Многие слышали о мультиклеточной архитектуре, процессорах и даже первых устройствах на них. Особенно продвинутые пользователи опробовали свои алгоритмы. Были проведены первые простые тесты производительности, а также пользователь Barsmonster, вытравил кристалл процессора Р1. Сейчас уже проходит первые проверки процессор R1 и скоро будет доступен всем. Но ответ на вопрос о том, как работает мультиклеточная архитектура и в чём её отличие, знают не все. Попытаемся сейчас ввести в курс дела.

     Время идёт, и мультиклеточный процессор продолжает расти, развиваться. Пока, правда, не размножается, и состоит всего из 4-х клеток, но это все у него впереди. В данной статье попытаюсь описать основные особенности нового процессора Мультиклет R1, его характеристики и функционал, а также сравнить процессор нового поколения с родоначальником династии — процессором Мультиклет P1.
     Кратко пробежимся по историческим моментам выпуска процессоров, заглянем ненадолго в теоретические основы работы наших процессоров, обратим внимание на особенности нового процессора и его основные возможности, сравним процессоры P1 и R1, покажем прототип первого продукта на R1, и в завершении сделаем небольшой анонс.


Рис 1. Кремниевая пластина процессоров R1

Камнем преткновения для фон Неймановской архитектуры является работа с массивом данных: проверка значений, суммирование, произведение элементов. Данное действие требует организации цикла от первого элемента до последнего. В любом цикле обязательно присутствуют накладные расходы: вычисление адреса следующего элемента, изменение и проверка счётчика. Кроме того, если архитектура процессора не поддерживает циклы на микропрограммном уровне, то приходится каждую команду цикла считывать из памяти или кэша, декодировать и выполнять. КПД такого процесса может быть довольно низким. Единственный плюс — это длина кода программы. Всего несколько байт для любого размера массива.

Для процессоров, работающих с векторами, накладные расходы ниже. Количество циклов уменьшается в N раз, где N — количество одновременно обрабатываемых элементов массива. Однако, проблему это не снимает. Да ещё добавим расходы на границу массива, если число элементов не укладывается целое число раз в вектор процессора.

Пытливый читатель наверняка уже знаком с принципиально новой архитектурой процессоров — мультиклеточной; а если не знает, сможет бегло ознакомиться в нашей статье. Архитектура настолько непохожа на традиционные, что создание компилятора привычных языков программирования становится проблемой, с которой разработчики безуспешно борются многие годы.

Немного истории

С начала основания компании "Мультиклет" в 2010 велась разработка нескольких типов компиляторов для мультиклеточной архитектуры:

1. С первым процессором Multiclet P1 в 2012 году был разработан в составе программного обеспечения компилятор С89 на базе LCC. Одновременно велась разработка первого варианта собственного компилятора, приостановленная ввиду изначально сложного нереализуемого замысла.
   Как уже неоднократно указывалось во многих статьях на данную тему, а также признавалось самими разработчиками компании, компилятор на базе LCC имеет ряд существенных недостатков: поддержка лишь языка С89, отсутствие каких-либо оптимизаций.
   Впоследствии данный компилятор был адаптирован для поддержки нового процессора Multiclet R1 (2015 г.), система команд которого была значительно расширена, но компилятор этого не учитывал.
   Принимая во внимание эти недостатки, руководство компании в 2012 году собрало группу программистов, которым была поставлена задача разработать новый компилятор С99, лишённый указанных недостатков.

В разговорах о мультиклеточной архитектуре ранее часто обсуждалась её применимость к той или иной задаче в контексте количества присутствующего в ней естественного параллелизма. Так, при выполнении различных бенчмарков, в частности, CoreMark, велась речь о несоответствии таких программ мультиклеточной архитектуре, ввиду достаточно жесткой последовательности алгоритма, не позволяющего клеткам внутри группы извлекать достаточное количество параллельно исполняемых в ходе работы команд. В данной статье мы оценим мультиклеты в более показательных условиях — при помощи бенчмарка WhetStone.