В 1956 году было положено начало одной из самых долгосрочных и дорогостоящих программ в истории АНБ — проектирование ЭВМ под названием «Урожай» (англ. Harvest). Предполагалось, что ее быстродействие будет в сотни раз выше, чем у тогдашних компьютеров.

Окончательный дизайн модификации ЭВМ был одобрен АНБ в апреле 1958 года. Машина «IBM 7950» поступила в АНБ в феврале 1962 года и проработала там до 1976 года. Основным ее назначением был криптоанализ и быстрый поиск слов по базам данных. ЭВМ стала «супермозгом» компьютерной системы «Harvest» и была мощнее самых лучших коммерческих машин в 50—200 раз..

Так, в 1968 году у «Harvest» ушло 3 часа 50 минут на поиск 7 тысяч искомых слов и фраз в 7 миллионах текстов радиоперехватов, что эквивалентно обработке 30 тысяч текстов перехватов в минуту. В течение 15 лет этот компьютер помогал АНБ взламывать шифры и в частности помог взломать некоторые важные шифры СССР в 1970-е годы.

В июне 1957 года в АНБ начались работы по проекту «Молния» (англ. Lightning). На их проведение конгрессмены ассигновали 25 миллионов долларов. Подрядчиками по проекту были выбраны самые авторитетные разработчики ЭВМ в США. Основной целью «Lightning» было улучшение характеристик компьютерных электрических схем в тысячи раз. В качестве возможных вариантов рассматривались криогенные компоненты, миниатюризация и повышение быстродействия переключающих элементов. Проект был рассчитан на 5 лет.

Одним из наиболее ценных результатов, полученных в ходе реализации «Lightning», стал прогресс в разработке «Harvest», который должен был стать первой универсальной ЭВМ в АНБ. Прежде компьютеры для нужд АНБ делались для взлома определенного шифра — например, швейцарской шифровальной машины Бориса Хагелина, использовавшейся многими государствами по всему миру.

С помощью «Harvest» дешифровальщики из АНБ надеялись взламывать все шифраторы. Эти надежды были связаны с тем, что по мере того, как ЭВМ становились все более универсальными, они могли применяться для имитации работы любой шифровальной машины, чтобы потом успешно ее раскрывать.

Первоначально в АНБ планировалось назвать новую компьютерную систему «Плантация» (англ. Plantation). Название выбиралось, чтобы подчеркнуть модульную архитектуру компьютерной системы. В ее центр предполагалось поместить сверхмощную ЭВМ, окружив различными вспомогательными устройствами подобно тому, как вокруг плантации возводят подсобные постройки.

Однако от названия «Plantation» пришлось отказаться. Выяснилось, что президентская администрация уже задействовала это слово для обозначения операции по перебазированию президента на случай возникновения чрезвычайной ситуации. В конечном итоге компьютерную систему окрестили «Harvest», решив, что урожай — это тоже неотъемлемая составная часть любой плантации.

После того, как «Harvest» отслужил свое и был заменен другими компьютерными системами, СКЦ АНБ, подобно человеческому мозгу, в котором есть правое и левое полушария, оказался разделенным на 2 части: «Carillon» и «Magnetite». Сначала «Carillon» включал в себя ЭВМ «IBМ 360», которые затем были заменены на «IBМ 3033».

А «Magnetite» состоял из единственной мощной ЭВМ «Cray-1». Он был сделан из 200 тысяч интегральных схем, 3400 печатных плат и более 100 километров медного провода, которые были размещены так компактно, что если бы не мощное фреоновое охлаждение, немедленно бы расплавились из-за выделяемое при работе тепла.

«Cray-1» был разработан американским инженером Сеймуром Крэем, начавшим свою карьеру в 1951 году в компании «Инженерная исследовательская ассоциация». Она занималась производством дешифровальных машин для ВМФ США. Компанию возглавлял будущий заместитель директора АНБ Говард Энгстром.

Крэй мечтал о том, чтобы построить суперкомпьютер, который был бы способен выполнять от 150 до 200 миллионов операций в секунду. Такой суперкомпьютер по своему быстродействию в сотни раз превосходил бы серийно выпускаемые компьютеры своего времени.

В 1976 году Крэй осуществил свою мечту. Первый экземпляр «Cray-1» был установлен в СКЦ АНБ, а в 1985 году его сменил «Cray-2». Оба обладали рекордным по тем временам быстродействием и объемом оперативной памяти. С помощью поддержки векторных операций эти суперкомпьютеры достигала производительности в 180 миллионов операций в секунду над числами с плавающей точкой.

В 1980-е годы развитие ЭВМ пошло столь быстрыми темпами, что АНБ едва успевало установить и запустить очередной суперкомпьютер серии «Cray», как ему на смену приходила его новая более совершенная модификация. Во второй половине 1980-х годов среди разработчиков суперкомпьютеров началась настоящая гонка за право именовать свое детище самым быстрым суперкомпьютером в мире.

Так продолжалось до начала 1990-х годов, когда американские университеты и высокотехнологичные компании приступили к разработке и изготовлению параллельных суперкомпьютеров, состоявших из нескольких тысяч процессоров, каждый из которых был сравним по своему быстродействию с миникомпьютером. Параллельные суперкомпьютеры пользовались значительно большим спросом, чем «Cray».

Наибольшее беспокойство в АНБ вызывали японские производители суперкомпьютеров и комплектующих для них. Американская промышленность зависела от японцев в том, что касалось основных компонентов, из которых изготавливались суперкомпьютеры — таких как, например, микросхемы. Это стало следствием сворачивания производства полупроводниковых элементов в США в 1980-е годы.

В результате в 1986 году АНБ оказалось почти в полной зависимости от японской компании «Kyocera», которая производила компоненты для 171 из 196 микросхем, используемых для изготовления суперкомпьютеров в США. При самом худшем варианте развития событий японцы могли сократить или вовсе прекратить поставку в США своих компонентов, и тогда американцы отстали бы на десятилетия от своих заокеанских соперников в области суперкомпьютеров.

Озабоченное такой неблагоприятной возможностью, АНБ построило собственное промышленное предприятие по производству микроэлектронных компонентов — Лабораторию специальных технологий. Она приступила к выпуску микросхем в 1991 году. Тем самым АНБ решило еще одну проблему: сохранение в строжайшем секрете информации об электронных компонентах, которые использовались при создании специализированных устройств для взлома шифров.

Эти компоненты — так называемые специализированные интегральные схемы (далее — СИС) — зачастую являлись ядром дешифровальных систем. С помощью всего лишь одной СИС можно было запросто реализовать криптографический алгоритм любой зарубежной шифрсистемы. Такая СИС ни при каких обстоятельствах не должна была попасть в «чужие руки». Поэтому в Лаборатории для СИС был придуман механизм самоуничтожения: их покрывали защитным слоем, попытка снять который приводила к разрушению микросхемы.

Перед своими японскими конкурентами американские разработчики суперкомпьютеров обладали важным преимуществом: они умели делать суперкомпьютеры состоящими из большего количества процессоров и распараллеливать на них решение дешифровальных задач.

Очередное творение Крэя «Cray-3» состоял из 16 процессоров. И все равно Крэй был ненасытен в своем стремлении побить им же установленные рекорды производительности. Следующий свой суперкомпьютер Крэй планировал построить из принципиально нового материала — арсенида галлия, в котором электроны двигались в 10 раз быстрее, чем в кремнии.