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板上清晰地画出了“红星一号”
的系统架构和四块核心芯片的功能划分。
“由于当前工艺水平和集成度的限制,我们采用了模块化设计思想,将计算器的核心功能分解到四块芯片上,以降低单芯片的设计与制造难度,同时积累模块化协作的经验。”
他指向第一块示意图:“这是‘输入编码与控制芯片’,计算器的指挥中心。它负责扫描键盘,将按键动作转换成二进制代码;产生系统所需的各种时钟时序信号;对简单的操作指令进行译码,并驱动其他芯片协同工作。内部集成了振荡器、计数器、解码器和控制逻辑,大约集成了350个晶体管。”
“第二块,是‘数据存储芯片’,担任记忆角色。主要包括操作数寄存器和累加器。用户输入的数字、运算中的中间结果和最终结果,都存储在这里。主要由大量的D触发器构成,单个芯片集成了超过320个晶体管。”
“第三块,是‘算术逻辑单元芯片’,计算器的大脑。它执行所有算术运算。我们内部采用BCD码进行运算,所以在基本加法器之外,还集成了专门的BCD校正电路。乘法和除法功能,我们通过‘连续的加法或减法配合移位’来实现,这需要额外的控制逻辑。这块芯片最复杂,集成了约580个晶体管。”
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“最后是‘输出解码与显示驱动芯片’。它的任务是将运算结果翻译成能驱动辉光管显示的信号,并提供足够的驱动电流和电压。这块芯片相对固定,集成了约150个晶体管。”
宋颜教授顿了顿:“这四块芯片,分工协作,通过我们定义的总线协议进行通信,共同完成了大家刚才看到的计算功能。总晶体管数约1400个。虽然分立设计,但这是我们第一次真正将一套完整的数字逻辑系统,用集成电路的形式实现出来,并且证明了它的可行性。”
会场里鸦雀无声,所有人都被这清晰的技术剖析和实实在在的成果震撼了。
四块小小的芯片,替代了以往可能需要成千上万个分立元器件才能实现的功能,其意义不言而喻。
然而,宋颜教授的下一句话,让所有人的呼吸都为之一窒。
“但是,”
他提高了声调,从助手手中接过一个更小的、单独封装在透明保护盒里的芯片。
这块芯片看起来比之前四块中的任何一块都要小,封装也更加精致。
“这四块分立芯片的设计,是基于当前工艺稳定性的理性选择。而在同步进行的‘极限探索’中,我们的设计团队,完成了另一项工作。”
示意图展示了这块小芯片的结构,明显复杂得多,各种功能区块被巧妙地整合在一个方框内。
“我们设计并试制了‘红星一号’的‘单片集成版本’。”
宋颜教授声音激动,“我们将输入编码、控制、存储、运算、输出驱动等所有核心功能,全部集成在了这一块芯片上。初步测试表明,其逻辑功能与四片方案完全等价。”
他顿了顿,报出一个数字:“这块单片芯片,集成了超过1600个晶体管。”
“嘶——”
台下响起一片倒吸冷气的声音。
1600个晶体管!集成在一片小小的硅片上!
这个数字所代表的集成度,已经触摸到了国际先进门槛。
尽管这只是实验室的试制品,良率、可靠性还有很长的路要走,但它证明了方向是可行的,证明了中国的工程师和科学家们,有能力向集成电路的顶峰发起挑战。
最后,宋颜教授激动的宣布:“红星一号的成功,标志着我们在集成电路领域,取得了从0到1的突破!在这个领域,我们和所有西方国家处于同一起跑线!”
钱先生带头鼓起了掌。
紧接着,掌声如暴风骤雨般席卷了整个机房,持续了将近一分钟。
许多老专家的眼眶都有些湿润。
他们见过太多的艰难,太多的“不可能”
。
而今天,更年轻的科研人用实实在在的芯片,告诉他们。
路,走通了第一步。
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