7月6日清晨，天刚蒙蒙亮，吕辰就从床上爬了起来。
娄晓娥还在睡，小吕晓晚上不老实，她半夜起来了两次。
吕辰轻手轻脚穿好衣服，到院子里洗了把冷水脸。
今天是个大日子。
昆仑工程的所有核心成员，将在计算机所召开第一次技术方案论证会。
各组要拿出自己的技术思路，摆在桌面上，接受所有人的质询。
这是昆仑工程从构想走向图纸的关键一步。
吕辰推着自行车出门的时候，何雨柱已经在厨房忙活了。
他探出头来：“小辰，不吃早饭了？”
“不吃了，要提早赶去开会。”吕辰跨上车，“表哥，一会告诉晓娥，今天会开得晚，中午不回来。”
他蹬着车，穿过清晨的胡同，往计算机所的方向骑去。
七点半，吕辰赶到计算机所。
门口的卫兵站得笔直，吕辰出示了证件，登记完毕，推车进去。
院子里已经停了不少吉普车、自行车。
熟悉的面孔三三两两往里走，包康建、秦世襄、陈光远、宋颜、谢凯......
每个人都拎着厚厚的文件袋，脸色郑重。
吕辰停好车，跟着人流走进二楼大会议室。
此时，主席台上放着一块巨大的黑板，旁边支着几个木架，用来挂图纸。
台下是一排排长条桌，铺着白布，每个座位前摆着一个搪瓷缸子。
吕辰在后排找了个位置坐下。
他今天不是主讲，是来听的。
但刘星海教授特意叮嘱他：“这是难得的学习机会，必须来。”
八点整，会议室的门关上了。
主席台上，刘星海教授站起来，扫视全场。
“同志们，今天这个会，是昆仑工程第一次技术方案论证会。”
他的声音清晰有力：“从4月13号到现在，将近三个月。二十七个组，一百多家单位，每个人都拿出了自己的方案。今天，我们要把这些方案摆在一起，一个一个过，一条一条问，看它们能不能拼成一台机器。”
他顿了顿：“昆仑工程是什么？是一台向量计算机。是咱们国家第一次，用自己的芯片，用自己的架构，去造一台能解决实际问题的机器。”
“这不是实验室里的玩具，是要装进机柜，插上电，跑起来的。是要给魏知远教授的数字孪生用的，是要给气象局预报天气用的，是要给国防科委算弹道用的。”
“所以，今天问的问题，不能客气。能问多深问多深，能问多狠问多狠。现在暴露的问题越多，将来机器跑起来之后出的问题就越少。”
他坐下，看向第一排的宋颜教授：“宋教授，你先来。”
宋颜站起来，走上主席台。
他穿着洗得发白的蓝色中山装，袖口有些磨毛，但整个人收拾得干干净净。
手里拿着一叠图纸，厚厚一摞，用牛皮纸袋装着。
他把图纸一张一张挂在黑板上方的木架上，然后转过身，面向全场。
“各位同志，我现在代表红星所集成电路实验室，向大家汇报，昆仑运算核心的设计方案。”
他拿起一根教鞭，指着第一张图纸。
那是一张系统框图，上面画着八个方块，用线条连接着。
中间一个方块标着“KL-01”，周围七个方块标着“KL-pE1”到“KL-pE7”。
“这是昆仑运算核心的整体架构。一个控制芯片，加七个运算芯片。”
台下安静下来，所有人都盯着那张图。
宋颜的教鞭指向中间那个方块：“KL-01，控制芯片。它的核心功能有四块：指令译码、微程序控制、时钟分发、中断处理。”
他指向周围那七个方块：“KL-pE1到pE7，运算芯片。每颗芯片集成八个独立的运算单元。七颗芯片加起来，一共五十六个运算单元。”
他把教鞭放下，转过身：“这是一个典型的SImd架构，单指令多数据流。所有运算单元在同一时钟节拍执行同一条指令，但处理各自的数据。”
台下有人举手，是数学所的陈教授。
“宋教授，我问一个问题。”陈教授站起来，“你这个七颗芯片、五十六个单元的设计，是基于什么考虑？为什么是七颗，不是六颗，不是八颗？”
宋颜点点头：“陈教授问得好。这个数字，是反复算出来的。”
他走到黑板前，拿起粉笔，写下一行字：“魏知远教授数字孪生需求：1024x1024网格，每步运算量约10^7次。”
他转过身：“我们算过，如果每颗芯片集成八个单元，七颗芯片就是五十六个单元同时算，可以在可接受的时间内完成一个时间步的迭代。八颗当然更快，但芯片面积会更大，良率会更低。六颗勉强够，但余量不足，将来算法升级可能吃力。”
他把粉笔放下：“七颗，是目前技术条件下，性能和可行性的平衡点。”
陈教授点点头，坐下。
宋颜继续讲。
他走到第二张图纸前，那是一张更详细的框图，标着“KL-01内部结构”。
“控制芯片KL-01，相当于整个系统的大脑。按现在的设计，需要集成大约400到500个逻辑门。”
他用教鞭指着图纸上的几个方块。
“这是微程序控制器，存放昆仑的微指令序列。每条微指令同时驱动所有运算芯片，告诉它们这拍该干什么。”
“这是指令寄存器与译码器。从外部来的指令，在这里被解析，转化成微程序的入口地址。”
“这是时钟分发网络。主时钟信号进来，在这里整形、放大，然后分发给七颗运算芯片。”
“这是状态寄存器。记录每个运算芯片当前是忙是闲，有没有出错。”
“这是中断控制器。处理运算溢出、除零这些异常情况。”
他放下教鞭，看向台下：“这个设计，参考了夏先生他们搞103机、104机的经验，也参考了西军电秦教授他们搞雷达信号处理的经验。微程序控制的好处是灵活，以后要加新指令，改微程序就行，不用改硬件。”
秦世襄举手：“宋教授，微程序的容量有多大？能存多少条？”
“初步设计是256条。”宋颜说，“够用。昆仑的指令集不会太复杂，向量运算就那么几种。”
秦世襄点点头：“256条，400门，差不多。再大，芯片面积受不了。”
宋颜走到第三张图纸前。
那是“KL-pE运算芯片”的内部结构图。
图纸上画着八个相同的方块，每个方块里面又有更小的方块。
“这是运算芯片的内部设计。”他用教鞭指着其中一个方块，“每颗芯片集成八个独立的处理单元，我们叫pE，processing Element。”
他看向第四张图，这是其中一个方块的放大版，指着里面的结构。
“每个pE包含三个部分：寄存器文件、算术逻辑单元、局部数据缓存。寄存器文件用来暂存中间结果，算术逻辑单元负责算数运算和逻辑运算，局部数据缓存用来存放当前需要处理的数据。”
他放下教鞭，看向台下：“每个pE的逻辑门规模，大约80个逻辑门。八颗pE加起来，加上芯片内部的控制逻辑、数据通路、时钟缓冲，整颗KL-pE的总规模大约400个逻辑门。”
台下响起一阵低低的议论声。
400门。
这个数字，在场的人都明白意味着什么。
陈光远举手了。
“宋教授，我问一个工艺问题。”他站起来，“400个逻辑门，在5微米工艺下，能不能实现？”
宋颜看着他：“陈厂长，这个问题，应该问你。”
陈光远点点头，走到台上。
他接过教鞭，指着那张图纸。
“我简单说几句。”
“800个逻辑门，按5微米工艺，每个门大概占多大面积？按我们现在能做到的集成度，一个门大约需要0.1到0.15平方毫米。400个门，就是40到60平方毫米。”
台下安静下来。
陈光远在空中比划了一下：“这么大面积的芯片，良率会很低。按6305厂现在的工艺水平，100平方毫米的芯片，良率可能只有百分之十几。也就是说，做100颗，能用的只有十几颗。”
“但这不是不能做。”他话锋一转，“陶瓷封装可以支持这么大面积的芯片。功耗方面，如果设计合理，每颗芯片可以控制在两瓦以内。七颗运算芯片加一颗控制芯片，总功耗十五瓦左右，风冷可以解决。”
他看向宋颜：“宋教授，我需要你保证一件事，芯片内部的功耗分布要均匀。不能有的地方热死，有的地方凉快。否则陶瓷封装也救不了。”
宋颜点点头：“这个我们设计的时候会考虑。每个pE的功耗差不多，布局的时候均匀分布。”
陈光远把教鞭还给他，回到座位。
宋颜继续讲。
他走到第五张图纸前，那是一张更细的图，画着芯片的引脚分配。
“芯片间的互联，我们采用物理互联。”他用教鞭指着图纸上的引脚，“每颗芯片用双列直插式封装，陶瓷的，可靠性高，适合军工级应用。”
他放下教鞭，念出一串数字：“引脚数，我们定在48个。间距2.5毫米。”
台下有人记笔记。
宋颜继续念：“这48个引脚的分配是：电源两个，地线两个，数据总线二十四个，地址总线八个，控制线八个，保留测试四个。”
夏先生举手：“宋教授，二十四条数据总线，是单向还是双向？”
“双向。”宋颜说，“控制芯片和运算芯片之间要交换数据，必须双向。”
“那冲突怎么解决？”夏先生问，“同一时刻，两边同时往总线上发数据，不就烧了？”
宋颜点点头：“夏先生问得好。这个问题，我们在设计总线控制器的时候会考虑。基本原则是，控制芯片掌握总线控制权。运算芯片要发数据，必须先申请，控制芯片同意之后才能发。”
夏先生点点头，在本子上记了一笔。
陈教授又举手了：“宋教授，我问一个逻辑层面的问题。你这八个芯片，用什么样的逻辑互联方式？是总线式，还是点对点？”
宋颜走到第六张图纸前。
那是一张拓扑图，画着一个中心方块，周围七个方块，全部用线条连接到中心。
“总线式星型拓扑。”他用教鞭指着图纸，“所有通信，都通过控制芯片中转。”
他把教鞭放在中心方块上：“全局指令总线，16位，从控制芯片广播到所有运算芯片。这条总线上携带的，是当前要执行的指令操作码。所有pE同时接收，同时执行。”
他把教鞭移到周围的一个方块上：“局部数据总线，16位，双向，用于控制芯片与运算芯片之间的数据交换。每次只能和一个运算芯片交换数据，通过片选线选择。”
他指着另外几条线：“片选线，7根，控制芯片用它们单独选中某个运算芯片。全局时钟线，1根，所有芯片共用同一个时钟源。”
他放下教鞭：“这套方案的好处是简单。所有pE听同一个指令，步调一致。数据交换虽然要分时进行，但对向量运算来说够了。大部分时候，pE只跟自己的局部缓存打交道，不需要频繁跟控制芯片换数据。”
秦世襄举手：“宋教授，时钟同步的问题，你打算怎么解决？”
宋颜走到第七张图纸前。
那是一张时钟分发网络的示意图。
图上画着一个晶振，然后一根线分叉成7根，每一根都画得弯弯曲曲，长度一样。
“秦教授问到了关键。”宋颜说，“向量运算的精髓，就是‘步伐一致’。所有pE必须在同一个时钟节拍执行同一条指令。差几纳秒都不行。”
他用教鞭指着那个晶振：“时钟源，我们准备用秦教授你们西军电研制的石英晶体振荡器。温漂控制在百万分之一以内，稳定性没问题。”
他指着那些弯弯曲曲的线：“时钟分发，我们从控制芯片出发，通过等长的蛇形走线，分发给七颗运算芯片。所有走线长度一模一样，确保传输延迟一致。”
他指着接收端：“在每个运算芯片内部，我们设计了时钟缓冲与整形电路，消除信号在传输过程中可能产生的畸变。”
他放下教鞭：“秦教授，这套方案，您认为可行吗？”
秦世襄点点头，没说话。
包康建举手了：“宋教授，我问一个数据交互的问题。数据从磁盘到芯片，再从芯片回磁盘，这个流程怎么走？”
宋颜走到第八张图纸前。
那是一张时序图，画着几条横线，上面标着各种时间刻度。
“包教授，这个问题，我们是这样设计的。”
他用教鞭指着第一条横线：“广播指令。从控制芯片发起，通过指令总线同时广播到所有pE。这个过程，一个时钟周期内完成。”
他指着第二条横线：“加载数据。从控制芯片发起，通过数据总线送到指定pE。这个过程需要地址译码，哪个pE，哪个寄存器，都要指定。所以慢一点，两到四个时钟周期。”
他指着第三条横线：“读取结果。从指定pE，通过数据总线送回控制芯片。同样需要两到四个时钟周期。”
他把教鞭放下：“至于pE之间的直接通信，我们这个版本不支持。向量运算的特点是‘数据并行’，每个pE处理自己那一块数据，不需要跟邻居交换。需要交换的时候，通过控制芯片中转。”
包康建点点头：“明白了。”
夏先生站起来，走到台上。
他接过宋颜手里的教鞭，面对全场。
“同志们，宋教授刚才讲的这个方案，我听了，也问了。现在我说几句我的看法。”
他用教鞭指着那张系统框图。
“八个芯片，一个控制，七个运算。五十六个运算单元。800的集成度。五微米工艺。双列直插陶瓷封装。总线式星型拓扑。等长蛇形走线时钟分发。”
他一口气念完，然后转过身。
“这个方案，在当前的技术条件下，是极具雄心的。但它不是空中楼阁。它建立在6305厂的工艺能力上，建立在西军电的晶振技术上，建立在我们计算机所十几年搞计算机的经验上。”
他顿了顿：“如果这个方案能成功，这将是完全自主的、达到国际前沿水平的中国第一代向量处理系统。”
台下响起一阵掌声。