倍福文学

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第305章 奠定理论基础（第2页）

“我建议，”

夏先生说，“我们立即把这个思路纳入设计研究。第一阶段，先定义一套标准的‘逻辑门单元’库；第二阶段，开发能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104计算机上运行的科学计算程序，发现80%的时间都在执行20%的指令，主要是取数、存数、加法和乘法。”

吕辰提出了一个“常用功能固化”

的思路，说道：“高先生，如果统计是对的，80%时间执行20%的指令，那我们为什么不优化这20%的指令，让它们极快，其余指令用软件子程序实现？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16位或32位），格式规整；只有加载存储指令可以访问内存，运算指令只操作寄存器；硬连线控制，不用微码；注重流水线设计，目标是一条指令一个周期。

“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。”

何教授在黑板上写下一个公式：P_system=1-（1-p）^N

其中p是单个晶体管的失效率，N是晶体管总数。

“当N达到一万、十万、百万时，即使p很小，P_system也会变得不可接受。”

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。”