周一,吕辰到计算机所领取了任务。
同时提交了芯片的设计方案,经过理论组的研究讨论,编程机最终采用了五芯片架构,通过总线连接,总线协议完全遵循昆仑工程的规则。
控制核心单独一块芯片,负责取指令、译码、执行控制流,是整个系统的大脑。
单独放一块芯片,可以集中优化控制逻辑,不受其他功能干扰。
运算核心又是一块芯片,加减乘除、逻辑运算都在这里完成。
与控制核心分离,让运算单元“专芯专用”,提高效率。
吕辰觉得这有点CPU中“ALU独立”的雏形了。
键盘输入管理用一块芯片,实行 I/O分离。
这个能理解,键盘扫描是典型的“慢速外设”,需要不断轮询或中断。
单独用一块芯片处理,可以让控制核心不用被键盘拖累。
输出和显示管理一块,让显示驱动独立。
荧光管阵列需要动态扫描刷新,占用的时间和逻辑不少。
单独一块芯片处理显示,符合“外设卸载”的工程原则。
最后是实行存储分离,因此暂存存储器是块独立的芯片。
这个年代毕竟寄存器数量有限,需要一个专门的“暂存区”来放中间数据。
用一块芯片做SRAM阵列,比用寄存器堆划算得多。
这个方案的妙处有三。
首先就是模块化设计,让芯片各司其职,五块芯片通过数据总线、地址总线、控制总线连接,形成一个完整的微型计算机系统。
控制核心是“大脑”,运算核心是“算盘”,键盘和显示是“手脚”,暂存是“草稿纸”。
分工清晰,逻辑严密。
其次是降低了单芯片复杂度,提升良率。
在当前五微米工艺下,做一块大芯片的良率可能只有20%,但做五块小芯片,每块良率能做到70%以上,五块拼起来的总成本反而更低。
最后就是为后续的升级留下了余地。
以后工艺进步了,可以把控制核心和运算核心集成到一块芯片上,但键盘和显示芯片可以继续用老的,暂存芯片可以换容量更大的。
模块化设计的可扩展性,就这样埋下了。
从计算所回来之后,吕辰直接把钱兰和诸葛彪请到办公室。
“任务下来了,编程机正式立项。咱们得把这五块芯片的事定下来。”
钱兰抬起头:“五块?”
“对。”吕辰从包里拿出设计任务,放在桌上,“控制核心一块,运算核心一块,键盘输入管理一块,输出显示管理一块,再加上存储芯片一块。一共五块。”
诸葛彪凑过来看了一眼:“控制核心和运算核心分开?那数据怎么传?”
“总线。数据总线、地址总线、控制总线。控制核心发指令,运算核心算数,键盘和显示各管各的,暂存数据放在存储芯片里。这个是昆仑工程定义的,完全遵循就好。”
钱兰翻了翻任务表,眉头微皱:“存储芯片放在存储组做,我还是不放心。”
吕辰看着她:“你的意思是?”
钱兰斟酌着说:“这五块芯片,控制核心、运算核心、键盘、显示,这四块咱们自己设计,自己流片。但存储芯片靠别人给。万一他们那边卡了壳……”
诸葛彪若有所思:“有道理。备份一下?”
钱兰点点头:“我想亲自带人设计一块存储芯片。哪怕容量小一点,速度慢一点,只要能用,咱们手里就有个底牌。存储组那边做出来了,咱们用他们的;做不出来,咱们自己顶上。”
吕辰笑道:“钱师姐,你这是要把自己累死。”
钱兰道:“累不死,第八组30个人呢,分一两个人给我就行。”
吕辰点点头:“那咱们先把分工定下来。控制核心我来牵头,运算核心和键盘输入管理彪子你来,钱师姐你负责输出显示管理和暂存。”
诸葛彪把烟掐了:“行,运算核心和键盘输入都只需要在红星二号上扩展,相对轻松。”
钱兰也点点头:“存储芯片和显示驱动,两边不冲突。显示驱动相对简单,主要是字符发生器和扫描刷新,我带着人做就行。”
三个人又讨论了半天,把每块芯片的基本功能、接口定义、需要用到哪些标准单元,一项一项列了出来。
中午吃完饭回来,三人直奔第八组。
第八组的办公室,已经坐满了人。
三十来个年轻人,有趴在桌上画图的,有围在一起讨论的,有几个正对着黑板上的公式发呆。
靠窗的一张桌子旁边,坐着一个戴眼镜的年轻人,头发梳得一丝不苟,正低头看着什么。
听见脚步声,他抬起头,看见吕辰,站起来笑了笑。
“彪子、兰姐、吕辰,你们来了?”
这是曾祺,比吕辰大两届的师兄,北大数学系的,是星河计划尖兵组的元老,也是第八组有组长。
话不多,但脑子特别清楚,逻辑性强,带队伍也有一套。
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