Sun Microsystems的几位高管前往阿斯彭绘制了该公司的技术未来

加利福尼亚州门洛帕克- 1991年秋天，当售价12,000美元的SPARCstation提供的功率可能是当今高端PC的十分之一时，Sun Microsystems的几位高管前往阿斯彭绘制了该公司的技术未来。我们知道在SuperSPARC之后我们必须拥有新一代的机器，”桌面工程副总裁Ken Okin回忆说。“我们真的走上了一座大山，挖掘出了UltraSPARC的内部结构” - 机器的运行速度(大约是现有系统速度的四倍)，以及它们开发所需的新技术。结果：新一代64位机器具有巨大的性能飞跃，包括100-Mbits / sec网络和高达505 SPECfp92(比150-MHz Pentium Pro的浮点性能高出一倍多)。来自耗电用户的早期评论是积极的。“人们排队等候使用Sun的系统，”桑迪亚国家实验室的John Zepper说。

人工智能长期以来一直是开发人员从事高性能计算和基于云的系统的工具。人工智能改变了网络监控方式，电子邮件扫描方式，甚至是我们与手机和设备交互的方式。虽然AI和机器学习总是感觉像是一个生活在实时嵌入式系统之外的遥远工具，但机器学习正在基于微控制器的系统中实现，事实上，它已经存在!

为了使UltraComputing成为现实，工程师们将如何大幅提高信息流经系统的速度，如何在图形性能上实现巨大飞跃，以及如何将尽可能多的电子设备塞入可用空间。“我有很多白发，”Sun Micro-systems Computer公司高级桌面系统部门经理Les Poltrak笑着说。

高科技水晶球。预测未来的市场需求总是一件冒险的事情。但在计算机行业尤其棘手，产品在几个月内就会过时。在这里，远程规划意味着投注何时可以为其全部量产的技术做好准备。一场高风险的赌博：依靠刚刚起步的球栅阵列(BGA)封装技术 - 今天很常见，但是在92年新出现 - 将足够的电路填充到印刷电路板上。“我们推动了这个行业，”桌面工程总监Todd Lynch说。

工程师们还决定在机器中使用100-Mbit / sec以太网网络，比现有惯例提高了十倍。这是一个明智的举措，随后网络流量的爆炸，由万维网和巨大的CAD文件驱动。

对于Sun来说，为期四年的Ultra项目看起来越来越紧迫，因为分析师开始批评该公司在电源和图形功能方面落后于竞争对手。“每个人都知道公司的未来取决于此，”林奇说。

但该计划的重要性也带来了很大的好处。团队成员表示，他们在获得完成工作所需的人力，资金和其他资源方面没有任何问题。估计有800人从事Ultra开发工作，可以访问由600台计算机组成的网络，仅用于设计UltraSPARC处理器。

为了实现Ultra的飞跃，工程师们知道他们需要的不仅仅是更快的处理器。在对各种替代方案进行了一年的检查之后，他们决定放弃传统的总线技术，转而采用分组交换的交叉条互连。

系统总线一次允许一个数据事务。但是，新的互连有3个路径输入和输出。工程师把它比作电话派对线路之间的差异 - 在任何给定时间只能进行一次会话 - 以及处理多个呼叫的更现代的电话网络。这种分组交换机互连之前已经在高端系统中使用过;德州仪器公司的工程师致力于Sun规范，将这一概念简化为三个通道，并将其转移到桌面。

工程师们还面临着使用BGA技术设计PCB的挑战，BGA技术在网格上提供非常密集的互连，而不仅仅是周边。因此，设计师可以在电路板底部封装700个元件，在顶部封装1300个元件。“我们必须定义和设计以前不存在的路由规则，”电气系统经理Brian Verstegen说。“我们在制造过程中完成了特殊的测试板，以确保该过程的合格性。”他说，没有BGA，Ultra设计是不可能的。

董事会设计师Eric Selna表示，三维建模对于采用新技术设计包装至关重要。“我们不是在等待原型，以确定它是否有效。”

测试程序也发生了变化，以满足项目需求时间和成本压力排除了公司典型的装配程序，这些程序在大型步入式烤箱的不同阶段测试系统。相反，工程师设计的能够改变测试的工作频率，模仿烤箱中的压力。“我们找到了更聪明的方法来完成工作，”他说。

从理论到产品。一旦Ultra架构的广泛技术概述到位，工程师就转而从广泛的设计中创造出真实的产品。最初的计划是使用现有的3英寸机箱设计“Ultra 1”工作站 - 这是一项艰巨的任务。

“由于需要高功率输出 - 180W - 电源可能阻止通过盒子的空气流动，因此需要在最初用于100W电源的空间内进行，”Ultra的机械项目首席工程师Lee Winick解释道。 “这将意味着限制气流，昂贵(小型化)组件，高风扇转速等。”但公司官员并不热衷于修改着名的3英寸太阳“披萨盒”形式。

“到去年7月左右，我们意识到它无法正常工作，”台式机系统机箱工程经理Dimitry Struve回忆道。“时间在流逝。而开始新事物的想法令人生畏。”特别是因为最初的18个月项目要求对现有底盘进行简单修改;已经八个月了，球队不得不从零开始。

新计划为盒子增加了另一个高度 - 然后团队有10个月的时间来创建新系统。一个主要问题：冷却。工程师不得不与40W中央处理集群进行斗争，当时新的奔腾 - 功耗更低 - 正在挑战其他地方的工程师。

在最初考虑一些特殊的冷却方案时，Sun工程师最终使用安装在散热器上的TCM(热冷却模块)风扇。

在Ultra 1中，冲击风扇直接在处理器上吹动湍流空气。电源中的Bulkflow风扇疏散主CPU腔，而前风扇则冷却系统驱动器。高端，可升级的Ultra 2具有两个额外的风扇。“安静地冷静是最困难的事情，”Ultra 2的机械项目负责人Vince Hileman说。

新的合作方式。如何让团队成员了解每日进度和关键数据的变化?Winick转而使用当今热门的互联网技术进行内部使用，并为所有项目工程师创建了一个类似于万维网的内部网站。

此举是对Sun的一次离职，其中企业文化围绕着电子邮件，而工程师习惯于每天被数百条消息所淹没。相反，团队成员有责任记住登录并检查信息更新。“这需要人们参与这个项目，因为你没有把数据推出去，”Struve指出。

除了使用新技术设计产品的主要问题外，工程师还必须倾向于围绕任何系统的典型细节。在一个案例中，该团队决定用行业标准连接器取代Sun专有的外围设备微型连接器。这让客户更快乐，但也让设计师争相寻找可用的空间。

增加电路板尺寸会使成本难以接受，因为现有尺寸只允许它们为每块原材料制造四块电路板;较大的电路板会将每块电路板切割成两块电路板，造成大规模浪费。一种解决方案是重新使用专为系统测试而设计的卡边连接器;它现在也是内部SCSI端口，省去了额外的连接器和安装它所需的电路板面积。

工程师使用特殊的“热模”测试系统设计 - 可以精确测量结温以寻找潜在热点的芯片。尽管大量使用计算机模拟工具，Struve指出，“实验工作比你想象的要多得多。”工程师们还开发了许多快速原型模型。

原型通常用于在进入生产之前验证设计，但是Sun团队通过同时发布工具和快速原型数据，缩短了一周的开发时间。Winick解释说，由于只需几天时间就可以恢复模型，如果原型显示出问题，可以轻松更改工具说明。

“我们在资格认证过程中更早地完成了最终生产质量，”他说。“这需要大力推动项目前端发布工具;但要减少工作量和风险，并增加后端的信心 - 这是一个值得欢迎的权衡。”Sun还取消了典型的聚氨酯化妆品塑料周期，这超出了剩余工具修改的费用。

Sun工程师发现自己与英国的底盘供应商，奥地利和日本的电源制造商以及全球其他供应商密切合作。“我们的供应商从第一天开始就是设计过程的一部分，”Ultra 1的操作机械工程师Hassan Siahpolo表示。对于曾经成为成熟设计的第二来源的英国供应商来说，这是一种全新的体验。

随着产品发布的临近​​，工程师们为了获得业内最快的桌面工作站而争吵不休。Lynch表示，将系统缓存加倍并以200 MHz的频率运行CPU仍然让他们只比数字设备公司最新的Alpha工作站更羞涩 - 直到他们转向并行编译器以进一步提升性能并声称他们最终领先。

并非所有行业分析师都认为Ultra 2在实际应用中实际上优于DEC的Alpha。并且，有几点需要注意，随着其他计算机制造商宣布其下一代产品，可能会实现跨越式发展。但是，业内观察人士认为，Ultra允许Sun以非常激进的价格重返桌面技术竞赛。对于Sun用户，Ultra可以使用Parametric Technology的Pro / ENGINEER等软件在工程任务中提供两倍或更多的旧SPARCstations性能。

在Sun历史上，Ultra推出是最奢华的 - 也是最昂贵的。“当我们中的一些人看到宣布，演示时，我们想，'哇，这真的很热，'''Struve笑道。

“最重要的是，这对Sun来说是个好消息，”Dataquest的分析师Andy Feit说。“他们从非常弱的技术变为非常复杂的游戏。它设计精良，并且可以按照人们愿意支付的价格建造，以便可以制造。”