マルチフロー

Multiflow Computer, Inc.は、1984 年 4 月に米国コネチカット州ニューヘイブン近郊で設立され、 VLIW設計スタイルを具体化したミニスーパーコンピュータのハードウェアとソフトウェアの製造販売会社でした。デラウェア州で設立された Multiflow は、米国、ヨーロッパ、日本で約 125 台の VLIW ミニスーパーコンピュータを販売した後、1990 年 3 月に事業を終了しました。

Multiflow の商業的成功は小規模で短命でしたが、その技術的成功と、その技術および人材の普及は、コンピュータ サイエンスとコンピュータ業界の将来に大きな影響を与えました。Multiflow のコンピュータは、従来のコンピュータのように広く販売、プログラミング、使用される、おそらくこれまでで最も斬新なものでした。(他の斬新なコンピュータは、斬新なプログラミングを必要とするか、既存のコンピュータを超える段階的なステップを踏むものでした。)

Multiflow は、商業的にはそれほど成功しなかった接続型 VLIW ミニスーパーコンピュータ会社Cydromeとともに、VLIW 設計スタイルが実用的であることを実証しました。これは多くの人々にとって驚くべき結論でした。VLIW は依然として議論の余地はあるものの、それ以来高性能 組み込みシステムで大きな力を発揮し、汎用コンピューティングでも徐々に受け入れられつつあります。

VLIW (Very Long Instruction Word、超長命令語) 設計スタイルは、1979 年から 1981 年にかけて、イェール大学のコンピューター サイエンス教授であったJoseph A. (Josh) Fisher 氏によって初めて提案されました。VLIW は、Fisher 氏が 1978 年にニューヨーク大学クーラント数学研究所の大学院生として開発した、トレース スケジューリングと呼ばれるコンパイラスケジューリング手法に触発されて考案されました。トレース スケジューリングは、これまでのどのコンパイラ手法とも異なり、面倒な手作業によるコーディングを行わなくても、通常のコンピューター プログラムで大量の命令レベルの並列処理(ILP) を実現しました。これは、コンパイラが ILP を検出して指定できるプロセッサの実用性を示唆していました。

VLIW は、後にスーパースカラー制御ハードウェアと呼ばれるものを使用した場合では非現実的であった程度まで ILP を活用した汎用命令レベル並列プロセッサを構築する方法としてフィッシャーによって提唱されました。代わりに、コンパイラは、長い命令または同様のメカニズムによって命令されたハードウェアによって ILP がほぼロックステップで実行されるように事前に調整できます。以前にもかなりの量の ILP を達成したプロセッサはありましたが、それらはすべてユーザーが苦労して手作業で並列化したコードやライブラリ ルーチンに依存していたため、汎用コンピュータではなく、VLIWパラダイムに適合しませんでした。

トレース スケジューリングの実用性は、イェール大学でフィッシャーと彼の大学院生 3 人、ジョン ラッテンバーグ、アレクサンドル ニコラウ、そしてジョン エリスによって構築されたコンパイラによって実証されました。ジョン エリスによるコンパイラに関する博士論文は、 1985 年にACM博士論文賞を受賞しました。コンパイルの進歩に勇気づけられたフィッシャーのグループは、ELI (Enormously Long Instructions) プロジェクトと呼ばれるアーキテクチャとハードウェアの設計に着手しました。

ELI は、512 ビットの命令語を持ち、1 サイクルあたり 10 ～ 30 のRISC操作を開始する予定だったが、結局構築されなかった。代わりに、ELI ハードウェア プロジェクトを主導した Fisher、Ruttenberg、John O'Donnell は、主流のコンピュータ企業が ELI プロジェクトへのパートナーとして興味を示さなかったため、1984 年に Multiflow を設立した。当初、Multiflow はワークステーション企業Apollo Computerの一部門になる予定だったが、最終的にはベンチャー キャピタルからの資金提供を求め、1985 年 1 月に最初の資金調達ラウンドを終了した。このとき、同社にはすでに約 20 人の従業員がいた。NCR コンピュータ部門の元責任者である Donald E. Eckdahl が1985年にCEOとして同社に加わった。

Multiflow は、1987 年初頭に、グラマン エアクラフト、シコルスキー ヘリコプター、スーパーコンピュータ研究センターの 3 つのベータ サイトに最初の実用的な VLIW ミニスーパーコンピュータを納品しました。Trace 14/200 は、1987 年 5 月にカリフォルニア州サンタクララで開催されたスーパーコンピューティング カンファレンスで一般公開されました。

Multiflow の最初のコンピュータは、Trace 7/200 および Trace 14/200 と呼ばれていました。コンピュータ モデル番号の 7/ は、プロセッサが 7 つの 32 ビット操作と 32 ビットのユーティリティ フィールドで構成される 256 ビット長の命令を使用して、サイクルごとに 7 つの操作を開始できることを意味していました。7 つの操作は、4 つの整数/メモリ、2 つの浮動小数点、および分岐でした。14/ モデルでは、各命令が 2 倍になったため、命令ワードは 512 ビット長になりました。当時の多くの科学指向プロセッサと同様に、Trace には従来のキャッシュ メモリがありませんでした。

Multiflow 社は当初 28/ モデルも発表し、最終的には少数の顧客に製造され販売されました。28/ には 1024 ビットの命令語がありました。このようなコンピュータ用に通常のプログラムをコンパイルすることは間違いなく革命的でした。以前のコンピュータでは 7/ モデルのようなコンパイル済み ILP さえ提供されていなかったからです。28/ システムは、学術的または産業的概念をはるかに超えてこれらの限界を押し広げました。28/ をビジー状態にするのに十分な ILP を含む顧客プログラムはわずかでしたが、その場合のパフォーマンスは驚異的でした。なぜなら、平均してプロセッサはほぼすべての 28 個の操作を開始するからです。

各 7/ プロセッサ データパスは、制御ユニット ボード、整数 ALU ボード、および浮動小数点ボードで構成されていました。14/ では、2 つ目の整数 ALU ボードと 2 つ目の浮動小数点ボードが追加されました。多くのシステムが市場に出回るようになる前に、より高速なサード パーティの浮動小数点チップが利用可能になり、/200 ファミリはオブジェクト コード非互換の 7/300 および 14/300 に置き換えられ、14/300 が同社の圧倒的に人気のあるモデルになりました。1988 年頃には、/100 エントリ レベル シリーズも導入されましたが、これらは基本的にクロックが遅い /300 システムでした。すべてのプロセッサは、整数ALUとレジスタにはCMOS ゲート アレイ、サード パーティの浮動小数点チップ、および制御およびその他の部分に中規模集積回路を使用して構築されました。

1988 年に同社は、 2 つの 7/ モデルのマルチプロセッサとしても使用できる 14/ を搭載したECL /500 ファミリの開発を開始しましたが、そのシステムは同社が事業を停止する前に完成しませんでした。

Trace システムの一例は、コンピュータ歴史博物館に保管されています。

Multiflow 社は、自社で構築したシステム用のソフトウェア ツールも製造していました。このシステムではBerkeley Unix が稼働していました。おそらく、Multiflow システムが納品された当時、一度に 1 つの操作よりも長い命令を発行するコンピュータで、コンパイル済みの主流のオペレーティング システムを実行したことはなかったでしょう。しかし、Unix オペレーティング システム全体と通常のツールは、通常の部分がコンパイルされた状態で、同社のすべてのモデルで稼働しました。

コンパイラは、Multiflow のテクノロジを考えれば当然のことながら、特に注目に値するものでした。同社は、エール大学で開発されたものと似たスタイルで、業務用に強く、商業的に必要な多くの機能を組み込んだ新しいコンパイラを構築しました。積極的なトレース スケジューリングの実装に加えて、信頼性、最先端の最適化の組み込み、およびさまざまな言語バリアントと Multiflow トレースのさまざまなオブジェクト コード非互換モデルを同時に処理する機能で知られていました。(7/X00 のコードは 14/X00 で正しく実行できましたが、アーキテクチャの性質上、7/ よりも高速に実行するには再コンパイルする必要がありました。)

コンパイラは 1985 年までに正しいコードを生成し、1987 年までにかなりの量の ILP を検出するコードを生成するようになりました。1987 年以降、顧客や見込み客からの圧力により、その開発では機能と機能性が重視されましたが、パフォーマンス重視の改善は継続されました。

このコンパイラは非常に堅牢で、対象システムから独立して ILP を公開するのに非常に優れていたため、Multiflow が閉鎖された後、このコンパイラは大手コンピュータ企業の多くによってライセンス供与されました。これには、Intel、Hewlett-Packard、Digital Equipment Corporation、Fujitsu、Hughes、HAL Computer Systems、Silicon Graphicsなどが含まれると報告されています。このテクノロジのライセンス供与を受けたことが知られている他の企業には、 Equator Technologies 、Hitachi、NECなどがあります。このコード ベースから構築されたコンパイラは、 1990 年代の最も重要なスーパースカラ プロセッサの高度な開発とベンチマークレポートに使用されました。このコンパイラの子孫は、最初に正しいコードを生成し始めてから 20 年経った後も広く使用されており (特に、 Intel の icc "Proton" コンパイラと NEC Earth Simulator コンパイラ)、新しいコンパイラ開発のベンチマーク ターゲットとしてよく使用されています。MITとワシントン大学は、高度な研究目的でこのコンパイラを受け取って使用した大学の一部です。

Multiflow コンパイラはCで書かれていました。これはC++が普及する前のことでした(Multiflow は言語のベータ版でした)。しかし、コンパイラの設計者はオブジェクト指向パラダイムを強く信じており、コンパイラは構造と操作をカプセル化するかなり特異なスタイルでした。このため、Multiflow の廃止後にそれを使用した多くの開発者にとって学習曲線は急峻なものとなりましたが、コンパイラが提供する野心的なコンパイルと堅実なエンジニアリングのユニークな組み合わせのため、通常は良い投資と見なされました。

Multiflow の売上の一部は、新しい VLIW 設計スタイルについてさらに学びたい組織に提供されましたが、ほとんどのシステムは、機械、空気力学、防衛、衝突力学、化学、および一部の電子工学など、製品開発環境におけるシミュレーションに使用されました。顧客は、大都市の大気質委員会から大手消費者向け洗剤、食品、雑貨会社まで多岐にわたり、予想通り重工業会社、研究機関、大学もありました。1987 年、ダイムラー ベンツの一部門である GEI Rechnersysteme GmbH は、他のミニスーパーコンピュータ会社との激しい競争にもかかわらず、ドイツで Traces の販売を開始し、大きな成功を収めました。その後 3 年間で、Multiflow は西ヨーロッパのほとんどの国と日本にオフィスまたは販売代理店を開設し、米国の多くの大都市圏にもオフィスを開設しました。

マルチフローは、デジタル イクイップメント コーポレーションとの大型取引が決裂した 2 日後の 1990 年 3 月 27 日に業務を終了しました。その時点で、取締役会は、マルチフローを満期に導くために必要な金額の追加資金調達が成功する見込みがあまりにも低く、会社の存続を正当化できないと判断しました。マルチフローの失敗は、逸話的に「技術は良いがマーケティングが悪い」、「ソフトウェアは良いがハードウェアが遅く保守的」、革新的な技術の特性、または本社が孤立した場所にあることなど、さまざまな理由で非難されることがよくあります。より可能性の高い原因は、そのビジネス プランがコンピュータ業界の大きな変化に対応できなかったことです。本格的な汎用コンピュータ会社を構築するには、1990 年までに数億ドル (米国) が必要と思われました。しかし、キラー マイクロ革命により、より高速で安価な競争が着実に進むことが予想されました。マイクロプロセッサ固有の経済性は、一般的に新興企業には手の届かないものであり、当時の密度ではシリコンが多すぎる VLIW とは互換性がありませんでした。(最初の VLIW マイクロプロセッサは、数年後に発表された今日のTriMediaの先祖であるPhilips Life でした。) 1980 年代初頭のSunとSGIの設立以来、既存の大規模なソフトウェア ベースがあるコンピュータを構築せずに成功した新しい汎用コンピュータ企業は存在せず、1980 年代の多くのミニスーパーコンピュータの新興企業も結局は成功しませんでした。

Multiflow には、斬新でやりがいのある技術、困難な戦い、そして、おそらくこれまでで最も才能に恵まれたグループで働くという素晴らしい社会経験の組み合わせに惹かれたエンジニア、コンピューター科学者、その他のコンピューター専門家が勤務していました。このシステムは非常に斬新だったため、そのエンジニアリングは失敗するだろうと広く予想されていました。それにもかかわらず、従業員の誰も (Eckdahl を除いて) 上級エンジニア職に就いたことがなかったにもかかわらず、Trace システムとそのソフトウェアは時間どおりに納品され、堅牢で、約束されたパフォーマンスを上回りました。これは主に、この会社に惹かれた人々の才能レベルと、最初から素晴らしい学習環境だったことによるものです。

Multiflow の閉鎖後、同社の従業員は業界に幅広い影響を与えました。約 20 名のエンジニアと科学者からなる小規模なコア グループからは、米国の大手コンピュータ企業で 4 人のフェロー (うち 2 人はエッカート モークリー賞受賞者)、成功したスタートアップ企業の創設者、大企業での主要な開発活動のリーダーが輩出されました。コア グループで唯一非技術者だったビジネス スクール出身者は、大手研究機関で企業開発を率いました。Multiflow は成長を続け、非常に優秀な人材を採用するという伝統を守りました。たとえば、ドキュメント作成者はコンピュータ出版業界で最も影響力のある編​​集者の 1 人になりました。Multiflow がコンピュータ業界に与えた影響は、その技術だけでなく、人材に大きく影響しました。

• マルチフローの歴史に関する本
• VLIW スーパーコンピュータのアーキテクチャと実装
• トレーススケジューリングコンパイラのVLIWアーキテクチャ
• マルチフロートレーススケジューリングコンパイラ
• マルチフロー関連のコンテンツが豊富な組み込み/VLIWの本
• 超長命令語アーキテクチャと ELI-512
• 並列処理: 賢いコンパイラと愚かなマシン
• Bulldog: vliw アーキテクチャ用コンパイラ