イリアック

ILLIAC (イリノイ自動コンピュータ) は、イリノイ大学アーバナ・シャンペーン校など、さまざまな場所で構築されたスーパーコンピュータのシリーズです。このシリーズでは、1951 年から 1974 年の間に合計 5 台のコンピュータが構築されました。より現代的なプロジェクトでもこの名前が使用されています。

最初の 2 台の UIUC コンピュータのアーキテクチャは、プリンストン高等研究所(IAS)の委員会による技術レポート「EDVACに関するレポートの初稿(1945 年)」から取られました。このレポートはジョン・フォン・ノイマンによって編集されました(ただし、エッカート、モークリー、その他多くのアイデアも取り入れられています)。このレポートの設計は、後のマシンであるJOHNNIACが 1953 年に完成するまでプリンストンではテストされませんでした。しかし、この技術レポートは 1950 年代のコンピューティングに大きな影響を与え、プリンストンが Johnniac を完成する前に完成したイリノイ大学の 2 台のコンピュータを含む他の多くのコンピュータの設計図として使用されました。イリノイ大学は、IAS マシンを 2 台構築した唯一の機関でした。公平を期すために言うと、プリンストンを含む他のいくつかの大学では、コンピュータの構築中に新しいテクノロジ (新しいタイプのメモリまたは I/O デバイス) を発明し、それらのプロジェクトを遅らせました。 ILLIAC I、II、IVでは、プリンストン大学IASに所属する学生（アブラハム・H・タウブ、ドナルド・B・ギリーズ、ダニエル・スロトニック）がコンピュータ設計で重要な役割を果たした。^[1]

ORDVAC は、イリノイ大学との契約に基づいて製造された 2 台のコンピュータのうちの最初のものでした。ORDVAC は 1951 年の春に完成し、夏にチェックアウトされました。秋には、米国陸軍のアバディーン性能試験場に届けられ、約 1 週間でチェックアウトされました。契約の一環として、イリノイ大学には、ILLIAC I と呼ばれる 2 台目の同一コンピュータを製造するための資金が提供されました。

ILLIAC I は、 ORDVACと同じ設計に基づいてイリノイ大学で構築されました。アメリカの大学が構築し所有した最初のフォン ノイマン アーキテクチャコンピュータでした。1952 年 9 月 22 日に運用が開始されました。

ILLIAC I は 2,800 本の真空管で作られ、重量は約 5 トンでした。^{[2] 1956 年までに、ILLIAC I は}ベル研究所のすべてのコンピューターを合わせたよりも高い計算能力を獲得しました。データは 40ビットの ワードで表現され、そのうち 1,024 はメイン メモリに、12,800 はドラム メモリに保存できました。

1957年のスプートニク打ち上げ直後、ILLIAC Iは衛星の軌道の天体暦を計算するために使用され、後にネイチャー誌に発表されました。^[3]

ILLIAC I は、ILLIAC II (下記参照) が運用を開始した 1963 年に退役しました。

ILLIAC IIはイリノイ大学が開発した最初のトランジスタ化およびパイプライン化された スーパーコンピュータでした。ILLIAC IIとIBM 7030 Stretchは、第1世代のトランジスタ化スーパーコンピュータを構築する2つの競合プロジェクトでした^[4] 。ILLIAC IIは非同期ロジック設計でした。1958年の開始時には、当時の競合マシンの100倍の速度でした。予想より2年遅れて、1962年に運用が開始されました。

ILLIAC II には 8192 ワードのコア メモリがあり、磁気ドラム上の 65,536 ワードのストレージによってバックアップされていました。コア メモリのアクセス時間は 1.8 ～ 2 μs でした。磁気ドラムのアクセス時間は 7 μs でした。短いループと中間結果のストレージ用に「高速バッファ」も提供されていました (現在キャッシュと呼ばれているものと概念的に似ています)。「高速バッファ」のアクセス時間は 0.25 μs でした。

ワード サイズは 52 ビットでした。浮動小数点数は、7 ビットの指数 (4 の累乗) と 45 ビットの仮数を使用した形式を使用しました。命令は 26 ビットまたは 13 ビットの長さで、メモリ ワードあたり最大 4 つの命令をパッキングできます。パイプライン化された機能ユニットは、アドバンスト コントロール、ディレイド コントロール、およびインタープレイと呼ばれていました。コンピューターは、制御回路の一部に Muller の速度非依存回路 (つまりMuller C 要素) を使用しました。

1963 年、ドナルド B. ギリーズ(制御装置の設計者) は ILLIAC II を使用して、2917、2993、3376 桁の 3 つのメルセンヌ素数を発見しました。これらは当時知られている最大の素数でした。

日本の相磯秀夫（1932年 - ）は開発計画に参加し、1960年9月から算術論理装置を設計した。 ^[5]

ILLIAC III は、 1966 年にイリノイ大学によって構築された 細粒度SIMDパターン認識コンピュータでした。

この ILLIAC の当初の目的は、核粒子の検出に使用される泡箱実験の画像処理でした。その後、生物画像にも使用されました。この機械は、1968 年に木製の天板のベンチの 1 つで Variacがショートしたことが原因で火災が発生し、破壊されました。

ILLIAC IV は、超並列コンピュータの最初の試みの 1 つでした。プロジェクト責任者の Daniel Slotnick が考案した設計の鍵は、最大 256 個のプロセッサによるかなり高い並列性でした。これにより、マシンは後にアレイ処理として知られるようになる大規模なデータセットを処理できるようになりました。マシンは 4 つの象限を持つ予定でした。各象限には、制御ユニット (CU) と 64 個のプロセッサ要素 (PE) がありました。当初、Texas Instruments は、大規模集積回路 (LSI) から処理要素 (PE) を構築することを約束していました。プロジェクト開始から数年後、TI は契約価格では LSI チップを製造できないとして撤退しました。これにより、中規模集積回路を使用して完全に再設計する必要があり、大きな遅延とコストの大幅な増加につながりました。また、MSI バージョンは LSI バージョンの何倍も大きくなる予定だったため、システムは 4 つの象限から 1 つの象限に縮小されました。このため、CU には 2 フィート四方の引き出し式「カード」が備え付けられました。PE の場合、直径約 1 インチのチップが、約 6 x 10 インチになりました。スペース、電力、空調 (予算は言うまでもありません) の面から、4 象限マシンを設置することはできませんでした。マシンは高さ 10 フィート、奥行き 8 フィート、長さ 50 フィートでした。CU から PE への配線には、常時 10 ～ 12 の命令が送信される可能性があります。マシンの電源は非常に大きいため、電源を取り外して再設置するには、シングル タング フォーク リフトを設計する必要がありました。マシンの電源バス バーは 3 フィートを超える距離にまたがり、タコのような形状をしていました。厚い銅でできたバスはエポキシでコーティングされており、ひび割れが発生しやすく、ショートやその他のさまざまな問題が発生していました。 ILLIAC IV はBurroughs Corporationによって設計され、1967 年から 1972 年にかけてペンシルバニア州グレートバレーの 4 分割された場所で製造されました。このマシンは、Burroughs が 5500/6500 マシンで開拓した革新的なスタック アーキテクチャではなく、従来の 1 アドレス アキュムレータ アーキテクチャを採用していました。Illiac IV は、実際には B6700 の「バックエンド プロセッサ」として設計されました。LSI チップを入手できなかったことや Burroughs によるその他の設計エラー (制御ユニットは正論理で構築され、PE は負論理で構築されるなど) によってコストが超過したため、プロジェクトは実行不可能になりました。^{[引用が必要]}

1970 年以降、このマシンはイリノイ大学の学生によるデモの対象となった。まず、このプロジェクトはキャンパス内で秘密裏に作成されたという主張があった。この主張が誤りであることが判明すると、焦点は秘密軍事研究における大学の役割に移った。スロトニックは、マシン上で機密プログラムを実行することに賛成しなかった。ARPA は、機密データが外部から盗み見されるのを防ぐため、マシン ルームを銅で覆うことを要求した。スロトニックはこれを拒否した。さらに、彼はイリアック IV で行われたすべての研究は公開されるべきだと主張した。マシンがアーバナに設置されていたら、そうなっていただろう。しかし、マシンが NASA エイムズ研究所に届けられた理由は 2 つあった。1 つは、キャンパス内にマシンが物理的に存在すると、学生過激派による暴力行為を招く可能性があるとスロトニックが懸念したためである。このことと、マシンを使用して秘密研究を行う必要性から、ARPA はマシンを NASA エイムズ研究センターに移し、安全な環境に設置した。このマシンはイリノイ州に届けられることはなく、1972 年に到着しました。1972 年に NASA で最初の (そして唯一の) 象限が稼働していたとき、そのマシンは当時稼働していた他のどのマシンよりも 13 倍高速でした。コントロール ユニット、いくつかの PE、および 10 メガバイトのドライブは、現在カリフォルニアのコンピュータ歴史博物館で見ることができます。

CEDAR は 1988 年に完成した階層型共有メモリ スーパーコンピュータです。開発チームはDavid Kuck教授が率いました。この SMP (対称型マルチプロセッシング) システムは、相互接続ネットワーク、並列処理の制御ユニット サポート、最適化コンパイラ、並列アルゴリズムとアプリケーションの進歩を具体化しました。ILLIAC V と呼ばれることもあります。

ILLIAC 6の設計は、2005年初頭にイリノイ大学アーバナ・シャンペーン校でラディ・ハリソン率いるところで始まりました。^[6]これは、汎用デジタル信号プロセッサを計算ノードとして利用する65536ノードの通信スーパーコンピュータとして計画されました。^[7]これは、1秒あたり1.2京回以上の積和演算と、1秒あたり4テラバイト以上のバイセクション帯域幅を実現するように設計されました。^[8]

Trusted ILLIAC は、イリノイ大学アーバナ・シャンペーン校のCoordinated Science LaboratoryおよびInformation Trust Instituteで 2006 年に完成しました。これは 256 ノードのLinuxクラスターで、各ノードには 2 つのプロセッサが搭載されていました。

信頼できるILLIACノードにはオンボードFPGAが搭載されており、スマートコンパイラとプログラミングモデル、システム評価と検証、構成可能な信頼メカニズム、自動障害管理、オンライン適応、その他多数の構成可能な信頼フレームワークを実現しています。各ノードは6.4 GB/sバス上の8 GBメモリにアクセスでき、8 GB/s PCI-Expressを介してFPGAに接続されています。2.5 GB/s InfiniBandネットワークがノード間の接続を提供します。このシステムは、 Hewlett-Packard、AMD、 Xilinxの支援を受けて構築されました。^[9]

• ムサシノ1号
• IAS コンピュータ

• Gene H. Golub 氏への口述歴史インタビュー。ミネソタ大学 チャールズ バベッジ研究所。Golub氏は、 ILLIAC コンピューターの構築、ILLIAC 設計における Ralph Meager 氏とDavid Wheeler 氏の役割、プログラミング、イリノイ大学における ILLIAC の初期のユーザーについて語ります。
• ILLIAC コンピュータに関する口述歴史インタビュー。ミネソタ大学チャールズ バベッジ研究所。インタビューには、Herman H. Goldstine とIAS コンピュータの関係、Stephen Lukasik と ARPA 資金、ILLIAC に取り組み 1951 年から 1953 年までイリノイで教鞭をとった David Wheeler などが含まれています。
• ILLIAC I 機械語プログラミングマニュアル
• ILLIAC I マニュアル
• ILLIAC II マニュアル
• ILLIAC 6 ウェブサイト
• 信頼できるILLIACウェブサイト 2015年2月21日にWayback Machineにアーカイブされました