陈锋的小课堂,成了秘密车间里除科研任务外,另一个雷打不动的核心活动。听众包括吴教授、两名因技术贡献突出而被特赦并留下工作的原“技术犯”(一个叫张海,原是无线电爱好者;一个叫赵建国,有点数学天赋),以及林军官从外面选拔送来的三名根正苗红、脑子灵活的年轻技术员。
课程内容对于这个时代而言,堪称天书。
陈锋从最基础的二进制、逻辑门电路讲起,然后过渡到他设计的“龙芯”简化架构,讲解指令集、寄存器、ALU的工作原理。他甚至在黑板上用逻辑门画出了ALU和控制单元的简化框图,那纵横交错的线条和符号,让除了吴教授外的所有人都头晕目眩。
“……所以,一条‘加法’指令,本质上就是控制信号按特定时序,打开相应的门电路,将寄存器A和B的数据送入ALU,选择加法操作,然后将结果写回指定的寄存器。”陈锋用粉笔点着框图,语气平静,仿佛在讲述一加一等于二那么简单。
台下,张海和赵建国还能勉强跟上,那三名外来的年轻技术员则是一脸痛苦,笔记本上记得密密麻麻,眼神却充满了迷茫。这完全颠覆了他们以往对“电路”的认知!
“陈……陈老师,”一个叫小李的年轻技术员鼓起勇气提问,“您说的这些‘门电路’,我们理解,但把它们组合成能‘执行指令’的处理器……这……这太复杂了,真的能做出来吗?”
“复杂是因为你还在用看待分立元件的眼光看待它。”陈锋走到那台自制的简易铣床控制板前,指着上面的集成电路(虽然只是小规模集成),“当成千上万个晶体管被集成在一小块硅片上时,它就不再是简单的电路,而是一个系统。理解系统,需要的是逻辑和架构思维,而不是纠缠于每一个晶体管。”
他拿起一块之前为了教学,亲手用分立晶体管搭建的、只能实现最基础“与或非”功能的演示板:“这是细胞。”又指了指“龙芯”的架构图:“这是由细胞组成的人体。你们要学的,是理解整个人体如何工作,而不是去数清楚它有多少个细胞。”
这个比喻让众人似懂非懂,但隐约抓住了一点方向。
接下来的“编程基础”课更是让学员们打开了新世界的大门。陈锋定义了一套极其精简的指令集,然后教他们如何用这些指令(汇编语言)去编写一段小程序,比如计算1到10的累加和。
没有显示器,没有键盘。陈锋教他们用纸带穿孔来表示指令和数据,然后用一个自制的、简陋的读带器,将程序“输入”到一块模拟的“龙芯”核心板上(同样是用大量分立元件搭建的演示模型)。
当看到小灯泡阵列(模拟输出)按照他们编写的程序逻辑闪烁,最终显示出累加结果“55”的二进制模式时,那种亲手创造并控制“机器思维”的巨大成就感,让所有学员都激动得难以自已!
“成功了!它真的按我们想的算了!”赵建国兴奋地喊道。
“这就是编程……这就是软件的力量!”张海眼神发亮,仿佛看到了一个全新的宇宙。
就连之前最迷茫的小李,也盯着那闪烁的灯泡,眼中充满了前所未有的求知欲。
陈锋看着这些初步开窍的学员,心中稍慰。他知道,思想的转变远比技术的复制更重要。这些种子一旦萌芽,将会拥有改变世界的力量。
与此同时,外界的“曙光”和“龙芯”两大专项,却在轰轰烈烈启动后,陷入了意料之中的困境。
“曙光机床专项办公室”设在京城一家重点机床厂内。来自全国各地的专家和技术骨干齐聚一堂,雄心勃勃。但当他们深入研究陈锋那份《建议》时,才真切感受到其中要求的苛刻。
“郑主任,不是我们不想干,是这指标……太吓人了!”一位来自东北某重机厂的总工程师指着图纸,一脸为难,“您看这滚珠丝杠的精度和预紧力要求,我们现有的加工和检测手段根本达不到!还有这直线导轨的平行度和平面度……这需要全新的磨床和测量仪器!”
“数控系统更麻烦!”一位负责电控的专家补充道,“陈专家提出的‘开放式架构’理念是很好,但里面的插补算法、伺服驱动参数整定,我们完全没有经验。按照他提供的原理图,我们连第一台样机的控制系统都调试不通,电机要么不动,要么乱抖!”
材料也是问题。高性能的轴承钢、导轨淬火工艺、伺服电机的磁性材料……几乎每一项都卡脖子。
专项办公室内,争吵、质疑、焦头烂额成了常态。理想很丰满,但现实骨感到硌牙。甚至开始有保守的声音出现:“是不是那位陈专家……有点好高骛远了?咱们是不是应该更实际一点,先把现有的设备改进好?”
“龙芯微电子专项组”面临的困难更是地狱级别。
工作组设在中科院下属的一个半导体实验室。负责工艺的专家看着陈锋提供的微米级光刻、离子注入等技术路线图,直摇头。
“老刘,不是我们不支持。可你看看,这要求的光刻精度,我们现有的接触式光刻机误差比这大十倍!胶的均匀性也不行!还有这洁净度要求……咱们这实验室,说是千级,实际上万级都勉强!”
负责设计的专家同样头疼:“架构是精简了,但对我们来说还是太复杂。这好几千个逻辑门,怎么布局布线?怎么验证功能正确性?没有计算机辅助设计(CAD)工具,全靠手工画图和搭电路板验证,效率太低,而且根本保证不了正确性!”
“龙芯一号”的设计工作举步维艰,连一个能正常工作的、最小规模的验证芯片都拿不出来。
挫折感在两大专项组内弥漫。
消息通过林军官反馈到陈锋这里时,他并没有感到意外。工业体系的升级,从来不是一蹴而就的。他之前的规划,本就是一份需要攻坚克难的“蓝图”,而不是可以照搬的“施工图”。
“告诉他们,遇到问题是正常的。”陈锋对林军官说,“‘曙光’组那边,把我之前整理的关于‘高精度丝杠旋风铣削’、‘导轨精密刮研与检测’的补充笔记送过去。数控系统调试,让他们重点检查反馈环节的滞后和干扰问题,我画一个PID参数整定的流程图给他们。”
“至于‘龙芯’组,”陈锋沉吟了一下,“光刻和工艺短期内难以突破,让他们不要纠结于一步到位。先把重点放在架构验证和基础单元库建设上。我设计一种更简化的、只用几百个晶体管就能实现核心功能的‘微控制单元(MCU)’原型,让他们先用分立元件搭出来,把设计流程和验证方法跑通。工艺攻关,另立项目,长期投入。”
他再次扮演了“终极问题解决者”的角色,为陷入泥潭的项目指明了具体的、可操作的突围方向。
林军官带着陈锋的“锦囊”匆匆离去。
陈锋则回到他的小黑板前,开始绘制那个极度简化的MCU原型设计。他知道,前方的路布满荆棘,但他播下的种子,已经在这片贫瘠的土地上,顽强地扎下了根。
萌芽虽弱,却蕴含着破土而出的、不可阻挡的力量。
他相信,只要方向正确,步伐不停,再厚的坚冰,也终有被融化的一天。
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