第三百零五章 奠定理论基础
自动组合这些单元的布局算法;第三阶段,扩展到更复杂的功能模块。”

    这个提议获得一致通过。

    随后,决定成立“集成电路设计自动化研究小组”,由数学系、计算所和红星所共同组成。

    第一阶段目标就是基于二维网格编码和标准单元库的思想,开发能处理百晶体管级布局布线的算法原型。

    到了第四个议题,高先生走到右边的黑板前。

    他在黑板上画出两个对比表格,复杂指令集(cISc)和简化指令集,细数了国际上先进研究优缺点。

    “我们该走哪条路?”高先生问,“是追随西方的主流,还是探索简化指令集这条新路?”

    会议室里再次陷入激烈辩论。

    支持cISc的一方认为,科学计算程序需要复杂的浮点运算、向量操作,cISc指令集能提供更直接的支持;而且现有的编译器、程序设计经验都基于cISc。

    支持简化指令集的一方反驳,复杂指令在编译器中很少被直接使用,编译器更倾向于用简单指令的组合;简化指令集的规整性让流水线设计变得简单,能极大提高主频;而且简化指令集对编译器的优化更友好。

    程教授再次展示那份算题统计,“我们分析了1

    吕辰提出了一个“常用功能固化”的思?常用函数做成专用模块,不常用的临时组合。”

    高先生眼睛一亮,他兴奋地在黑板上写下一系列原则。

    指令长度固定

    “如果我们走这条路,我们可能和美国同行站在同一起跑线上。”高先生说,“甚至,因为我们的包袱更小,可能走得更快。”

    辩论持续了一个小时。

    最终,会议达成共识,“星河计划”首款芯片将采用“简约指令集”理念,设计一套名为“星河-1”的指令集架构。

    由高先生牵头,数学组和电路组共同参与,三个月内完成指令集手册初稿。

    很快就到了第五个议题,如何容错。

    清华数学系的何教授主持,他是概率论与数理统计专家。

    “同志们,当集成度提高,单个晶体管的失效率即使极低,整体芯片的失效概率也会累积升高。”

    其中p是单个晶体管的失效率,N是晶体管总数。

    “当。”何教授说,“我们必须用数学方法保证可靠性。”

    他介绍了三个概念,冗余设计、纠错码、自测试,并介绍了这些概念方法。

    “但这些方法都有代价。”何教授说,“冗余设计增加面积和功耗;纠错码增加存储开销和延迟;自测试需要额外的测试电路。我们需要在可靠性和成本之间寻找平衡。”

    “这又是一个优化问题。”陈教授第三次轻声说道,“我们可以建立一个多目标优化模型,在面积、功耗、成本约束下,最大化芯片的可靠度。决策变量包括冗余度、纠错码方案、测试电路比例等。”

    高先生又提到“模块化”思想:“何教授,我们能不能把容错也做成模块化的?设计一种‘带自检的标准单元’。每个逻辑门卡片都内置简单的自检电路。当这些卡片组合成芯片时,自检电路也自动连接成一个整体的测试网络。这样测试成本就分摊了。”

    “好思路!”何教授点头,“而且可以根据模块的关键性,决定自检的粒度。关键模块,比如控制单元,用细粒度、高频次的自检;非关键模块用粗粒度、低频次的自检。这又是一个优化问题......”

    “这需要体系结构专家、数学家、可靠性工程师的紧密合作。”高先生总结道。

    会议进行到半夜,窗外已经全黑。

    刘星海教授走到黑板前,他拿起粉笔,在那些物理公式、布尔代数、指令集表格之间画了一个大圈。

    “今天的会议,让我看到了‘星河计划’最宝贵的财富——”他的声音不高,但异常清晰,“我们在从原理层思考问题。”

    他转过身,面对所有人:“我们不是盲目模仿,而是在问:数学的本质是什么?物理的边界在哪里?计算的规律是什么?”

    会议室里安静下来,只有暖气片的轻微嗡鸣。

    “我宣布三项决定。”刘教授说,“第一,理论组升格为‘前沿架构与基础理论研究室’,常态化参与各工程组的技术评审。从今天起,任何重大的技术决策,都必须有理论组的评估意见。”

    “第二,立即启动‘星河-1指令集手册’编写,作为所有硬件和软件设计的宪法。高同志牵头,数学组和电路组共同参与。”

    “第三,集成电路设计自动化攻关组正式成立,由数学系牵头,计算所和红星所参与。目标是一年内拿出网格编码和标准单元库的原型工具,能处理千晶体管级设计。”

    他停顿片刻,目光扫过在

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