Многопоточный

Компания Multiflow Computer, Inc. , основанная в апреле 1984 года недалеко от Нью-Хейвена, штат Коннектикут, США , была производителем и продавцом аппаратного и программного обеспечения для мини-суперкомпьютеров , воплощающего стиль дизайна VLIW . Компания Multiflow, зарегистрированная в Делавэре , прекратила свою деятельность в марте 1990 года после продажи около 125 мини-суперкомпьютеров VLIW в США , Европе и Японии .

Хотя коммерческий успех Multiflow был небольшим и недолговечным, его технический успех, а также распространение технологий и людей оказали большое влияние на будущее информатики и компьютерной индустрии. Компьютеры Multiflow, возможно, были самыми новыми, когда-либо широко продававшимися, программируемыми и использовавшимися так же, как обычные компьютеры. (Другие новые компьютеры либо требовали нового программирования, либо представляли собой более постепенные шаги по сравнению с существующими компьютерами.)

Вместе с Cydrome , компанией по производству подключенных мини-суперкомпьютеров VLIW, которая имела меньший коммерческий успех, Multiflow продемонстрировала, что стиль дизайна VLIW практичен, и этот вывод удивил многих. Несмотря на то, что VLIW по-прежнему вызывает споры, с тех пор он стал движущей силой в высокопроизводительных встроенных системах и медленно находил признание в вычислениях общего назначения.

Ранняя история

Технологические корни

Стиль дизайна VLIW (для очень длинных инструкций) был впервые предложен Джозефом А. (Джошом) Фишером , Йельского университета профессором информатики , в период 1979-1981 годов. VLIW был основан на компилятора методе планирования , называемом планированием трассировки Фишер разработал, будучи аспирантом Института математических наук Куранта Нью -Йоркского университета в 1978 году. , который уровень параллелизма (ILP) в обычных компьютерных программах без трудоемкого ручного кодирования. Это подразумевало практичность процессоров, для которых компилятор мог найти и указать ILP.

VLIW был предложен Фишером как способ создания параллельных процессоров общего назначения на уровне команд, использующих ILP до такой степени, что было бы непрактично при использовании того, что позже будет названо суперскалярным аппаратным обеспечением управления. Вместо этого компилятор мог заранее организовать выполнение ILP почти синхронно с аппаратными средствами, управляемыми длинными инструкциями или аналогичным механизмом. Хотя раньше существовали процессоры, достигавшие значительных объемов ILP, все они полагались на код, тщательно распараллеленный вручную пользователем, или на библиотечные процедуры , и, таким образом, не были компьютерами общего назначения и не соответствовали парадигме VLIW .

Практичность планирования трассировки была продемонстрирована компилятором, созданным в Йельском университете Фишером и тремя его аспирантами, Джоном Руттенбергом, Александру Николау и особенно Джоном Эллисом, чья докторская диссертация по компилятору получила премию ACM Doctoral Dissertation Award в 1985 году. По мере компиляции прогресса группа Фишера начала разработку архитектуры и аппаратного обеспечения под названием ELI (чрезвычайно длинные инструкции). Проект.

Начало бизнеса

ELI, который должен был иметь 512-битные командные слова и инициировать 10–30 операций RISC за цикл, так и не был создан. Вместо этого Фишер, Руттенберг и Джон О'Доннелл, возглавлявшие аппаратный проект ELI, основали Multiflow в 1984 году после того, как не смогли заинтересовать ни одну крупную компьютерную компанию в партнерстве с проектом ELI. Первоначально Multiflow должна была стать подразделением компании Apollo Computer , производящей рабочие станции , но в конечном итоге она обратилась за венчурным финансированием, завершив свой первый раунд финансирования в январе 1985 года, когда в компании уже работало около 20 сотрудников. Дональд Э. Экдал, бывший глава компьютерного подразделения NCR , присоединился к компании в 1985 году в качестве генерального директора .

Компания Multiflow поставила свои первые работающие мини-суперкомпьютеры VLIW в начале 1987 года на три бета-площадки: Grumman Aircraft , Sikorsky Helicopter и Центр суперкомпьютерных исследований. Trace 14/200 был продемонстрирован публике на конференции по суперкомпьютерам в мае 1987 года в Санта-Кларе, Калифорния .

Технология

Инновационная архитектура

Первые компьютеры Multiflow назывались Trace 7/200 и Trace 14/200. Цифра 7/ в номере модели компьютера означала, что процессор мог инициировать семь операций в каждом цикле, используя 256-битную команду, состоящую из 7 32-битных операций и 32-битного служебного поля. Семь операций включали четыре целочисленных операции с памятью , две операции с плавающей запятой и ветвление . Модели 14/ имели вдвое больше каждой инструкции и, следовательно, имели длину командных слов 512 бит. Как и многие научно-ориентированные процессоры того времени, Trace не имел традиционной кэш-памяти .

Multiflow также вначале анонсировала модель 28/, и в конечном итоге она была построена и продана нескольким клиентам. У 28/ было 1024-битное командное слово. Компилирование обычных программ для подобных компьютеров было, несомненно, революционным, поскольку ни один более ранний компьютер не предлагал скомпилированную ILP, даже как модель 7/. Системы 28/ раздвинули эти ограничения далеко за пределы академических или промышленных концепций. Хотя лишь несколько клиентских программ содержали достаточно ILP, чтобы поддерживать занятость 28/, производительность при этом была поразительной, поскольку тогда процессор в среднем инициировал почти все 28 операций.

Аппаратное обеспечение

Каждый канал передачи данных процессора 7/ содержал плату блока управления, плату целочисленного АЛУ и плату с плавающей запятой. В 14/ добавлена вторая плата ALU для целых чисел и вторая плата с плавающей запятой. Прежде чем многие системы появились в эксплуатации, стали доступны более быстрые чипы сторонних производителей с плавающей запятой, и семейство /200 было заменено несовместимыми с объектным кодом 7/300 и 14/300, а 14/300 стал, безусловно, самым популярная модель. Примерно в 1988 году также была представлена серия начального уровня /100, но по сути это были системы /300 с более медленной тактовой частотой. Все процессоры были построены с использованием КМОП вентильных матриц для целочисленных АЛУ и регистров , сторонних микросхем с плавающей запятой и интегральных схем среднего масштаба для управления и других частей.

В 1988 году компания начала разработку семейства ECL /500, которое должно было включать процессор 14/, который также можно было бы использовать в качестве мультипроцессора двух моделей 7/, но эта система не была завершена до того, как компания прекратила свою деятельность.

Один из примеров системы Trace хранится в Музее компьютерной истории .

Инновационное программное обеспечение

Multiflow также разработала программные инструменты для построенных ею систем. Системы работали под управлением Berkeley Unix . Вероятно, на момент появления систем Multiflow ни один компьютер, выполнявший инструкции длиной более одной операции за раз, никогда не работал под управлением скомпилированной основной операционной системы. Тем не менее, вся операционная система Unix и обычные инструменты работали вместе с обычными частями на всех моделях компании.

Особого внимания заслуживал компилятор, как и следовало ожидать, учитывая технологию Multiflow. Компания создала новый компилятор, аналогичный тому, который был разработан в Йельском университете, но промышленного уровня и с множеством коммерчески необходимых возможностей. Помимо реализации агрессивного планирования трассировки, он был известен своей надежностью, использованием самых современных технологий оптимизации и способностью одновременно обрабатывать множество различных языковых вариантов и все различные несовместимые с объектным кодом модели, . Многопоточные следы. (Хотя код из 7/X00 мог корректно работать на 14/X00, природа архитектуры требовала, чтобы его пришлось перекомпилировать, чтобы он работал быстрее, чем на 7/.)

К 1985 году компилятор генерировал правильный код, а к 1987 году он уже создавал код, обнаруживающий значительное количество ILP. После 1987 года, под давлением клиентов и потенциальных клиентов, при его разработке особое внимание уделялось характеристикам и функциональности, хотя совершенствование, ориентированное на производительность, продолжалось.

Компилятор был настолько надежным и настолько хорошо разоблачал ILP независимо от системы, для которой он был предназначен, что после закрытия Multiflow компилятор получил лицензию многих крупнейших компьютерных компаний. Сообщается , что в их число входили Intel , Hewlett-Packard , Digital Equipment Corporation , Fujitsu , Hughes , HAL Computer Systems и Silicon Graphics . Другие компании, которые, как известно, лицензировали эту технологию, включают Equator Technologies, Hitachi и NEC . Компиляторы, созданные на основе этой базы кода, использовались для расширенной разработки и создания отчетов о тестах для наиболее важных суперскалярных процессоров 1990-х годов. Потомки компилятора все еще широко использовались спустя 20 лет после того, как он впервые начал генерировать правильный код (в частности, компилятор Intel icc «Proton» и компилятор NEC Earth Simulator) и часто используются в качестве эталонных целей для разработки новых компиляторов. Массачусетский технологический институт и Вашингтонский университет входят в число университетов, получивших и использовавших компилятор в передовых исследовательских целях.

Компилятор Multiflow был написан C. на Он появился еще до популярного использования C++ (Multiflow был бета-сайтом этого языка). Однако разработчики компилятора твердо верили в объектно-ориентированную парадигму, и компилятор имел довольно своеобразный стиль, инкапсулировавший в себе структуры и операции. Это привело к тому, что многим разработчикам, которые использовали его после закрытия Multiflow, пришлось нелегко учиться, но это обычно считалось хорошей инвестицией из-за уникального сочетания амбициозной компиляции и надежной разработки, которую предлагал компилятор.

Клиенты и история бизнеса

Клиенты

Хотя часть продаж Multiflow досталась организациям, желающим узнать больше о новом стиле проектирования VLIW, большинство систем использовались для моделирования в средах разработки продуктов: механических, аэродинамических, оборонных, динамических, химических и некоторых электронных. Клиенты варьировались от крупного столичного совета по качеству воздуха до крупного производителя потребительских моющих средств, продуктов питания и различных товаров, а также ожидаемых компаний тяжелой промышленности, исследовательских лабораторий и университетов. В 1987 году GEI Rechnersysteme GmbH, подразделение Daimler-Benz , с большим успехом начала распространение Traces в Германии , несмотря на жесткую конкуренцию со стороны других компаний, занимающихся мини-суперкомпьютерами. В последующие три года Multiflow открыла офисы или имела дистрибьюторов в большинстве стран Западной Европы и Японии, а также открыла офисы во многих крупных городах США.

Конец Multiflow

Multiflow прекратила свою деятельность 27 марта 1990 года, через два дня после того, как планировалась крупная сделка с Digital Equipment Corporation. В этот момент совет директоров решил, что перспективы успешного дополнительного финансирования в суммах, необходимых для погашения Multiflow, слишком маловероятны, чтобы оправдать продолжение деятельности компании. В провале Multiflow часто винят «хорошие технологии, но плохой маркетинг», «хорошее программное обеспечение, но медленное, консервативное оборудование», некоторые особенности инновационных технологий или даже изолированное расположение штаб-квартиры. Более вероятная причина заключалась в том, что ее бизнес-план был несовместим с сейсмическими изменениями в компьютерной индустрии. К 1990 году создание полномасштабной компьютерной компании общего назначения, казалось, потребовало многих сотен миллионов долларов США. Но убийственная микрореволюция означала, что будет устойчивый рост все более быстрой и дешевой конкуренции. Экономика, присущая микропроцессорам, была недоступна для стартапов в целом и несовместима с VLIW, для которых требовалось бы слишком много кремния для плотности населения того времени. (Первым микропроцессором VLIW был Philips Life, предок сегодняшнего TriMedia , появился несколько лет спустя.) С момента основания Sun и SGI в начале 1980-х годов ни одна новая компьютерная компания общего назначения не добилась успеха без создания компьютеров, для которых существовала большая база программного обеспечения, и ни одна из многих компаний, запускавших мини-суперкомпьютеры 1980-х годов, в конечном итоге не добилась успеха.

Корпоративная культура

В штат Multiflow входили инженеры, ученые-компьютерщики и другие специалисты по компьютерным технологиям, которых привлекало сочетание новой и сложной технологии, тяжелой борьбы и замечательного социального опыта работы в самой однородно талантливой группе, которой они когда-либо могли быть. часть. Система была настолько новой, что многие ожидали, что ее разработка потерпит неудачу. Несмотря на это, хотя никто из сотрудников (кроме Экдала) никогда не занимал руководящие инженерные должности, системы Trace и их программное обеспечение были доставлены вовремя, были надежными и превосходили обещанные показатели. Во многом это было связано с уровнем талантов тех, кого привлекла компания, а также с потрясающей средой обучения, которая была с самого начала.

После закрытия Multiflow ее сотрудники оказали широкое влияние на отрасль. Небольшая основная группа инженеров и ученых, насчитывающая около 20 человек, подготовила четырех научных сотрудников в крупных американских компьютерных компаниях (двое из которых были лауреатами премии Экерта-Мокли ), нескольких основателей успешных стартапов и руководителей крупных разработок в крупных компаниях. Единственный нетехнический человек в основной группе, нанятый из бизнес-школы, впоследствии возглавил корпоративное развитие в крупной исследовательской лаборатории. По мере роста Multiflow продолжала традицию нанимать очень талантливых людей: например, автор документации стал одним из самых влиятельных редакторов в компьютерных издательствах. Влияние Multiflow на компьютерную индустрию заключалось не только в технологиях, но и в ее людях.

Внешние ссылки