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ETA10は、 Control Data Corporation （CDC）のスピンオフ部門であるETA Systemsによって設計、製造、販売されたベクトル型スーパーコンピュータです。ETA10は、 CDC Cyber 205の進化版であり、その起源は最初に開発されたベクトル型スーパーコンピュータの1つであるCDC STAR-100に遡ります。 [ 1 ] [注1 ]
CDCは、1983年4月18日にロスアラモス国立研究所で開催されたスーパーコンピューティングの最前線会議で、サイバー205の後継機であるETAシステムズを創設すると発表した。[ 2 ]当時は暫定的にサイバー2XXと呼ばれ、後にGF-10と呼ばれた後、ETA10と命名された。[ 3 ]プロトタイプは1986年半ばに稼働し、最初の納入は1986年12月に行われた。スーパーコンピュータは、1987年4月に最初の顧客設置場所であるフロリダ州立大学タラハシー科学計算研究所で開催されたイベントで正式に発表された。[ 4 ] 1989年4月17日、CDCは継続的な財政的損失のためETAシステムを突然閉鎖し、ETA10の生産を中止した。[ 5 ]フロリダ州立大学など多くのユーザーは、交換にクレイのハードウェアを交渉した。[ 6 ]
CDC はCDC 6600 を皮切りに強力なスーパーコンピュータを開発してきた輝かしい歴史を持っていた。CDC から輩出された最も有名なコンピュータ設計者の 1 人がシーモア・クレイだった。CDC 8600の開発に関して CDC 経営陣と意見が合わなかった後、彼は自身のスーパーコンピュータ会社であるCray Researchを設立した。一方、CDC では、もう一人の有名な設計者、ニール・リンカーンが率いるハイエンドスーパーコンピュータ、CDC STAR-100の開発が続けられていた。Cray Research のベクトルスーパーコンピュータCray-1 は、CDC の STAR-100 を打ち負かし、成功を収めた。CDC は、STAR の派生版である Cyber 203 と 205 で対抗した。Cyber 205 は、Cray-1 の後継機であるCray X-MPに対して、ある程度の成功を収めた。 CDCの経営陣は、次世代コンピュータの開発期間を短縮する必要があると認識し、サイバー205の後継機として新たなアプローチを検討した。
1983年9月にCDCからスピンオフしたETAは、サイクルタイムが10ナノ秒未満のスーパーコンピュータを開発するという目標を掲げた。これを実現するために、いくつかの革新的な技術が開発された。その一つが、CMOSベースのCPUを冷却するために液体窒素を使用することだった。
ETA10は、同社の当初の目標（10 GFLOPS ）を無事達成し、一部のモデルでは約7 ns（143 MHz）のサイクルタイムを実現しました。これは1980年代半ばの基準では高速とみなされていました。同社は、液体窒素冷却バージョンを7種類、より小型の空冷バージョンを27種類提供しました。CMOS回路は、以前のICに比べて発熱量がごくわずかでした。1987年に計画されていた後継機は、30 GFLOPSを意味するCyber 250またはETA30と命名される予定でした。ETAは最終的にCDCに再統合され、1989年4月17日に事業を停止しました。
ETA10シリーズは、様々な問題点で広く批判されたETAのEOSオペレーティングシステム、またはソフトウェア人材派遣会社であるLachman AssociatesによるUNIX System V（リリース3）の移植版のどちらかを実行することができた。EOSは品質の悪さで悪評が立った一方、ETAのUNIXは顧客からより好評を得た。
EOSは、 Cyber 205向けのCDC VSOSオペレーティングシステムに先行して開発され、バイナリ実行ファイル互換性がありました。VSOSと同様に、EOSはETAの高速ハードウェアパイプラインによる仮想メモリ性能向上のため、2つのページサイズを持つデマンドページング仮想メモリ（VS部分）を採用していました。VSOSは対話型リバモアタイムシェアリングシステム（LTSS）をルーツとしていましたが、バッチ処理に特化したオペレーティングシステムとして開発されました。VSOSは多くの機関で運用されておらず、スーパーコンピューティングの歴史的な焦点であったアプリケーション指向のパフォーマンスは、限られたユーザーベースのために時代遅れとなっていました。
この機能不足を解消し、オペレーティングシステムをより「使いやすく」するために、VSOSの特性とUNIXの特性を組み合わせたハイブリッドOSが開発されました。このOSは、ハードウェアの性能を最大限に引き出すバッチ処理と、UNIXワークステーションからの開発における対話型処理の両方に効果的に使用できることを意図していました。
EOSは主にCybilで記述されました。Cybilは、Control Dataが後のCyberオペレーティングシステム用に作成したPascalに似たプログラミング言語です。VSOSはLTSS実装用に作成されたFortranに似た言語であるIMPLで実装されたため、これは新たな取り組みでした。これらのシステムのコマンドラインの外観は、 UNIVAC EXEC*8に遡る系譜と類似していました。
EOSは初期のハードウェア納入と同時にリリースされたため、初期のOSリリースにありがちな問題がいくつか発生した。一部の顧客はスーパーコンピュータの設置費用の支払いを遅延させた。
ETAは後にETA-10シリーズ向けにUNIXの移植版をリリースし、これは顧客層に迅速に受け入れられた。しかし、この移植版は当初シングルプロセッサカーネルとしてリリースされたため、最大8個の大型アプリケーションCPUを搭載したハードウェアアーキテクチャをアプリケーション向けに透過的に活用することはできなかった。
UNIXが最終的に採用されたにもかかわらず、ETA10シリーズの欠点の1つとして、システムソフトウェアの開発不良が残った。あるシステムの説明によると、次のようになっている。
納品遅延や操業上の問題に加え、経営上の問題もこの破綻の一因となった。[ 8 ]
ETAの衰退は、オペレーティングシステムの選択や存在だけに起因するものではありませんでした。Fortranコンパイラ（ ftn200）はCDC205から変更されていませんでした。このコンパイラは、スーパーコンピュータのユーザーがアーキテクチャ間のソースコードの移植性の必要性を認識し始めていた時代に、ベンダー固有のプログラミングパフォーマンス機能（Q8*サブルーチン呼び出しとして知られる）を保持していました。さらに、コンパイラの最適化は、日本のスーパーコンピュータベンダーや、より新しいミニスーパーコンピュータメーカー、そしてCray Researchの競合他社が示したように、既存の技術に追いついていませんでした。
一般的に、それ以前からその時期までのコンピュータハードウェアメーカーは、ソフトウェア面で弱点を抱えていました。ライブラリや市販・非市販のアプリケーションは、インストール済みユーザー基盤の構築に役立ちます。CDCはこの分野で比較的弱く、CDCが顧客に提供した最高のオペレーティングシステムのいくつかは、ローレンス・リバモア研究所が開発したOSを製品化したものでした。
NASAによると、そのハードウェアは設計が非常に悪く、エイムズ研究センターでの受け入れ試験を一切完了できなかった。CDC関係者の間では、この出来事がETAの没落の決定打となり、NASAが拒否したこと（そしてドミノ効果で国防総省なども）がきっかけとなってETAは倒産したと考えられている。
ETA10には4つのモデルがあった。これらのモデルはいずれも、シングルプロセッサ構成またはマルチプロセッサ構成のいずれかで製造することができた。
ETA10シリーズの中で、モデルEとモデルGは最高性能を誇り、液体窒素冷却を採用することで高速なサイクルタイムを実現しました。最初に発表されたのはモデルEで、プロセッサの クロックサイクルは10.5ナノ秒（約95MHz ）でした。モデルEは最大8個のプロセッサを搭載可能で、ピーク性能は8.32GFLOPSでした 。後に発表されたモデルGは、プロセッサの クロックサイクルが7ナノ秒（約142MHz ）で、最大8個のプロセッサ構成時の ピーク性能は10.3GFLOPSでした。
モデルPとQは、より低速で低価格な空冷式バージョンだった。コードネーム「パイパー」と呼ばれたモデルPは、クロックサイクルが24ナノ秒のプロセッサを搭載していた 。より高速な2プロセッサ搭載のモデルQは、 クロックサイクルが19ナノ秒だった。
最高性能の液体窒素冷却モデル（ETA10-E、Gなど）と、より安価な空冷モデル（ETA10-P、Qなど）の間で、ETA10シリーズは27:1の性能差を誇っていました。最上位モデルのピーク性能は10 GFLOPSに達しました。
シングルプロセッサのETA10は、 100 × 100サイズの行列に対してLINPACKベンチマーク[ 9 ]で52MFLOPSを達成しました。
ETA10は最大8つのCPUをサポートするマルチプロセッサシステムでした。各CPUは2レーンのCyber 205のCPUに似ていました。ETA10の主な革新の1つはCPUの実装方法でした。CPUは44層のプリント基板（PCB）に実装された250個のCMOSゲートアレイ集積回路で構成されていました。各ゲートアレイは20,000個のゲートを含み、HoneywellのVHSICプログラムから入手可能な1.25マイクロメートル（μm）技術を使用して製造されました。対照的に、当時の主流の商用技術は3～5μmの範囲でした。[ 10 ] [ 11 ]
当時、ベクトル型スーパーコンピュータのCPUではあまり使われていなかったCMOS回路が採用されたのは、高密度化が可能で、オンチップ遅延とオフチップ遅延の両方を低減できるためである。CPUの遅延は、ロジック技術と連携して製造された各PCBを慎重に調整することで管理され、JTAGとBISTという2つの重要な技術が組み込まれていた。ゲートアレイは、社内で開発されたシミュレータと配置ツール、そしてMentor Graphics社製の初期の商用電子設計自動化ツール（回路図キャプチャ用アプリケーション）を組み合わせて設計された。ETAで回路図キャプチャが使われるようになる前は、設計者はテキスト形式のネットリストを使ってロジック回路の相互接続を記述していた。
しかし、当時のCMOS回路は、特に当時ベクトル型スーパーコンピュータのCPUで広く使われていたエミッタ結合ロジックなど、バイポーラ回路に比べて著しく低速でした。これを補うため、CPUは-196.15 ℃の液体窒素に浸して冷却されました。このような冷却によってCMOSロジックの速度を4倍に向上させることが可能でしたが、実際には液体窒素冷却は空冷システムに比べて約2倍の速度向上にとどまりました。しかし、液体窒素冷却による性能向上はわずかであったため、ETA10システムではローカルメモリにも共有メモリにもこの冷却方式は採用されませんでした。特に注目すべきは、このタイプの冷却を効果的に行うには閉ループシステムが必要だったことです。当時市販のソリューションがなかったため、ETAはこれを実現するために革新的な技術を開発する必要がありました。44層基板も革新的な技術であり、ETAはこれを製造するための新しいプロセスを開発する必要がありました。
各CPUは、SRAM ICで構成された400万ワードのローカルメモリをそれぞれ備えていました。また、各CPUはDRAM ICで構成された2億5600万ワードの共有メモリにも接続されていました。これらのメモリに加えて、 CPUの同期やその他のマルチプロセッサ関連のプロトコル通信に使用される通信バッファも備えていました。I/Oは、それぞれ共有メモリへの直接パスを持つ1～18個のI/Oプロセッサによって実現されていました。ETA10は、 CPUとI/Oデバイス間の通信に光ファイバー回線を使用しており、これは1980年代のシステム相互接続としては斬新なアプローチでした。
ETA SystemsがCDCに再統合される前に、合計25のシステムが納入されました。納入先は以下のとおりです。
1980年代末までに、残っていたETA10システムは、コンピュータサイエンスコンテスト「SuperQuest」を通じて高校に寄贈された。