Il Raspberry PI è unanimemente considerato il single board computer (SBC) più utilizzato e desiderato dagli appassionati di elettronica e informatica. La sua estrema flessibilità di utilizzo e  configurazione ne fa una piattaforma ottimale per qualsiasi task di progettazione e ottimizzazione, mentre il prezzo estremamente contenuto lo rende particolarmente appetibile anche per coloro che non hanno eccessive risorse economiche per sviluppare nuove idee. La versione PI Zero, in particolare, può essere acquistata per una decina di euro. Non avremo un Cray Y-MP a portata di mano, ma con un pizzico di buona volontà e passione potremo fingere che sia effettivamente così.

Seymour Cray e la sua storia

Secondo Wikipedia,

Seymour Roger Cray è stato un ingegnere elettronico statunitense, architetto di molti supercomputer. Come imprenditore fondò la Cray Research.

Cray nacque nel 1925 a Chippewa Falls nel Wisconsin. Suo padre era un ingegnere civile e trasferì nel figlio la passione per la scienza e l’ingegneria. All’età di dieci anni era in grado di costruire un convertitore da schede perforate a codice morse. Lo scantinato di casa sua gli fu dato dai genitori come laboratorio.

Dopo la fine della guerra  (dove lavorò alla forzatura del Codice Porpora giapponese) torno negli Stati Uniti, dove ricevette un B.Sc. in ingegneria elettrica e conseguì un M.Sc in matematica applicata nel 1951.

A differenza di molti progetti di fascia alta Cray comprese che non era necessario concentrasi sullo sviluppo di processori velocissimi quanto sullo sviluppo di macchine in grado di fornite un’elevata banda passante di I/O in modo da impedire al processore di passare la maggior parte del suo tempo ad attendere i dati dalla memoria. In seguito disse: “Chiunque può costruire una CPU veloce. Il trucco sta nel realizzare un sistema veloce.”

Le caratteristiche delle macchine da lui progettate, spesso ai limiti della fantascienza e comunque sempre al primo posto nella lista delle prestazioni, si basavano su soluzioni avanzatissime. Ricordiamo che i concetti legati ad amplificatore magnetico, tecnologia RISC (Reduced Instruction Set Computer), sistemi di raffreddamento basati sul Freon, tecnologia a registro vettoriale (una antesignana delle AVX di Intel), architettura 3D per i circuiti stampati sono stati sviluppati grazie alle sue idee innovative.

Ma nonostante le continue vittorie tecnologiche raggiunte, Cray non aveva mai visto di buon occhio i sistemi basati su parallelismo massivo, ritenendo per questioni di carattere tecnico che le soluzioni basate su pochi processori molto veloci era sempre preferibile. Una sua famosa frase era: “Se devi arare un campo preferiresti utilizzare due forti buoi o 1024 polli?”.

Il Cray Y-MP

Siamo nel 1982. Il Cray X-MP fu un supercomputer progettato, costruito e venduto dalla Cray Research. L’X-MP rappresentava la prima macchina con memoria condivisa e parallel Vector Processor (PVP) prodotta dall’azienda. Si trattava del successore “ripulito” del vecchio Cray-1 del 1976, ed il computer più veloce del mondo tra il 1983 ed il 1985. Il suo progettista principale fu Steve Chen.

L’X-MP condivide il disegno a “ferro di cavallo” del predecessore, ed è molto simile ad esso nell’aspetto esteriore. I processori utilizzarono inzialmente un clock a 9.5 nanoseconi (105 MHz) rispetto ai 12.5 ns del Cray-1A, e raggiungeva una velocità di picco teorica di 200 Megaflops per processore, e 400 Megaflops per i due processori originali. Altre migliorie rispetto al Cray-1: miglior chaining support e memoria ad accesso condiviso, con porte di memoria multiple per ciascun processore.

La Cray Research ha introdotto continui aggiornamenti al proprio X-MP durante gli anni. Il modello X-MP/48 (1984) conteneva 4 CPU con una velocità di sistema teorica di oltre 800 megaflops. il modello X-MP/48 introdusse anche il sistema “vector gather/scatter memory reference instructions to the product line“, vale a dire un sistema per l’accumulo e l’elaborazione vettoriale di risultati codificato direttamente in hardware. La frequenza di clock aumentò ad 8.5 ns (117 MHz), consentendo una velocità di picco per CPU di oltre 230 MFlops. Anche le dotazioni di memoria aumentarono le proprie prestazioni. Le macchine della serie X-MP/EA (1986) offrivano l’accesso alla memoria del nuovo Cray Y-MP 32-bit, in aggiunta al più vecchio ma compatibile indirizzamento a 24-bit del Cray-1.

Il sistema utilizzava inizialmente il Cray Operating System (COS), un sistema operativo proprietario, ed era compatibile a livello di codice oggetto con il Cray-1. UniCOS (un derivato di UNIX System V) girava attraverso una modifica del sistema operativo, ma divenne il sistema operativo principale dal 1986 in poi. Il Department Of Energy degli Stati Uniti (DOE) utilizzò invece il Cray Time Sharing System OS. Sempre il Cray X-MP garantì il rendering del cortometraggio “The Adventures of André and Wally B.,” della Lucasfilm Computer Graphics Project, che si evolse poi in Pixar Animation Studios. Il Cray X-MP realizzò anche le scene in grafica animata del film di fantascienza The Last Starfighter (Giochi Stellari).

Raspberry PI Zero/Y-MP

Sarebbe bello avere a disposizione la potenza di un Cray Y-MP, o almeno una capacità di calcolo che sembri quella di un Cray.

A questo proposito, possiamo dire che Dave Nunez di RabbitEngineering può venirci incontro. Il nostro amico ha infatti prodotto una versione molto in scala del caratteristico supercomputer, adatto a contenere esattamente un PI Zero. Con una resistenza ed un led, è possibile aggiungere anche la luce pulsante caratteristica del “cuore” dell’Y-MP, collegato alle funzioni ed all’attività di Zero.

Nunez ha inoltre messo a disposizione i piani costruttivi (file .stl) per la produzione del modello attraverso una stampante 3D, per gli appassionati del fai-da-te. Sono sufficienti un paio di viti e bulloni  2.5mm x 10mm, ed il progetto è pronto. Ovviamente è possibile richiedere le parti del kit presso il negozio digitale e ricevere le bustine con i pezzi direttamente a casa.

E per finire, su YouTube è disponibile un tutorial che spiega il progetto e come montarlo.

Certo, non avremo un vero Cray Y-MP sul nostro banco di lavoro, ma come dice il vecchio adagio, anche l’occhio vuole la sua parte…