显示控制芯片的设计刚告一段落，宋颜教授就把一沓资料放在吕辰桌上。
“工业计算机的总体架构你来定。”
吕辰翻开资料，第一页就是赵老师写的需求报告，标题用红笔打了三个感叹号，字迹潦草但力道很重。
往下翻，是赵老师手绘的一张表格，列着这130多条产线的类型。
轧钢线、热处理线、锻造线、轴承线、管材线……
每一条的控制逻辑都不一样，每一条都要重新设计电路、重新画版图、重新流片。
130条产线，都需要定制控制柜，集成电路实验室压力很大！！！
需要最后得出结论：工业计算机设计，迫在眉眉睫！
吕辰把资料合上，靠在椅背上。
这不是130条产线的问题，这是工业化的根本矛盾，生产的需求是无限的，但定制的能力是有限的。
如果不解决这个矛盾，集成电路实验室就算再扩大十倍，也永远追不上。
他拿起笔，在稿纸上写下第一行字：我们到底要解决什么问题？
写了一天，又改了一天，查缺补漏又一天。
第四天早上，他拿着写好的方案，来到大会议室。
方案论证在这里进行。
长条桌摆成教室状，桌上放着一个个搪瓷缸和烟灰缸，缸子里泡着茶，茶叶梗浮在水面上，散发出一股茉莉花香。
来的人不少，林林总总六七十人。
刘星海教授等各中心、实验室负责人坐在前排，前面或摊着图纸，或摆着笔记本。
李怀德也来了，坐在刘星海旁边，手里夹着一支烟，正跟旁边的周主任低声说话。
吕辰拿出几张手绘的图纸，磁铁吸在黑板上。
他敲了敲黑板，会议室里安静下来。
“今天要讨论的，是工业控制计算机的总体架构。”
他转过身，在黑板上写了几个大字：我们到底要解决什么问题？
“在讲架构之前，我想先把这个根本问题说清楚。架构是手段，解决问题才是目的。如果我们连问题都没想清楚，架构设计得再漂亮，也是空中楼阁。”
他看向赵老师：“赵老师，您那份需求报告，我看了三遍。您说‘130条产线，每一条都要定制控制柜，集成电路实验室累死也做不完’。”
赵老师点点头，没说话。
“所以，我们要做的，是一台通用的机器。插不同的卡、跑不同的程序，就能控制不同的产线。不需要每次重新设计电路、重新画版图、重新流片。硬件是标准的，软件是定制的。”
他在黑板上画了一个简单的框图，一个方方正正的机柜，旁边画了几张卡片，卡片上写着“轧钢线”“热处理线”“锻造线”。
“这就是工业控制计算机的核心价值。”
他顿了顿，转过身，在黑板上写了三个词：眼前、中期、长期。
“但我把这个问题拆成了三层。光解决眼前的问题，不够。”
他指着“眼前”两个字。
“眼前的问题是什么？集成电路实验室产能不够，定制周期太长。一条产线等几个月，工人等不起，生产等不起。这是火烧眉毛的事，必须解决。”
他的手指移到“中期”。
“中期的问题是什么？产线还在增加。今年130条，明年可能是200条，后年可能是300条。靠手工定制，永远跟不上。不是我们不够努力，是这个模式本身就有上限。一个人一天画24小时的图，也就画那么多。一千个人画图，管理成本就上来了。这条路，走到头也追不上工业化的需求。”
他放下手，转过身看着所有人。
“长期的问题呢？”
他在黑板上写下四个字：工业控制。
“工业控制的本质是什么？不是做一台机器，不是写一段程序。是建立一套体系，一套让全国工厂都能自己解决问题、不用依赖少数专家的体系。”
他转过身：“如果我们只做一台机器，那这台机器再好，也只能管一条线。如果我们做一套体系，那这套体系就能管一千条线、一万条线。这才是工业控制计算机真正的价值。”
会议室里安静了几秒。
刘星海摘下眼镜擦了擦，又戴上，没说话，但嘴角微微动了一下。
李怀德把烟掐灭，靠在椅背上，若有所思。
赵老师开口了：“吕辰，你说的这些，我同意。但体系不是喊出来的，是设计出来的。你的架构，到底怎么支撑这个体系？”
吕辰点点头，转身在黑板上画了一个更大的图。
“好，那我来讲架构。”
他在黑板上画了五个方块，从上到下排列，每个方块旁边写着名字。
“我的设计思路，延续了之前编程机的模块化、总线化、标准化思路。但工业控制计算机和编程机不一样。编程机是给工程师用的，工业控制计算机是给生产线用的。所以，要在之前的基础上，做针对性强化。”
他在第一个方块旁边写下‘模块化’三字。
“模块化要做到骨头里。不是‘分几个模块’就完了，而是每一块板卡都能独立更换、独立升级。中央处理器板坏了，换中央处理器板；I/O板坏了，换I/O板。不用整机拆下来，不用等厂家派人来修。厂里的电工就能干。”
他又写下两个字：冗余。
“冗余是必须要做的。生产线不能停机。停一分钟，可能就是几吨废钢。所以电源要冗余，一个坏了另一个无缝切换。控制核心要冗余，主核死机，辅核在毫秒级接管。甚至I/O模块都要冗余，关键的传感器，接两个模块，一个坏了另一个顶上。”
他顿了顿，写下三个字：实时性。
“工业控制不是科学计算。科学计算等几分钟出结果没关系，但生产线等不了。飞剪的控制指令，必须在毫秒级内发出。晚了，钢板就切废了。所以必须用硬中断、优先级抢占。控制程序永远排在最高优先级，其他任务靠边站。”
他又写下三个字：抗干扰。
“车间的电磁环境有多恶劣，在座的各位比我清楚。大电机启动的瞬间，电压能掉下去几十伏。电焊机工作时，电磁干扰能把收音机变成噪音源。普通计算机扛不住，但我们的工业计算机必须扛住。这是生存底线。”
最后，他写下四个字：可扩展性。
“现在可能只控制一条线，但三年后呢？五年后呢？可能要控制十条线联动的车间。所以架构要留足余量。总线带宽、CPU算力、I/O通道数，都要有升级空间。不能做出来就用死了。”
他放下粉笔，转过身。
“这五个原则，是工业控制计算机的骨架。
他在黑板上画了一张新的图，这次是五个方块排成一排，每个方块
“工业控制计算机，我把它拆成五个核心模块。”
他指着第一个方块。
“第一，中央处理模块。这是机器的‘大脑’。它运行控制程序，做逻辑判断和算术运算。双核心冗余，主核跑程序，辅核负责监控。主核死机，辅核在几毫秒内接管，生产线不会停。”
他顿了顿，补充道：“指令集要精简。只保留工业控制需要的指令，如顺序控制、连锁保护、PID调节、定时器、计数器。不需要浮点运算，不需要向量指令。精简了，芯片面积就小了，成本就低了，可靠性就高了。”
他的手指移到第二个方块。
“第二，I/O模块。这是机器的‘眼睛’和‘手’。它连接所有传感器和执行机构。”
他在方块
“数字量I/O，用光电隔离。车间里的高压和计算机隔开，保护机器也保护人。开关量、脉冲量，都走这条路。模拟量I/O，用高精度ADC。温度、压力、流量这些连续变化的物理量，变成数字信号给CPU处理。”
他抬起头，看着赵老师。
“I/O模块也要模块化。一条生产线需要多少路输入输出，就插多少块板子。不够了再加，多了就减。标准化、积木化。但不再是每次重新设计电路，而是插拔板子。”
他又补充了一句：“I/O模块要支持热插拔。坏了不停机就能换。生产线在跑，电工把坏板子拔下来，插上新板子，系统自动识别、自动恢复。这叫不停机维修。”
赵老师在笔记本上飞快地记着，点了点头。
吕辰的手指移到第三个方块。
“第三，存储模块分三类存储器。”
他在方块
“程序存储器。用只读存储器，存操作系统和控制程序。写进去就不改了，防止程序被意外破坏或者被人篡改。”
“数据存储器。用存储芯片，存生产过程的实时数据。温度、压力、速度，每秒钟记一次，记在循环缓冲区里。满了就写到磁带上。出了事故，翻数据就知道当时发生了什么。”
“参数存储器。用可擦写存储器，存工艺参数。不同的钢材、不同的规格，参数不一样。工人插一张二维卡，机器就把参数加载进来。”
他顿了顿，看着在座的人。
“三类存储分离，各司其职。程序是固化的，数据是临时的，参数是可变的。这种架构，比混在一起可靠得多。”
他的手指移到第四个方块。
“第四，电源模块单单独做。”