西班牙计算机历史博物馆（Museo de Historia de la Computación）近日发布了一台按1:1比例制作的1976年经典超级计算机Cray-1的视觉复刻品。研发团队没有采购昂贵的尖端设备来驱动这个项目，而是选择用30台2012年款的Mac Mini来提供算力。该项目历时18个月完成，既是对Cray-1诞生50周年的致敬，也纪念了苹果公司的创立。
十多年前的Mac Mini乍看并不是搭建集群超算的理想选择，但将其联网组合后，开发者在最近一次测试中调度了64个活跃处理核心，实现了合计1.3万亿次浮点运算每秒（1.3 teraflops）的性能。据称，在此前使用全部70个可用核心时，博物馆曾一度达到1.5 teraflops，后来有一个节点离线。相关性能数据是通过一个自定义的矩阵乘法Python脚本测得的。这些设备中有5台是四核i7处理器，其余25台为双核i5型号，除两台2014年款外，其余均为2012年款。
这台复刻机为参观者理解自1976年以来计算机架构的变迁提供了宝贵的直观工具。最初的Cray-1采用向量处理方式，能将单条指令同时应用于多个数据元素；而这台复刻品则是将工作负载分配到并行集群中的多个独立处理器上完成。原版Cray-1的理论峰值性能约为1.6亿次浮点运算每秒（160 megaflops）。曾经的专用科研设备，如今被用远比当年强大得多的消费级硬件重新“复刻”了出来。
团队并没有选择更常见的Linux发行版，而是发现macOS Mojave（10.14）系统凭借其内置的MPI（消息传递接口）支持能满足项目需求。MPI是一种软件层，能让集群中所有节点相互传递任务。
西班牙计算机历史博物馆的参观者可以实时观看该系统运行矩阵运算算法，直观感受从单核到全部核心并行运行时的性能跃升。
静音超算
将30台消费级电脑整合成一套可运行的集群，并不是团队面临的唯一工程挑战。如果你曾走进过服务器机房，或者像笔者一样曾鲁莽地在自家地下室安装过一台服务器，就会知道风扇散热有多吵。博物馆团队采用了被动对流散热方案，利用钢制机架机箱和铝制托盘为每台Mac Mini固定散热，与现代数据中心轰鸣的噪音相比，这套集群几乎听不到声音。
近乎静音的秘诀在于垂直安装方式。这些电脑的垂直摆放方式，结合钢制机箱与铝制托盘，让整个机塔如同一个天然的“热烟囱”：热空气通过结构自然上升，并从顶部格栅排出，无需额外的机械风扇辅助散热。据博物馆介绍，这台Cray-1复刻机内唯一明显的噪音来自机塔底部的两台千兆以太网交换机，其噪音水平在30至33分贝之间，团队计划后续将其更换为静音型号。据称，组装完成后的整机噪音极小，需要走到机塔跟前才能听到声音。虽然展厅内部的具体分贝数据尚未公布，但每台单独的Mac Mini在闲置状态下的噪音水平约为12至15分贝。
任务控制台
为了管理这台“安静的巨兽”，设计团队打造了一个看起来像是冷战时期控制室的定制终端。团队融合了上世纪70年代DEC VT05和Processor Technology Sol-20终端计算机的设计元素，甚至加入了一块模拟控制面板，未来还计划加装来自IBM System/3的原装指示灯。一台主控Mac Mini被安置在终端内，负责指挥集群中的其他所有节点。
最初的设计方案曾打算为终端配备CRT显示器以增加复古质感，但考虑到跨越不同技术时代带来的连接难题，团队最终改用了现代的三星平板显示器。未来的设计方案还包括在桌面下方加装3.5英寸和5.25英寸软驱，以及用3D打印外壳包裹键盘，以模仿经典HP 250键盘的外观。
冲击TOP500榜单
Cray-1复刻团队希望通过众筹活动筹集资金，购入70至80台额外的M4版Mac Mini，填满机塔目前空置的另一半。他们的目标是：打造一套能够跻身TOP500超级计算机榜单的集群系统。
这台复刻品目前在博物馆永久展出，旁边还陈列着两台未曾使用过的正品Cray CX1系统。西班牙计算机历史博物馆每周六上午11点30分至下午2点提供导览参观服务，更多项目信息可在博物馆官网查询。
Q&A
Q1：这台Cray-1复刻机的算力如何？
A：在最近一次测试中，团队调度了64个活跃处理核心，实现了合计1.3万亿次浮点运算每秒（1.3 teraflops）的性能，此前使用全部70个核心时曾达到过1.5 teraflops。
Q2：这台复刻机为什么运行起来几乎没有噪音？
A：团队采用了被动对流散热方案，利用钢制机架和铝制托盘让设备垂直摆放，形成天然的“热烟囱”效应，热空气自然上升排出，无需风扇辅助，因此整机噪音极低。
Q3：这个项目未来有什么计划？
A：团队希望通过众筹购入70至80台M4版Mac Mini，填满机塔目前空置的部分，目标是打造一套能够跻身TOP500超级计算机榜单的集群系统。
