsverbetering van 30% bereikt !

Daarna werden de programma’s gedraaid op de CYBER 205 nationale supercomputer en de CYBER 995 (NOS/VE systeem met vectorfaciliteit) bij SARA in Amsterdam, een ETA-10P in Minneapolis en op het Alliant FX/40-systeem met twee CPU’s van het DGV-TNO.

Na uitgebreide contractonderhandelingen werd in oktober 1988 door het FEL besloten tot de lease van een ETA-10P mini-supercomputer.

ETA-10P architectuur: hergebruik van "afvalchips"

De ETA-10P, codenaam "Piper" was ontworpen door Neil Lincoln onder de leiding van J.E. Thornton - de detail design ontwerper van o.a. de CDC 6600- als technisch directeur van ETA. Gebruik werd gemaakt van de CPU-chips die als "traag" uitvielen bij de productie van de vloeibare stikstof gekoelde ETA-10E processoren. De marketing beslissing om de trage chips te gebruiken werd genomen door Carl Ledbetter, die van IBM kwam. De relatief goedkope supercomputer entry level machine kon zelfs geëxporteerd worden naar derde wereld landen. Alleen werden dan bepaalde krachtige hardware instructies uitgeschakeld (scatter-gather) die gebruikt zouden kunnen worden voor simulatie en ontwerp van nucleaire reacties (bijv. berekening van 10K * 10K determinant en matrixberekeningen). De CPU-chip had 284"pootjes". Pas onder een microscoop was goed te zien of de automatische soldering goed gelukt was. De ETA-10P processor zat op een luchtgekoeld 44 layer bord met 20.000 ragfijne boorgaatjes (1.5 mil). Het CPU-bord bevatte 4 Mwoorden shared geheugen van 64 bits. Daarnaast had de ETA-10P een common memory van 8 Mwoorden van 64 bits. De kloksnelheid bedroeg 24 nanoseconden. Middels "pipelining" bereikte de ETA-10P een pieksnelheid van 146 Mflops.

Als operatorconsole werd een Apollo/Domain Unix-werkstation gebruikt, die via een local area verbinding de goede werking van de ETA-10P controleerde.

Op 4 januari 1989 gingen de twee systeemprogrammeurs van TNO-FEL naar Minneapolis om daar het ETA Unix System V-operating systeem middels cursussen te leren kennen. Het FEL zou het derde ETA-systeem krijgen dat met Unix System V uitgerust was. De andere ETA-systemen draaiden met het ETA Operating System EOS, een één-op-één kopie van het CYBER 20x-operating systeem VSOS.

Gedurende de cursusperiode van 2.5 week was de gemiddelde temperatuur -20 C. Op een gegeven moment bereikte de temperatuur de -40 C, een aparte ervaring waarbij door de extreme droogte de elektrostatische ontladingen niet van de lucht waren.

De binnenkant van de ETA-10P.
Bovenin de geheugenblokken;
in het midden het CPU-bord.

In de fabriek, die vlak naast een spooremplacement lag, konden wij het maakproces van CPU-borden nabij aanschouwen. De eerder genoemde precisie boorgaatjes konden alleen geboord worden als er geen trein langs kwam. Met behulp van seismometers op enige afstand werd het op dikke rubberblokken gestabiliseerde boorsysteem tijdig uitgeschakeld.

Installatie en afgebroken acceptatie ETA-10P

Eind februari werd de ETA-10P, "PIPER 23", op TNO-FEL geïnstalleerd. De eerste acceptatietesten wezen op enige stabiliteitsproblemen in de ß-versie van het Unix-operating systeem. In afwachting van de nog af te leveren productierelease van het operating systeem, werd gewerkt aan het ontwikkelen van operationele procedures en het draaien van enkele grote rekenprogramma’s. Enkele programma’s van het PML (Reagas, Burnex) draaiden op de ETA-10P drie keer zo snel als op een CRAY-XMP.

Op 17 april 1989, 8 uur Minneapolis-tijd, werd in een persbericht bekend gemaakt dat Control Data verdere ontwikkelingen bij ETA Systems zou stoppen. De reden was de noodzaak van het concern om een betere financiële positie te bereiken, iets waar ETA Systems voorlopig nog geen bijdrage aan zou kunnen leveren. Een persoonlijk relaas van de beëindiging door een van de managers staat op het web. Ook het "ETA Yearbook" is op het web aanwezig met een verzameling van persoonlijke herinneringen van ETA personeel opgetekend in 1994, vijf jaar na de sluiting (255K PostScript file mirror).
Alle acceptatiewerkzaamheden werden onmiddellijk gestaakt. Door het FEL werd besloten om het contract met Control Data te ontbinden en binnen het lease-contract te kijken naar een vervangende systeem.

De ETA-10P gaat, welke mini-super komt ?

In juni 1989 werden benchmarks uitgevoerd op het Alliant FX/4 systeem van TNO-Grondwaterverkenning en een Alliant FX/40-systeem met vier CPU’s bij Alliant Nederland. Ook werd de FEL-benchmarkset uitgevoerd op een Convex C220-systeem. Naast de technische evaluatie moesten beide leveranciers een aantrekkelijke configuratie aanbieden binnen de financiële ruimte van het lease-contract. Na vele afwegingen werd besloten tot verwerving van een Convex C220-systeem.

De CONVEX C220: Texaanse technologie

Omdat de door Steven J. Wallach ontworpen Convex systemen een sterk afwijkende architectuur en een op Unix BSD gebaseerd operating systeem hadden, werden in juni/juli cursussen bij Convex in Dallas, Texas gevolgd. Bij aankomst was het wat "heet". Het weerbericht op de TV gaf aan: 40º C met de waarschuwing "een onbeschermd verblijf van meer dan 12 minuten in de zon, kan leiden tot een zonnesteek". Een ander temperatuur dan enkele maanden daarvoor in Minneapolis!

MuseumWaalsdorp@tno.nl