测试的日子过得像一场没有尽头的马拉松。
环网芯片、星型芯片、多端口存储控制器、时钟分配源、地址识别、数据缓冲、中继芯片……
一颗接一颗流片成功,验证室里示波器的嗡嗡声成了背景音,像夏天的蝉鸣,听久了就意识不到它的存在,但一旦停下来,反而会觉得世界出了毛病。
所有人分成了两班。白天曾祺和钱兰带着测,晚上吕辰和诸葛彪接着盯。
起早贪黑,把验证室当成了第二个家。
结果喜人。
环网芯片四十颗通过静态测试的,在连续七十二小时老化试验中没有一颗出问题。
信号质量稳定在二十纳秒以内,过冲控制在百分之五以下,振铃两次之内收敛。
星型芯片也不差。四十七颗通过静态测试的,在功能验证中跑通了所有测试向量,只有三颗在高温测试中出现时序漂移被淘汰,其余四十四颗全部通过。
其他五种芯片同样表现优异。
唯一的麻烦是存储阵列接口芯片,版图上地址线布得太长,信号从一端走到另一端拐了七八个弯,延迟比设计值大了将近一倍。
仿真时模型太理想化,没发现,等真芯片回来,一上示波器,问题就藏不住了。
“重新画版图。”吕辰把那颗芯片放在放大镜下看了又看,“地址线全部重走,能拉直的就拉直,不能拉直的就加缓冲器。要多久?”
周建国算了算:“两周。”
“行。争取七月底之前重新流片。其他芯片全部进入系统联调准备。”
两周后,新版图从中试线加急回来。
三十套芯片,第一轮静态测试通过二十八颗,第二轮功能验证通过二16颗,良率百分之八16点七。
吕辰拿起一颗通过测试的芯片,插到测试板上。
上电,跑测试向量。
波形干净,时序收拢,所有指标都在设计值以内。
他直起腰,长长地吐了一口气。
“全套接口芯片,齐了。”
验证室里安静了一瞬,然后掌声响起来。
很沉,很重,像是憋了很久的一口气终于吐了出来。
吕辰拿出烟,一人一支发了一遍。
大家点上,慢慢抽着,看着实验台上那堆芯片、板卡、线缆、示波器,谁都没说话。
过了好一会儿,曾祺开口道:“系统联调下周一开始。这几天好好歇歇,把状态调整好。”
众人点头,开始收拾东西。通过测试的芯片被一颗一颗放回防静电盒,每一个盒子上都贴着标签,写着芯片型号、编号、测试日期、测试人员签名。
吕辰走出验证室。
七月的北京热得像蒸笼,走廊里的窗户吹进来的全是热风,黏糊糊的,裹着煤烟味和远处工地上的尘土味。
他刚回到办公室坐下,门就被推开了。
“KJ-0A到了!走!”诸葛彪一脸兴奋。
二人下楼。
门口停着一辆草绿色的军用卡车,后面跟着两辆解放牌货车。
卡车上坐着一队荷枪实弹的士兵,货车上装着十七个巨大的木箱子,松木板,棱角包铁皮,盖子上用红漆写着“小心轻放”。
宋颜教授站在门口,手里拿着本子,正跟带队的军官对接。
周主任带着两个班的战士列好队。
“卸车。”宋颜一挥手。
吊装车将箱子一个一个吊下,放在平板车上,两个人推一个,稳稳当当。十七个木箱子整整齐齐码进机房。
消息传得比风还快。
“午马到了!”“KJ-0A来了!”走廊里响起急促的脚步声,从各个方向往机房涌来。
吕辰走到箱子前,蹲下来用手摸了摸那行红漆字。吴国华、钱兰、谢凯、曾祺……
不到一刻钟,机房门口的走廊里已经站满了人。
宋颜走进来,站在箱子前看了几秒,转过身:“开箱。”
孙班长上前,剪断铁丝,撬开盖子。
箱子里防静电盒码得整整齐齐,标签上写着“KJ-0A 核心模块”“KJ-0A 存储模块”等字样。
吕辰拿起最上面一个盒子,取出一块板卡。
A3纸大小,陶瓷基底,表面金属走线密密麻麻,上面焊着几十块陶瓷封装的芯片,排列得像一座微缩的城市。
板卡边缘有金属导轨,镀层亮闪闪的。
“控制板。”
他举起来让所有人看了一眼,然后小心放回。
接着取出存储板、I/o板、电源板、接口板,五块板卡一字排开。
走廊里的嗡嗡声起来了。
有人凑近看,有人交换眼神,有人在笔记本上记。
宋颜拿起那块控制板,翻来覆去看了两遍,用拇指摩挲了一下封装表面。
光滑,平整,没有毛刺。
“谢凯、诸葛彪、吕辰、吴国华,组装一台。”
四人同时动手。
吕辰和诸葛彪负责硬件组装,吴国华和谢凯负责线缆连接。
控制板插进机柜背板最上面的插槽,“咔嗒”一声到位。存储板、I/o板、电源板、接口板依次插入。
然后连线,电源线、信号线、接地线,一根一根接,每一个接头都确认锁紧。
半个小时后,所有线缆接好。
吕辰退后一步,看着那个墨绿色的机柜。
KJ-0A,午马型科研计算机。
外形类似一个双开门冰箱,一人多高,军绿色涂装,钢板焊接,棱角包铁皮。
机柜正面密密麻麻排列着指示灯和开关,最显眼的是右下角一个巨大的红色扳手开关。
旁边是操作台,上面嵌着一台十二寸单色显示器、二维卡读卡机、键盘、针式打印机和磁带机。
这台机器之所以被叫作“午马”,是因为它定型于1966年,农历丙午年,马年。
马是负重致远、驰而不息的象征,大家觉得贴切,叫着叫着就成了正式代号。
宋颜走到操作台前,按下电源开关。
指示灯一排一排亮起来,红绿黄相间,像多米诺骨牌。
轴流风扇发出低沉的轰鸣。
显示器屏幕上,绿色的字符开始跳动:
KJ-0A SELF tESt v1.0
mEmoRY tESt......oK
cpU tESt......oK
I/o tESt......oK
ALL tEStS pASSEd
掌声响起来。
宋颜转过身,对周主任说:“今天怕是进行不下去了,大家都想看。”
周主任点点头:“全所研究员,排队参观。”
一条长长的队伍从机房门口排到走廊尽头,又从走廊尽头拐了个弯,排到楼梯口。
宣传科的小王干事站在机柜旁边,拿着喇叭字正腔圆地讲解。
他讲得很专业,但很快就被问住了。
“王干事,什么是星型-环状混合拓扑网络?”
小王干事愣了一下,翻开本子照着念:“星型-环状混合拓扑是一种计算机网络拓扑结构,结合了星型和环型的特点……”
“那什么是拓扑?”
小王干事的额头开始冒汗:“拓扑就是……就是几何形状?”
队伍里传来一阵笑声。
参观一直持续到下午。
全所一千多人排着队走进机房,看着那个墨绿色的机柜,看着显示器上那行绿色的字符。
有人看了很久,有人问了很多问题,有人站在机柜前面沉默不语。
小王干事说了一个下午,嗓子都快哑了,嘴上起了大泡。
吕辰等人轮流帮他分担,才算应付过去。
最后一批人离开时,已经是下午六点。
宋颜关了门:“明天把剩下的十五台都装起来,下周一开机组网。”
走廊里,脚步声渐渐远去,消失在夏天的阳光里。
午马机到达的第二天,计算机所的中央存储柜也运到了。
吕辰、诸葛彪、陈高工,加上孙班长手下的战士,仅用两天就完成了全部硬件安装。
机房设在右附楼一楼。
两道铁门将内外隔绝,里面恒温恒湿,空气带着微凉的干燥感,和走廊里混杂着煤烟味与灰尘味的浑浊完全不同。
机房的中央偏右位置,蹲着三个墨绿色的铁柜子。
那就是中央存储机柜。
每个柜子一人多高,不到一米见方,钢板焊接,墨绿喷漆,棱角包铁皮。
和KJ-0A不同的是,这三个柜子的正面没有密密麻麻的指示灯,只有一排排细密的散热孔和几个简单的状态灯。
三个柜子并排而立。
中间的主柜内装着一兆字节的核心存储阵列,500片存储芯片拼出来的1.2mb庞然大物,在这个年代堪称奢侈。
左右两个从柜暂时空着,留作扩展。
三个柜子的顶部用粗壮的镀锡铜排连接在一起,均衡电源和接地电位。
这是计算机所的经验,他们在那台老式电子管计算机上吃过地线干扰的亏,后来用铜排才解决。
中央存储机柜的周围,16台KJ-0A分成四个扇形,每组四台。
机器之间的通道宽一米二,刚好能让两个人并排走过,也刚好能让一个人蹲下来检修背板线缆而不觉得局促。通道地面贴着黄色警示胶带,任何工具和材料不得堆放在警示线以内。
机房的西北角是一张管理员桌,上面摆着一台监控终端,专门用来监视整个系统运行状态的KJ-0A。
它不参与计算,只运行监控程序,实时显示每一台机器的状态、中央存储柜的负载、环网的通信流量、电源系统的健康度。
管理员桌旁边的墙上,贴着一张巨大的手绘系统拓扑图,红蓝黑三色分明。
红色是星型网线缆,蓝色是环网同轴电缆,黑色是电源线和接地线。
每一条线的两端都标着编号。
这是谢凯的手笔,上面覆了一层透明塑料膜。
东北角是配电柜,半人高的铁皮柜子里装着总控开关、漏电保护器、电压表和电流表。
柜门上贴着钢笔抄写的“操作规范”,字迹工工整整。
东南角放着两个气瓶柜,里面是氮气和二氧化碳,用于灭火。
柜子上方挂着一个红色的“火警”按钮,旁边是孙班长亲手写的警示语:“非紧急情况,严禁触动。”
窗户下面,沿着墙根,是一排低矮的铁皮线槽。
掀开盖板,里面是密密麻麻的线缆,电源线、信号线、接地线、屏蔽线,每一条都用扎带捆得整整齐齐,末端贴着标签,标着起点、终点、线号和长度。
这些标签是孙班长带着战士们一条一条贴上去的,又用胶带缠了一圈防止脱落。
电源线和信号线分开走,中间有一道金属隔板。环网的同轴电缆走墙面线槽,离地一米二,与实验台上沿齐平。
t型接头露在外面,每个接头上都贴着编号,从一到16,一目了然。
天花板上的日光灯之间多了一排灰色风管,那是送风管道,把经过高效过滤的洁净空气送进来。
回风口在地面上,贴着墙根,每隔两米一个,上面盖着可拆卸的金属格栅。
整个机房的温度被恒定在22摄氏度,湿度45%,这是芯片运行的最佳环境,也是保证存储芯片数据不丢失的必要条件。
他们在试验中发现,当温度超过35度时,某些批次的存储芯片会出现位翻转,pN结漏电流增大,电荷维持不住。
恒温恒湿不只是为了舒适,是为了数据安全。
硬件安装到位之后,是芯片部署和布线。
8颗接口芯片根据在“星型-环状”混合拓扑中的职责,被分别部署在中央存储机柜和每一台KJ-0A内部。
中央存储机柜内部有一块专用的“星型网络背板”,上面插着三颗芯片.
多端口存储控制器在中央,负责处理16台KJ-0A的并发读写请求,是整个星型网络的交通指挥中心。
存储阵列接口芯片紧挨着它,负责将逻辑读写命令转换成存储芯片能识别的行、列地址信号和控制时序。
时钟分配芯片部署在机柜的时钟源模块,接收恒温晶振的高稳时钟,分频、缓冲、驱动,通过星型拓扑为全网提供统一的同步时钟。
每一台KJ-0A机柜内部增加了一块“网络接口板”,集成了四颗芯片。
星型网络接口芯片负责本机与中央存储柜之间的数据块传输。
环网接口控制芯片是核心中的核心,通过同轴电缆以菊花链方式将16台机器串联成闭合环路,实现链路层和部分网络层协议。
地址识别芯片紧挨着环网接口控制芯片,快速比较数据包头的目的地址与本机的硬连线地址,逻辑极简,判断速度远快于通用cpU.
数据缓冲队列管理芯片位于环网接口控制芯片和本机内存之间,管理一个16级深度的FIFo队列,解决高速环网与低速本机总线之间的速度匹配问题。
环网中继再生芯片这次没有部署。
16台机器物理距离不远,信号衰减在可接受范围内。
如果需要,它会以独立小铁盒的形式部署在环网线缆中间,不占用KJ-0A内部插槽。
布线工作持续了三天。
第一天放线。孙班长带着战士们在机房里穿梭,把每一根线缆从线槽里拉出来,按照图纸编号一一对应到每台机器。
每放一根就在标签上写一笔,放完用扎带捆好,盖上盖板,拧紧螺丝。
第二天接线。这是最精细的活。
每一条线缆的末端都要剥去外皮,露出芯线和屏蔽层,芯线焊接到接头引脚,屏蔽层接地。恒温电烙铁三百五十度,含银焊锡。
每一个接头焊完后,要用放大镜看焊点的光泽和形状,合格的标准是光滑、饱满、呈圆锥形,表面有一层薄薄的氧化膜,在灯光下闪着暗银色的光。
发乌、有裂纹或形状不规则的,全部返工。
陈工蹲在机器后面,一个一个地检查。
他手里拿着放大镜,每看完一个接头就在本子上打一个勾。
检查到第七台机器时,他停了下来。
“这个不行。”他用镊子轻轻拨了一下接头上一根线,“芯线没焊透,一拉就松。”
诸葛彪凑过来看了一眼,二话没说,拿起烙铁重新焊。
这次他多等了两秒,让焊锡充分流动,然后才移开烙铁头。
新焊的接头表面光亮,圆锥形饱满。
陈工又看了一眼,点了点头:“行了。”
第三天测试。线缆接好之后不能直接上电。
先用摇表测每一条线缆的绝缘电阻,要求大于100兆欧。用万用表测通断,电阻小于零点五欧。
用示波器测信号线的特征阻抗,75欧姆正负5%。
所有测试数据都要记录在案,每一条线缆都有一张单独的测试记录表,写着线号、起点、终点、测试日期、测试人员、测试结果。
测试结束时已是傍晚。
窗外的天光从金黄色变成了橘红色,透过双层玻璃照进来,在墨绿色的机柜上投下一层暖色的光。