Кіріспе
1984 жылы сәуірде Нью-Хейвен, Коннектикут, АҚШ-та құрылған Multiflow Computer, Inc., VLIW дизайн стилін іске асыратын мини-суперкомпьютерлік аппараттық және бағдарламалық құралдарды өндіріп, сатқан компания болды. Делавэр штатында тіркелген Multiflow компаниясы 1990 жылдың наурыз айында АҚШ, Еуропа және Жапонияда шамамен 125 VLIW мини-суперкомпьютерін сатқаннан кейін қызметін тоқтатты. Multiflow-тың коммерциялық сәттілігі шағын және қысқа болғанымен, оның техникалық жетістіктері және технологиясы мен кадрларының таралуы компьютер ғылымы мен компьютер индустриясының болашағына зор әсер етті. Multiflow компьютерлері, әрине, кеңінен сатылған, бағдарламаланған және дәстүрлі компьютерлер сияқты қолданылған ең инновациялық компьютерлердің бірі болды. (Басқа инновациялық компьютерлерге жаңа бағдарламалау қажет болды немесе олар қолданыстағы компьютерлерден асып түсетін шамалы қадамдарды ұсынды.) Cydrome компаниясымен бірге, коммерциялық сәттілігі аз болған VLIW мини-суперкомпьютер компаниясы, Multiflow VLIW дизайн стилінің практикалық екенін көрсетті, бұл көптеген мамандарды таң қалдырды. Қазірге дейін пікір таласы туғызып отырған VLIW жоғары өнімділік кіріктірілген жүйелерде маңызды рөл атқарып, жалпы мақсаттағы есептеулерде баяу дамып келеді.
Технологияның негізі
VLIW (Very Long Instruction Word) дизайн стилін алғаш рет Джозеф А. (Джош) Фишер, Йель университетінің компьютерлік ғылым профессоры, 1979-1981 жылдар аралығында ұсынды. VLIW-тің пайда болуына Фишер 1978 жылы Нью-Йорк университетінің математикалық ғылымдар институтының Курант институтында аспирант кезінде әзірлеген ізді жоспарлау деп аталатын компиляторды жоспарлау техникасы себеп болды. Ізді жоспарлау, бұрынғы компиляторлық техникалардан өзгеше, еңбектей кодтаудың қажеті болмай, қарапайым компьютерлік бағдарламалардағы нұсқау деңгейінің параллельдігінің (ILP) маңызды көлемін ашты. Бұл, ILP-ні табу және анықтау үшін компиляторға сенім артуға болатын процессорлардың практикалық мүмкіндігін көрсетті. Фишер VLIW-ті, ILP-ні пайдаланып, кейіннен суперскалярлық басқару аппараттары деп аталатын құрылғыларды қолдану арқылы мүмкін болмайтын дәрежеде жалпы мақсаттағы нұсқау деңгейлі параллель процессорларды құру жолы ретінде ұсынды. Оның орнына компилятор ILP-ні алдын ала реттеп, аппараттық құралдар ұзақ нұсқаулар немесе осыған ұқсас механизм арқылы дерлік бірдей қадаммен орындауына мүмкіндік берді. Бұрын ILP-нің маңызды көлемін қол жеткізген процессорлар болғанмен, олардың барлығы пайдаланушы қолмен параллельдестірілген кодқа немесе кітапханалық функцияларға сүйенгендіктен, жалпы мақсаттағы компьютерлер емес және VLIW парадигмасына сәйкес келмеді. Ізді жоспарлаудың практикалық тиімділігін Фишер мен оның үш аспиранты – Джон Руттенберг, Александру Николау және әсіресе Джон Эллис, компилятор туралы докторлық диссертациясы 1985 жылы ACM докторлық диссертациялық сыйлығын жеңіп алған Йельде жасалған компилятор арқылы көрсетті. Компиляциядағы жетістіктеріне ынталанған Фишердің тобы архитектура және аппараттық жобалау бойынша ELI (Enormously Long Instructions) жобасын бастады.
Кәсіпкерліктің басталуы
ELI, 512 биттік нұсқаулық сөздерімен және цикл сайын 10-30 RISC операциясын іске қосуға арналған, ешқашан құрылмады. Керісінше, ELI аппараттық жобасын басқарған Фишер, Руттенберг және Джон О'Доннелл 1984 жылы ELI жобасына серіктес болуға ең ірі компьютерлік компаниялардың біреуін де қызықтыра алмағаннан кейін Multiflow компаниясын құрды. Алғашқыда Multiflow, Apollo Computer жұмыс станциялары компаниясының бөлімшесі болуы жоспарланған, бірақ ақырында венчурлік капитал іздеді және 1985 жылдың қаңтарында, компанияда 20 шамасында қызметкер болғанда, қаржыландырудың бірінші турында сәтті аяқтады. NCR компьютерлік бөлімшесінің бұрынғы директоры Дональд Э. Экдаль 1985 жылы компанияға бас директор ретінде келді. Multiflow 1987 жылдың басында өзінің алғашқы жұмыс істейтін VLIW мини-суперкомпьютерлерін үш бета-тест орталығына – Grumman Aircraft, Sikorsky Helicopter және Supercomputer Research Center – жеткізді. Trace 14/200 үлгісі 1987 жылдың мамыр айында Калифорния штатының Санта-Клара қаласында өткен суперкомпьютерлер конференциясында көпшілік назарына ұсынылды.
Инновациялық сәулет
Multiflow компаниясының алғашқы компьютерлері Trace 7/200 және Trace 14/200 деп аталды. Компьютерлік модельдегі 7/ саны процессордың әр циклда жеті операцияны іске қоса алатынын көрсетті, бұл 7 32 биттік операциядан және 32 биттік қосымша өрістен тұратын 256 биттік нұсқаудан құралды. Жеті операцияның төртеуі бүтін сан/жад операциялары, екеуі қалқыма нүктелі операциялар және бір тармақталу операциясы болды. 14/ модельдерінде әрбір нұсқаудың саны екі есе көп болғандықтан, 512 биттік нұсқау сөздері қолданылды. Көптеген ғылыми бағытталған процессорлар сияқты, Trace компьютерде де дәстүрлі кэш жады болмады. Multiflow компаниясы бастапқыда 28/ модельін де жариялады, кейіннен олар бірнеше клиенттерге сатылды. 28/ моделінде 1024 биттік нұсқау сөздері болды. Мұндай компьютерлер үшін бағдарламаларды жинақтау революциялық жаңалық болды, себебі бұрын ешбір компьютерде 7/ модельдеріне ұқсас жинақталған ILP болған емес. 28/ жүйелері бұл шектерді академиялық және өндірістік көзқарастардан асырып түсті. 28/ процессорды толық жүктеуге жететін ILP тек бірнеше клиенттік бағдарламаларда болды, бірақ олар іске қосылғанда өнімділік керемет болды, өйткені процессор орташа есеппен барлық 28 операцияны іске қосатын.
Жабдық
Әрбір 7/ процессордың деректер жолы басқару бірлігі тақтасынан, бүтін сандық ALU тақтасынан және қозғалатын нүктелі тақтадан тұрды. 14/ моделі екінші бүтін сандық ALU тақтасын және екінші қозғалатын нүктелі тақтаны қосты. Көптеген жүйелер пайдалануға түспей тұрып, жылдамдатылған үшінші тараптың қозғалатын нүктелі чиптері қолжетімді болды, ал /200 отбасы объектілік коды үйлеспейтін 7/300 және 14/300 модельдерімен алмастырылды, соның ішінде 14/300 компанияның ең танымал моделіне айналды. Шамамен 1988 жылы /100 бастапқы деңгейлі сериясы да ұсынылды, бірақ олар негізінен баяу сағатты /300 жүйелері болды. Барлық процессорлар бүтін сандық ALU және тіркегіштері үшін CMOS қақпалық тізбектерін, үшінші тараптың қозғалатын нүктелі чиптерін және басқару және басқа бөлімдері үшін орташа масштабты интегралдық схемаларды пайдаланып құрастырылды. 1988 жылы компания 14/ моделі екі 7/ моделінің мультипроцессоры ретінде де қолданыла алатын ECL /500 отбасын әзірлеуді бастады, бірақ компания қызметін тоқтатқанға дейін бұл жүйе аяқталған жоқ. Трейс жүйесінің бір мысалы Компьютер тарихы мұражайында сақтауда.
Инновациялық бағдарламалық қамтамасыз ету
Multiflow өзі құрастырған жүйелер үшін бағдарламалық құралдарды да өндірді. Жүйелер Berkeley Unix-те жұмыс істеді. Бәлкім, Multiflow жүйелері жеткізілген кезде, бір уақытта бір операциядан артық нұсқау орындайтын ешбір компьютер компиляцияланған негізгі операциялық жүйені іске қоспаған болар. Дегенмен, Unix операциялық жүйесінің барлық бөліктері мен әдеттегі құралдар компанияның барлық үлгілерінде әдеттегідей компиляцияланды. Компилятор ерекше көзге түсті, себебі Multiflow технологиясын ескеретін болсақ, осыны күтуге болады. Компания Yale-де жасалған сияқты стильде жаңа компилятор құрды, бірақ оны өнеркәсіптік деңгейде күшті етіп, коммерциялық қажеттіліктерге сай мүмкіндіктермен жарақтандырды. Белсенді трассалық кестелеуді іске асырумен қатар, ол сенімділігімен, соңғы үлгідегі оптимизацияны енгізуімен және Multiflow Traces-тің әртүрлі объектілік кодтарымен үйлеспейтін көптеген тіл нұсқаларын бір мезгілде өңдеу қабілетімен танымал болды. (7/X00 коды 14/X00-де дұрыс жұмыс істесе де, архитектураның ерекшелігі оны 7/X00-ге қарағанда жылдам жұмыс істеуі үшін қайта компиляциялауды талап етті.) Компилятор 1985 жылы дұрыс кодты жасады, ал 1987 жылы ILP-нің маңызды көлемін анықтайтын кодты өндірді. 1987 жылдан кейін клиенттер мен болашақ клиенттердің сұранысымен оның дамуы мүмкіндіктер мен функционалдыққа баса назар аударды, бірақ өнімділікті арттыру жұмыстары жалғасты. Компилятор өте сенімді болды және мақсатты жүйеге тәуелсіз түрде ILP-ні анықтауда өте жақсы болды, Multiflow жабылғаннан кейін компилятор көптеген ірі компьютерлік компанияларға лицензияланды. Бұл компаниялар Intel, Hewlett Packard, Digital Equipment Corporation, Fujitsu, Hughes, HAL Computer Systems және Silicon Graphics компанияларын қамтыды. Технологияны лицензиялаған басқа компаниялар: Equator Technologies, Hitachi және NEC. Осы кодтық базадан құрылған компиляторлар 1990 жылдардың ең маңызды суперскалярлық процессорларын жетілдіру және сынақтан өткізу үшін пайдаланылды. Компилятордың ұрпақтары әлі де кеңінен қолданылуда, олар дұрыс кодты жасағаннан кейін 20 жыл өткен соң да (әсіресе Intel icc "Proton" компиляторы және NEC Earth Simulator компиляторы), және жаңа компиляторларды әзірлеу үшін сынақ нысаны ретінде жиі қолданылады. MIT және Вашингтон университеті компиляторды алдыңғы қатарлы зерттеулер үшін алған және қолданған университеттердің қатарында. Multiflow компиляторы C тілінде жазылған. Ол C++ тілінің кең таралған қолданылуына дейін пайда болды (Multiflow тілінің бета-тестілеу ортасы болды). Компиляторды жобалаушылар объектіге бағытталған парадигмаға берілгендіктен, компилятордың құрылымдары мен операцияларын қамтитын ерекше стильге ие болды. Бұл Multiflow таратылғаннан кейін оны қолданған көптеген әзірлеушілер үшін оқу қиындығын тудырды, бірақ компилятор ұсынған амбициялық компиляциялау мен берік инженерияның бірегей үйлесіміне байланысты бұл жақсы инвестиция деп есептелді.
Клиенттер
Multiflow-тың бірнеше сатылымы жаңа VLIW дизайн стилі туралы көбірек білгісі келетін ұйымдарға жіберілді, бірақ көптеген жүйелер өнімдік әзірлеу орталарында модельдеу үшін қолданылды: механикалық, аэродинамикалық, қорғаныс, соқтығысу динамикасы, химиялық және кейбір электрондық салаларда. Клиенттер қатарында ірі қалалық ауа сапасы басқармасынан бастап, ірі тұтыну тауарлары (жуғыш заттар, азық-түлік және тұрмыстық заттар) өндіретін компаниялар, сондай-ақ ауыр өнеркәсіп кәсіпорындары, ғылыми-зерттеу зертханалары мен университеттер болды. 1987 жылы Daimler Benz компаниясының бөлімшесі GEI Rechnersysteme GmbH, басқа мини-суперкомпьютерлік компаниялардың күшті бәсекесіне қарамастан, Германияда Traces таратқысын сәтті бастады. Келесі үш жыл ішінде Multiflow Батыс Еуропаның және Жапонияның көп бөлігінде кеңселер ашты немесе дистрибьюторлар желісін құрды, сондай-ақ АҚШ-тың көптеген ірі қалаларында өкілдіктер ашты.
Көптігінен өтудің соңы
Multiflow компаниясы Digital Equipment Corporation компаниясымен жасалған үлкен мәміле сәтсіз аяқталғаннан кейін, 1990 жылдың 27 наурызында қызметін тоқтатты. Осы кезде директорлар кеңесі Multiflow компаниясын дамыту үшін қажетті қаржыландырудың жеткілікті болу мүмкіндігі компанияның жалғасуын ақтамайтынын анықтады. Multiflow компаниясының сәтсіздігіне жиі "жақсы технология, бірақ нашар маркетинг", "жақсы бағдарламалық жасақтама, бірақ баяу және консервативті аппараттық құралдар", оның инновациялық технологиясының ерекшеліктері, тіпті кеңсесінің шалқақ жерде орналасуы себеп деп айтылады. Бірақ, басты себеп – оның бизнес-жоспары компьютер индустриясындағы күрт өзгерістерге сай келмеді. 1990 жылға қарай, толыққанды, жалпы мақсаттағы компьютер компаниясын құру үшін жүздеген миллион доллар (АҚШ) қажет болды. Алайда, микрореволюция тұрақты түрде жылдамдап, арзандап бара жатқан бәсекелестіктің күшеюін білдірді. Микропроцессорлардың экономикалық артықшылықтары стартаптар үшін қолжетімсіз болды және VLIW технологиясымен үйлеспеді, оған сол кездегі тығыздық деңгейіне қарағанда тым көп кремний қажет болды. (Бірінші VLIW микропроцессоры – бірнеше жылдан кейін шығарылған Philips Life, бүгінгі TriMedia-ның алдағысы болды.) 1980 жылдардың басында Sun және SGI компаниялары құрылғаннан бері, егер үлкен бағдарламалық базасы бар компьютерлерді жасамайынша, ешбір жаңа жалпы мақсаттағы компьютер компаниясы сәттілікке жете алмады, ал 1980 жылдардағы көптеген шағын суперкомпьютерлік стартаптардың ешқайсысы жетістікке қол жеткізбеді.
Корпоративтік мәдениет
Multiflow компаниясында инженерлер, компьютерлік ғалымдар және басқа да компьютер мамандары жұмыс істеді. Оларды жаңа және күрделі технологияның, қиын күрес пен ең біркелкі талантты топта жұмыс істеудің ерекше әлеуметтік тәжірибесінің үйлесімі қызықтырды. Жүйе жаңа болғандықтан, оның инженерлік тұрғыдан сәтті болмайтыны күтілді. Дегенмен, қызметкерлердің ешқайсысы (Экдалдан басқа) бұрын жоғары инженерлік лауазымдарды атқармаса да, Trace жүйелері мен олардың бағдарламалық қамтамасы уақтылы жеткізілді, сенімді болды және уәде етілген көрсеткіштерден асып түсті. Бұл, көбінесе, компанияға тартылған адамдардың жоғары деңгейдегі талантына және бастапқыда қалыптасқан керемет оқу ортасына байланысты болды. Multiflow компаниясы жабылғаннан кейін, оның қызметкерлері индустрияға кеңінен әсер етті. Шамамен 20 адамнан тұратын инженерлер мен ғалымдардың кішкентай ядролық тобы, ірі американдық компьютерлік компанияларда 4 жетекші маман (олардың 2-сі Экерт Мокли сыйлығының иегерлері), бірнеше табысты стартаптардың негізін қалаушылары және ірі компаниялардағы маңызды даму жобаларының жетекшілері болды. Ядролық топтағы жалғыз техникалық емес маман бизнес мектебінен шақырылып, ірі ғылыми-зерттеу зертханасында корпоративтік дамуды басқарды. Multiflow өскен сайын, жоғары талантты адамдарды жұмысқа алу дәстүрін жалғастырды: мысалы, құжаттама жазушы компьютерлік басылымдардағы ең беделді редакторлардың біріне айналды. Multiflow-тың компьютер индустриясына тигізген әсері оның технологиясымен қатар, оның адамдарының еңбегінің нәтижесі болды.