Cray-1
クレイの設計者は多くの時間を冷却システムに費やした。このために2枚の基板の間に銅板を挟んで背中合わせにした。銅板は熱をケースの端へ送り出すので、そこにフロンの通るパイプを設置して熱を交換し、筐体下部の冷却装置でフロンを冷却した。最初のCray-1の完成が6カ月遅れたのは、この冷却機構に問題が生じたためである。コンプレッサのためにフロンに混ぜられていた潤滑剤が漏れて、回路がショートしてしまったのである。パイプの溶接に新たな技術を導入して漏れを防いだ。Cray-1について出願された特許は冷却システムの設計に関するものだけだった。
配線の長さを少しでも短くするため、筐体は "C" のような形に配置された。速度に影響するものはその形の内側の端に置かれ、配線の長さを少しでも短くした。これによりサイクル時間は12.5ns(80MHz)まで短縮された。彼があきらめた8600の8nsよりも長いが、CDC 7600 やSTARよりずっと高速である。NCARはシステムのスループット計測結果を概算で CDC 7600 の4.5倍と推定した。
Cray-1は64ビットシステムであり、7600/6600の60ビットとは異なる(8600でも同様の変更がなされる予定だった)。アドレスは24ビットであり、最大で1,048,571の64ビットワード(1Mワード)の主記憶を扱える。各ワードには8ビットのパリティビットが付属し、1ワードは実際には72ビットとなっている。メモリインターリーブにより16バンクに分割され、それぞれ50nsのサイクル時間であり、1サイクルで4ワードを読み込むことができる。
日本では1980年1月13日にCray-1の日本第1号機がセンチュリ リサーチ センタの東京本社に、同年7月に第2号機が三菱総合研究所に設置された。センチュリ リサーチ センタに設置されたCRAY1は300MBのディスク装置が4台接続され、同年4月1日よりサービス提供が開始された。
STARでは、新たな命令でループを表す。まず「数値の大きな列」がメモリのどこにあるのかをマシンに教え、ひとつの命令
を実行させる。一見してあまり変化がないようにも思われるが、この場合マシンは百万個ではなくひとつの命令を読み込んで解読すればよい。そのため全体の約4分の1の時間が節約される。
しかし実際の時間短縮はそれほどはっきりしていない。コンピュータのCPUは、特定の仕事をするいくつかの部分から構成される。例えば加算を実行する部分やメモリを読み込む部分などである。命令を処理する場合、CPUの一部分だけが働いていて、命令処理はCPUの中の部分から部分へと流れていくのである。しかし、命令パイプラインの追加によってこれが変わった。CPUは先読みをして、前の命令を処理中に次の命令を読み込む。この流れ作業的手法では、ひとつの命令は時間がかかっているが、全体としてみれば命令が次々と処理されていくのである。
ベクタープロセッサは、これにあるトリックを追加して使用する。
NCARは独自のオペレーティングシステム NCAROS を開発した。
アメリカ国家安全保障局も独自のOSとプログラミング言語を開発したが、詳しいことは不明である。
クレイ・リサーチが提供したライブラリは、後のNetlibの一部となった。
他にもOSが開発されているが、プログラミング言語の多くはFORTRAN系である。ベル研究所では試験的にC言語コンパイラを開発した(ベクトル非対応)。このおかげで、クレイ・リサーチはETAシステムズより6カ月先行して Cray-2 向けUNIXを完成させることができ、ルーカスフィルムは初のCGI試験フィルム The Adventures of André and Wally B. の制作に Cray-1 用C言語を利用した。
アプリケーションの多くは機密(核開発用、暗号解読用など)あるいはプロプライエタリ(石油貯蔵施設のモデリングなど)である。大学の顧客が少なく、顧客間でアプリケーションソフトウェアを共有することがほとんどなかったためである。数少ない例外として、気象や気候に関するプログラムがある。