GRAPE
ハードウェアとしての開発は、MDGRAPE-4Aで終了となった。現在のHPCは、GPU(グラフィックス・プロセッサ)と商用CPU(例:インテルiCore、AMD Ryzen、ARM Coretex)の大規模クラスタシステムとして構成されることが多い。 ソフトウェアチューニングの結果として、十分に高性能なライブラリが開発されてきており、100万個を超すニーズが無い限りにおいてASICを開発しなければならない用途は限られている。そのため、科学計算分野では、通常のHPCを用いて計算する用途が増大しており、それが故に 富岳などの開発が行われた。
専用設計のパイプラインハードウェアにより多体計算を力任せに行なうというアイデアは1984年に日本の国立天文台の近田義広によって最初に提唱された。近田は1980年代に電波望遠鏡を用いた開口合成観測のデータ解析用計算機として同様のアイデアに基づくデジタル分光計 を開発し、100GOPS の演算速度を達成していた。
近田のアイデアを聞いた東京大学教養学部宇宙地球科学教室の杉本大一郎が中心となって重力多体問題専用計算機の開発が始まり、1989年9月に最初の GRAPE-1 が完成した。GRAPE-1 はユニバーサル基板上に各演算器の IC や ROM を配置しワイヤラッピングで結線した試作機で開発費用は約20万円だった。GRAPE-1 では簡略化のためにデータ幅を8ビットとし、全ての演算を ROM のテーブル参照で済ませるようにした。銀河など、二体緩和時間が宇宙年齢より長いような無衝突系のシミュレーションは8ビットの精度でも十分に可能なため、GRAPE-1 は試作機でありながら実際の天文学の研究にも役に立つ性能を有していた。その理論性能は 240MFLOPS 相当で、実効性能でも1万体の計算で約160MFLOPS に達した。
1990年5月には汎用の計算機と同様の単精度32ビット及び倍精度64ビットの計算が可能な GRAPE-2 が完成した。理論性能は約40MFLOPSだった。これ以降、GRAPE シリーズでは型番が奇数の機種が精度を限定したタイプ、偶数の機種が高精度計算に用いられるタイプとして開発されている。
1991年の GRAPE-3 では重力計算パイプライン回路が専用 LSI 化され、理論性能は約15GFLOPSに達した。
1993年には GRAPE-2 の後継となる高精度型計算機の HARP-1 が開発された。HARP は Hermite AcceleratoR Pipe の略称で、多体問題の時間積分法にエルミート積分法(エルミート補間多項式を用いた予測子・修正子法)を用いることを想定し、粒子の加速度だけでなく加速度の時間微分 ( a ̇ {\displaystyle {\dot {a}}} ) もハードウェアで計算するものである。これによって球状星団や銀河中心核といった緩和時間の短い衝突系の問題を高速に解くことができるようになった。
1995年には HARP-1 の後継となる GRAPE-4 が完成した。GRAPE-4 では重力計算パイプラインだけでなく時間積分の予測子の計算も専用 LSI でハードウェア化されている。最大構成では約 1.08 TFLOPS の理論計算性能に達し、実用的科学技術計算でテラフロップス (TFLOPS) を超えた世界最初の計算機となった。GRAPE-4 は1995年、1996年のゴードン・ベル賞を受賞した。
1998年には GRAPE-3 の後継機である GRAPE-5 が完成した。GRAPE-5 ではクロック周波数が 80MHz まで高速化された。