Cray-1（クレイワン）
米 Cray Research 社が 1976 年に発表した世界初のベクトル型スーパーコンピュータ。当時最速 80MFLOPS・8.8MB 主記憶・冷却用フロン液冷の独特な円筒形デザインで知られる、HPC 黎明期の象徴的システム。
概要
Cray-1(クレイ ワン)は、米 Cray Research 社が 1976 年に発表した世界初のベクトル型スーパーコンピュータです。創業者 Seymour Cray(1925-1996)は、CDC(Control Data Corporation)で CDC 6600(1964 年世界最速、世界初の 1MFLOPS 達成機)を開発した伝説的エンジニアで、CDC を独立後 1972 年に Cray Research を設立し、この Cray-1 で再び世界最速の称号を獲得しました。
Cray-1 の最大の特徴はベクトル演算機構の採用です。スカラ機が 1 命令で 1 データ処理するのに対し、ベクトル機は 1 命令で複数データ(64 要素のベクトル)を一括処理する SIMD 風の機構で、当時最速 80MFLOPS(160MFLOPS ピーク)を達成、スカラ機の 10 倍以上の性能を発揮しました。8.8MB(64-bit ワード換算で 100 万ワード)の高速主記憶、冷却用フロン液冷、独特な円筒形(C 字型)デザイン(配線距離を最短化するため)・椅子型ベンチ(冷却装置内蔵)の独創的設計で、80 台超が全世界で出荷されました。
価格は 1 台 $5-9 million(当時のレートで約 15-25 億円)で、Los Alamos National Laboratory(米国防総省核兵器研究)・NCAR(米国大気研究センター)・ECMWF(欧州中期気象予報センター)・米国防総省・大学研究機関などで採用され、HPC 黎明期の象徴的システムとして 1976-1980 年代のスーパーコンピュータ市場を支配しました。後継機 Cray X-MP / Y-MP / C90 / T90 と進化を続け、Cray Research は 1996 年に SGI 買収、2000 年 Tera Computer に売却され Cray Inc. として再独立、2019 年に HPE が買収して現在はHPE Cray ブランドで継続中です。
主な特徴・仕組み
- アーキテクチャ: 64-bit ベクトル演算 + スカラ演算、4 並列ベクトル機能ユニット。
- ベクトル長: 64 要素(64-bit 整数 / 浮動小数点)。
- ピーク性能: 160MFLOPS、実効 80MFLOPS。
- 主記憶: 8.8MB(64-bit ワード換算で 100 万ワード、当時最大級)。
- ECC メモリ: SECDED(Single Error Correction, Double Error Detection)。
- クロック: 80MHz(12.5ns サイクル、当時極めて高速)。
- 冷却: フロンガス液冷(後年代替フロンへ)。
- サイズ: 円筒形(C 字型)、直径 約 2m × 高さ 1.95m × 重量 5.5 トン。
- 消費電力: 約 115kW。
- OS: COS(Cray Operating System)、後に UNICOS。
- 価格: $5-9 million(1976 年時価)。
- 出荷台数: 80 台超(1976-1981)。
Cray シリーズ系譜
| 機種 | 公開年 | ピーク性能 | プロセッサ数 |
|---|---|---|---|
| Cray-1 | 1976 | 160MFLOPS | 1 |
| Cray X-MP | 1982 | 800MFLOPS | 4 |
| Cray-2 | 1985 | 1.9GFLOPS | 4 |
| Cray Y-MP | 1988 | 2.5GFLOPS | 8 |
| Cray T3D | 1993 | 100GFLOPS | 1024 (DEC Alpha) |
| Cray T3E | 1995 | 1.2TFLOPS | 2048 (DEC Alpha) |
自作PCユーザー向けの注意点
Cray-1 は当然新規購入できませんが、Computer History Museum(米国カリフォルニア)や Living Computer Museum(シアトル、現在閉館)で実機を見学可能でした。原寸大レプリカが Cray Inc. 本社や IT 系博物館に展示されています。
現代では、Cray-1 を Verilog / VHDL 実装した FPGA レプリカ(Chris Fenton の Cray-1A on FPGA、2010)が著名で、低クロックで Cray-1 のベクトル演算が動作する状態を再現しています。当時の COS / UNICOS をエミュレータで動かすコレクター活動も活発です。
関連用語との違い
- CDC 6600(1964): Seymour Cray の前作、世界初の 1MFLOPS 達成機。
- Cray X-MP / Y-MP / C90: Cray-1 の後継系列、マルチプロセッサ化進展。
- 地球シミュレータ(2002): NEC SX-6 ベクトル機の日本最高峰、Cray のベクトル思想を継承。
- 富岳(2020): 現代の最高性能スパコン、ARM SVE スカラ + ベクトル統合型。
よくある質問(FAQ)
Q1: Cray-1 の性能はスマホと比べてどうですか? A: 80MFLOPS は現代のスマートフォン CPU(数 GFLOPS-数 TFLOPS)よりはるかに低性能ですが、1976 年当時は世界最速の汎用コンピュータでした。
Q2: なぜ円筒形(C 字型)なのですか? A: 内部の配線距離を最短化して信号伝達遅延を減らすためです。光速は 30cm/ns で、80MHz クロックでは配線長も性能を直接左右しました。
Q3: ベクトル機の思想は今も生きていますか? A: はい。現代の SIMD(SSE / AVX / NEON / SVE)・GPU CUDA / Tensor Core はすべてベクトル演算の発展系で、Cray-1 の思想は HPC / AI の中核として現代も生き続けています。
まとめ
- Cray Research 1976 年発表、世界初のベクトル型スパコン
- 80MFLOPS ピーク性能・8.8MB 主記憶・80 台超出荷
- 円筒形(C 字型)デザイン・フロン液冷の独創的システム
- HPC 黎明期を象徴する歴史的マシン、ベクトル思想は現代も継承