第476章 星河的基石(1 / 2)

北京的春天,风沙伴着杨絮,漫天飞舞。

4月28日一早,吕辰骑着车往中科院计算所赶,今天是星河计划的全体会议。

车轮碾过,发出轻微的沙沙声。

他把车骑得飞快,赶到计算所的时候,已经八点半。

把车停好,掏出证件递给卫兵检查,进入计算所方正、敦实的主楼,顺着走廊往里走。

会议室在二楼,推开门的一瞬,他心里微微一惊。

百十平米的房间塞得满满当当,长条桌摆成回字形,桌边坐着的人一个挨一个,后面靠墙还站着一排。

桌上摊着图纸、笔记本、搪瓷缸子,烟雾缭绕,像一锅烧开的水。

红星所集成电路实验室的人坐在回字形靠里的位置。

宋颜教授面前放着一个木盒子,盒子里码着一摞图纸,谢凯坐在他后面,正低头翻着什么。

吕辰来到谢凯旁边坐下。

环视一圈,主席台只有一排,中间坐着首长,老神在在地靠在椅子上,手里转着一支烟,左右坐着刘星海教授、钱先生、王先生、夏先生等人。

其他三面,理论组、材料组、化学组、机械组、光刻组、存储组……,二十七个水牌一个不少,各组代表全部到齐。

每个人都坐得笔直,面前放着一个军绿色的文件夹。

除了这些水牌,还有第五、第六研究院、第二十一训练基地、卫星院的水牌。

后排坐着些穿军装的人,肩章上星星杠杠各不相同。

吕辰刚坐下不久,刘星海教授就开始敲桌子。

刘教授今天穿得正式,深灰色的中山装,扣子扣得整整齐齐。

他等会议室安静下来,拿出一个黑色的硬皮本,直接翻开。

“星河计划第三次全体会议,现在开始。”

他顿了顿,目光扫过在场的每一个人。

“借百工联席会议的时机,把大家留下来,一起开展昆仑工程的全系统技术协调与瓶颈攻坚。昆仑工程立项,到现在一年整。一年时间,各组都有进展,也都有问题。今天不唱赞歌,只谈困难。一个一个组过,把家底盘清楚,把问题摆出来,然后想办法。”

他合上本子,看向宋颜:“设计组,先说。”

宋颜站起来,打开木盒子,拿出一摞图纸,一张一张摊开在桌上。

“昆仑工程核心芯片组的设计进度,我汇报一下。”

他展示了一张简单的架构图,一个主控制核心,旁边连着七个方块,方块

“总体方案已经冻结。控制核心,代号KL-01,采用上次会议确定的‘双核心’冗余架构。一个主计算核,一个辅容错核。”

他指着纸上的那两个方块。

“主核负责取指令、译码、发射。辅核负责指令预取和结果校验。两个核跑同样的指令流,辅核的结果和主核比对,不一致就触发中断,重新执行。”

“设计团队正在用标准单元库绘制微程序控制器的逻辑图。目前完成了百分之七十。最大的难点在于:怎么让辅核在不拖慢主核的前提下,完成指令预取和校验。”

理论组的陈教授举手:“预取和校验,理论上会有延迟,这个延迟怎么处理?”

宋颜点点头:“我们做了两级缓冲。主核取指令的时候,辅核同时从指令缓存里预取下一条。主核执行的时候,辅核校验上一条。流水作业,理论上能把延迟消化掉。”

陈教授追问:“如果校验发现错误呢?已经执行完了。”

“触发中断,回滚。”宋颜说,“回滚到上一个校验点。这需要硬件支持,我们在微程序里设计了三个保存点。代价是芯片面积增加了15%。”

陈教授点点头,没再问。

宋颜继续往下讲:“运算核心两组,每组从KL-PE1到KL-PE7,七块并行运算板的核心芯片。支持单指令多数据的向量操作。”

他指着纸上的那七个方块:“设计组正在攻克加法器、乘法器的流水线并行难题。目前的进度是,定点运算部分已经完成逻辑设计。16位,加减乘除都能跑。”

他顿了顿,语气低下来:“浮点运算单元被暂时搁置了。”

“原因很简单:晶体管数量不够。一个浮点单元需要的门电路,是定点运算的三倍。我们的五微米工艺,做不出来。硬做,芯片面积太大,良率没法保证。”

“所以现在的方案是:硬件只做定点,浮点运算用软件模拟。”

他放下图纸:“因此我建议,由理论组牵头,编一个浮点运算子程序库。机器跑浮点的时候,调子程序,用整数运算拼出来。”

夏先生提问:“软件模拟浮点,速度能跟上吗?”

宋颜很坦白:“跟不上。慢一个数量级。但至少能让机器算浮点。等下一代两微米工艺出来,浮点单元就可以硬件化了。”

夏先生点点头,没再问。

宋颜又拿起一沓图纸,举起来让台下的人看。

“这是运算板的逻辑图。一块板子上,有四十到六十块不同功能的芯片。累加器、乘法器、寄存器堆、数据选择器、地址译码器……拼在一起,才能组成一个运算核心。”

他把图纸放下,声音沉下来:“这就是我们现在面临的最大困难——规模爆炸。”

他开始算账:“红星二号,用了四块芯片。昆仑机,要用上千块。从几十块到上千块,不是简单的数量增加,是复杂度的几何级数上升。”

他顿了顿,环顾四周,目光从一张张脸上扫过:“标准单元库刚建立不久,自动布局布线还在理论阶段。我们现在画版图,主要还是靠手。一个人画一块芯片,四十到六十个单元,画一个月。”

他伸出手指,在空气中点了点:“一千块芯片,那就意味着,八百三十三个人,不吃不喝,画上整整一个月。而且,这还不能画错一笔。”

台下有人轻轻吸了口气。

宋颜继续说:“电路仿真也跟不上。现在只能跑几个简单的输入组合,验证基本功能。复杂工况下的可靠性,电压波动、温度变化、信号串扰,没法仿真。只能靠流片,测试,改版。流一次片,两个月。改一次版,一个月。这个循环,太慢了。”

他把图纸放下:“设计组的汇报就这些。”

刘星海点点头,看向理论组的方向。

陈教授站起来,说话干脆,没有多余的字:“理论组汇报,昆仑向量计算机的指令集系统,初步定稿了。”

他展开细说:“基于双核心的构想,我们建立了冗余校验与数据预取的数学模型。理论上,只要辅核的速度不低于主核的百分之八十,校验延迟就能被流水作业消化。”

他从公文包里拿出一本册子,厚厚的一沓,蓝皮,上面印着几个字:《昆仑机逻辑设计原理手册》。

他把册子举起来:“这是理论组一年的成果。把单指令多数据的架构,细化为可操作的逻辑门级描述。设计组画图的时候,遇到不确定的地方,翻这本手册,就能找到答案。”

他把册子放在桌上,又拿出一张纸。

“还有一个问题——主核与辅核之间的数据竞争,理论上解决了。”他指着那张纸上的公式,“我们定义了一套握手机制,保证两个核在同一时刻不会同时写同一个寄存器。代价是牺牲了一点速度,但保证了正确性。”

众人听得频频点头。

陈教授汇报完,化学组汇报。

有机所的郑教授站起来,他说话慢条斯理,但内容扎实。

“段教授有事不能参会,委托我代表化学组汇报。上海试剂总厂联合感光所,已研发出环化橡胶-双叠氮体系负性光刻胶。实验室数据,分辨率达到两微米。”

台下有人轻轻吸了一口气。

郑教授点点头,确认这个数字的真实性,声音提高了一些:“进口胶的依赖问题,解决了。”

他顿了顿,又说:“超纯试剂也有进展。氢氟酸、硝酸缓冲液,完成金属氧化物半导体级制备。金属离子含量控制在十ppb以下。电子级丙酮、乙醇,也跑通了工艺。”

包康建教授代表机械组汇报,他直接宣布两个重大成果:“精密传动方面,磁悬浮分子泵原型机交付了。用在光刻机真空系统上,抽速达标,振动在允许范围内。”

“第二代光刻机的工作台,正在集成高频脉冲电机和压电陶瓷微位移器。实验室数据,有望实现零点一微米级的步进精度。”

零点一微米。吕辰在心里默默念了一遍这个数字——这可是硬碰硬磕出来的。两微米工艺,稳了。

陈光远代表光刻组发言,他开门见山:“6305厂良率稳定在35%以上。目前正在进行GCA-201CGS的工件台升级,实现自动定位和曝光。一个月内可改造完成,良率有望突破70%,产能翻10倍。”

他顿了顿:“第二代光刻机,选择扫描式投影光刻方案。镜组设计完成了,长春光机所那边,已经在磨镜头。难点是深紫外光源的稳流电源。”

王先生接过话:“光远说的不错。我补充一下:深紫外光源的汞灯需要极其稳定的电流。电流波动一毫安,光强就漂移,曝光量就不准。我们试了三种方案,目前最好的,是西军电帮忙设计的恒流源,稳流精度千分之一。”

存储组的代表是生面孔,一个戴眼镜的中年人。

他说话带着点南方口音:“二维卡系统读卡机,已经从样机升级为工业化标准机型。误码率降到十的负六次方。昆仑机将采用它作为程序输入介质。”

他顿了顿,语气变得凝重:“针对昆仑机所需的高速暂存,我们认为,探索磁芯存储器的微型化已无意义。不在于技术突破难度,主要在于:磁芯绕不开手工穿线工艺。”

他拿出两本笔记本,翻开一本:“未来的计算机,必定是高度依赖存储的。各种控制数据、微程序,甚至有一天,如果我们利用标准单元库辅助设计电路,那么它的管理程序将是超大体量。更不用说全国户籍数据、银行数据这样的大数据管理……”

他抬起头,看着众人:“一个熟练工人,一天能穿二十个磁芯。一个像样的存储器,需要多少?几千个?几万个?那得多少人?”

会议室里安静下来。

吕辰能想象那个场景,放大镜,镊子,头发丝一样细的铜线,一个一个穿过那个小小的磁环。

后世那些高速缓存,任何一块拿出来,靠手工穿线,不知道穿到猴年马月。

存储组的代表继续道:“因此我们建议:采用集成电路实现昆仑机所需的高速暂存。”

他翻开另一个本子:“外围的大容量存储介质,我们结合磁带存储和高速磁盘存储。磁带技术基本拿来能用,但只能顺序读取,调用麻烦。因此加上高速磁盘存储,磁带里面的数据读取出来,存在磁盘里,给高速暂存调用、计算。目前正全力攻关磁头技术。”

接下来是计量与时钟组。

秦世襄展示了一个烟盒大小的东西——银白色的金属外壳,上面接着几根线。