週一，呂辰到計算機所領取了任務。

同時提交了晶片的設計方案，經過理論組的研究討論，程式設計機最終採用了五晶片架構，透過匯流排連線，匯流排協議完全遵循崑崙工程的規則。

控制核心單獨一塊晶片，負責取指令、譯碼、執行控制流，是整個系統的大腦。

單獨放一塊晶片，可以集中最佳化控制邏輯，不受其他功能干擾。

運算核心又是一塊晶片，加減乘除、邏輯運算都在這裡完成。

與控制核心分離，讓運算單元“專芯專用”，提高效率。

呂辰覺得這有點CPU中“ALU獨立”的雛形了。

鍵盤輸入管理用一塊晶片，實行 I/O分離。

這個能理解，鍵盤掃描是典型的“慢速外設”，需要不斷輪詢或中斷。

單獨用一塊晶片處理，可以讓控制核心不用被鍵盤拖累。

輸出和顯示管理一塊，讓顯示驅動獨立。

熒光管陣列需要動態掃描重新整理，佔用的時間和邏輯不少。

單獨一塊晶片處理顯示，符合“外設解除安裝”的工程原則。

最後是實行儲存分離，因此暫存儲存器是塊獨立的晶片。

這個年代畢竟暫存器數量有限，需要一個專門的“暫存區”來放中間資料。

用一塊晶片做SRAM陣列，比用暫存器堆划算得多。

這個方案的妙處有三。

首先就是模組化設計，讓晶片各司其職，五塊晶片透過資料匯流排、地址匯流排、控制匯流排連線，形成一個完整的微型計算機系統。

控制核心是“大腦”，運算核心是“算盤”，鍵盤和顯示是“手腳”，暫存是“草稿紙”。

分工清晰，邏輯嚴密。

其次是降低了單晶片複雜度，提升良率。

在當前五微米工藝下，做一塊大晶片的良率可能只有20%，但做五塊小晶片，每塊良率能做到70%以上，五塊拼起來的總成本反而更低。

最後就是為後續的升級留下了餘地。

以後工藝進步了，可以把控制核心和運算核心整合到一塊晶片上，但鍵盤和顯示晶片可以繼續用老的，暫存晶片可以換容量更大的。

模組化設計的可擴充套件性，就這樣埋下了。

從計算所回來之後，呂辰直接把錢蘭和諸葛彪請到辦公室。

“任務下來了，程式設計機正式立項。咱們得把這五塊晶片的事定下來。”

錢蘭抬起頭：“五塊？”

“對。”呂辰從包裡拿出設計任務，放在桌上，“控制核心一塊，運算核心一塊，鍵盤輸入管理一塊，輸出顯示管理一塊，再加上儲存晶片一塊。一共五塊。”

諸葛彪湊過來看了一眼：“控制核心和運算核心分開？那資料怎麼傳？”

“匯流排。資料匯流排、地址匯流排、控制匯流排。控制核心發指令，運算核心算數，鍵盤和顯示各管各的，暫存資料放在儲存晶片裡。這個是崑崙工程定義的，完全遵循就好。”

錢蘭翻了翻任務表，眉頭微皺：“儲存晶片放在儲存組做，我還是不放心。”

呂辰看著她：“你的意思是？”

錢蘭斟酌著說：“這五塊晶片，控制核心、運算核心、鍵盤、顯示，這四塊咱們自己設計，自己流片。但儲存晶片靠別人給。萬一他們那邊卡了殼……”

諸葛彪若有所思：“有道理。備份一下？”

錢蘭點點頭：“我想親自帶人設計一塊儲存晶片。哪怕容量小一點，速度慢一點，只要能用，咱們手裡就有個底牌。儲存組那邊做出來了，咱們用他們的；做不出來，咱們自己頂上。”

呂辰笑道：“錢師姐，你這是要把自己累死。”

錢蘭道：“累不死，第八組30個人呢，分一兩個人給我就行。”

呂辰點點頭：“那咱們先把分工定下來。控制核心我來牽頭，運算核心和鍵盤輸入管理彪子你來，錢師姐你負責輸出顯示管理和暫存。”

諸葛彪把煙掐了：“行，運算核心和鍵盤輸入都只需要在紅星二號上擴充套件，相對輕鬆。”

錢蘭也點點頭：“儲存晶片和顯示驅動，兩邊不衝突。顯示驅動相對簡單，主要是字元發生器和掃描重新整理，我帶著人做就行。”

三個人又討論了半天，把每塊晶片的基本功能、介面定義、需要用到哪些標準單元，一項一項列了出來。

中午吃完飯回來，三人直奔第八組。

第八組的辦公室，已經坐滿了人。

三十來個年輕人，有趴在桌上畫圖的，有圍在一起討論的，有幾個正對著黑板上的公式發呆。

靠窗的一張桌子旁邊，坐著一個戴眼鏡的年輕人，頭髮梳得一絲不苟，正低頭看著甚麼。

聽見腳步聲，他抬起頭，看見呂辰，站起來笑了笑。

“彪子、蘭姐、呂辰，你們來了？”

這是曾祺，比呂辰大兩屆的師兄，北大數學系的，是星河計劃尖兵組的元老，也是第八組有組長。

話不多，但腦子特別清楚，邏輯性強，帶隊伍也有一套。

“曾師兄。”呂辰走過去，“人都到齊了？”

“齊了。”曾祺掃了一眼屋裡，拍了拍手，“大家停一下，來活了。”

屋裡安靜下來，所有人都看向呂辰三人。

呂辰走到屋子中間，清了清嗓子：“各位，咱們第八組接下了一個活，程式設計機專案。這個專案是‘崑崙工程’的一部分，具體幹甚麼，曾師兄應該已經跟你們說過一些。今天咱們把任務分下去。”

他拿起粉筆，在黑板上畫了一個草圖。

“整個系統，需要五塊晶片。控制核心一塊，運算核心一塊，鍵盤輸入管理一塊，輸出顯示管理一塊，儲存晶片一塊。”

他在五塊晶片下面各畫了一條線。

“控制核心，我來牽頭。運算核心和鍵盤輸入管理，諸葛師兄牽頭。輸出顯示管理和儲存晶片，錢蘭師姐親自負責。”

他看著所有人：“這五塊晶片，從哪兒開始做？從標準單元庫下手。咱們的第一卷單元庫，有四百二十七個單元，與非門、或非門、觸發器、計數器、譯碼器，全都有。咱們要做的，就是把這些單元像搭積木一樣拼起來。”

他頓了頓：“單元庫裡有的，直接用。單元庫裡沒有的，自己設計，畫版圖，然後補充進單元庫。這是規矩。”

曾祺點點頭，轉過身看著屋裡那些人：“那咱們分一下組。”

他開始點名。

“第一小隊，控制核心。周建國、大張海、高函、趙保成、孫明樟、羅燕。你們六個，跟著呂工。”

被點到名的幾個人點點頭，往呂辰那邊靠了靠。

“第二小隊，運算核心。陳曉、周敏、陸明遠、吳大志、孫小軍、趙亮。你們六個，跟著諸葛師兄。”

“第三小隊，鍵盤輸入管理。小張海，鄭強、劉偉、王軍、李華、張明。你們六個，也跟著諸葛師兄。”

“第四小隊，輸出顯示管理。孫麗、李娟、王芳、趙敏、陳紅、周梅。你們六個，跟著錢師姐。”

“第五小隊，儲存晶片。劉剛、楊光、王磊、李勇、張峰、趙雷。你們六個，也跟著錢師姐。”

三十個人，五個小隊，每隊六人，整整齊齊。

曾祺自己沒給自己安排位置，呂辰看了他一眼：“曾師兄，你呢？”

曾祺笑了笑：“我查缺補漏。哪個組遇到難題，我過去幫忙。方案銜接、介面定義、匯流排協議，我來盯著。”

呂辰心裡讚了一聲。這個安排，有水平。

分隊完畢，眾人各自找地方坐下。

呂辰帶著第一小隊的六個人，佔了一張大繪圖桌。

他拿出一個紙，開始細講：“控制核心，是整個系統的大腦。它要做幾件事：第一，取指令，從儲存晶片裡把微程式指令讀出來。第二，譯碼，分析這條指令要幹甚麼。第三，發控制訊號，告訴運算核心、鍵盤、顯示，該幹活了。”

他拿起鉛筆，在紙上畫了一個簡單的框圖。

“內部架構，我打算用累加器結構。程式計數器、指令暫存器、累加器、狀態暫存器、微程式控制器。微程式控制器是關鍵，它裡面有一個控制儲存器，放著咱們的微程式。開機就載入，一直執行。”

周建國舉手：“呂工，微程式控制器怎麼做？”

呂辰說：“用只讀儲存器陣列。把微程式固化在裡面，一次寫好，永遠不變。這個可以用儲存晶片的技術來做，但容量不需要太大，幾十個字就夠了。”

大張海問：“那咱們現在幹甚麼？”

這一個組裡就有兩個張海，為了區分，分別在名字前面加上大小。

呂辰說：“先做邏輯設計。把控制核心拆成一個個模組：程式計數器、指令暫存器、累加器、算術邏輯單元、微程式控制器。每個模組，先看單元庫裡有沒有現成的。有，直接用；沒有，自己畫版圖。”

他頓了頓：“模組設計完了，拼起來，模擬。模擬過了，送流片。”

六個人點點頭，開始翻單元庫手冊。

隔壁桌，第二小隊的人圍在一起，諸葛彪正對著運算核心的草圖講解：“運算核心，主要做算術邏輯運算。加法、減法、與、或、異或、移位。咱們翻翻單元庫手冊，用加法器、乘法器、邏輯閘，拼成一個運算單元。”

陳曉問：“諸葛師兄，運算核心要不要有自己的暫存器？”

諸葛彪彪點點頭：“要。至少四個通用暫存器，用來放運算元和中間結果。這個可以用觸發器陣列做，單元庫裡有。”

他頓了頓：“加法器用全加器級聯，八位加法器需要八個全加器。單元庫裡有FA型，直接用。暫存器用FD型觸發器，也是現成的。咱們先把邏輯圖畫出來，然後過一遍。”

陳曉點點頭，帶著人開始畫圖。

諸葛彪站在旁邊看了一會兒，確認他們上手了，才轉身去下一組。

來到第三小隊，小張海對著鍵盤輸入管理的草圖和其他隊員們商量：“鍵盤輸入管理這塊，相對簡單。主要功能是掃描鍵盤矩陣，檢測哪個鍵按下了，產生中斷訊號，把鍵碼發給控制核心。”

諸葛彪插話道：“小張海說的對，這玩意兒說白了就是矩陣掃描加編碼。六十四個鍵，八乘八矩陣，行掃描，列檢測。按下去，編碼，發中斷。”

鄭強問：“諸葛師兄，中斷怎麼處理？”

諸葛彪說：“簡單。按一下鍵，發一個脈衝。控制核心收到脈衝，就知道該讀鍵碼了。然後咱們把鍵碼放到資料匯流排上，控制核心來取。”

正說著，曾祺拍了拍手，大聲音強調了一下匯流排：“崑崙工程的匯流排協議是現成的。咱們這五塊晶片，要完全遵循崑崙工程的標準，將來和崑崙機對接也方便。”

強調完，大家繼續討論。

第四小隊那邊，孫麗正帶著人討論顯示驅動：“顯示一行二十四個字元。每個字元，用七段數碼管那種思路，但要有字元發生器，能顯示字母和數字。”

她翻著資料，“這是紅星二號的顯示電路，可以參考。”

李娟問：“字元發生器怎麼做？”

孫麗說：“用只讀儲存器。把每個字元的點陣存進去，給字元碼，輸出對應的段訊號。容量不大，幾十個字就夠了。”

錢蘭走過來看了一眼：“思路對。你們先把字元發生器的邏輯圖畫出來，儲存單元用單元庫裡的ROM陣列。有問題隨時找我。”

說完，她走到第五小隊那邊。

劉剛抬起頭：“錢師姐，這個六管單元，咱們是自己畫，還是用單元庫裡的？”

錢蘭說：“單元庫裡有沒有現成的？”

劉剛翻著手冊：“有觸發器陣列，但那是幾位拼起來的，不是單個的儲存單元。”

錢蘭想了想：“那就自己畫。六管單元是儲存晶片的基礎，畫好了，後面的陣列就好辦。”

她拿起筆，在草圖上畫了一個簡單的結構。

“兩個交叉耦合的反相器，存一位。兩個門管，控制讀寫。再加兩個管子做緩衝。一共六個管子。”

楊光看著草圖：“這個畫起來有點複雜。”

錢蘭說：“但這是基礎。單元設計得好不好，直接影響整個晶片的良率。咱們不著急出結果，先穩紮穩打。單元設計，模擬，最佳化，反覆幾遍，直到滿意為止。”

劉剛點點頭：“明白。”

傍晚的時候，呂辰從繪圖桌前站起來，活動了一下脖子。

第一小隊的邏輯設計，已經搭出了基本框架。

程式計數器、指令暫存器、累加器、狀態暫存器，都有眉目了。

最難的是微程式控制器，控制儲存器的設計，還需要再琢磨。

他走到窗邊，點了一根菸。

窗外，夕陽把整個研究所染成金黃色。

主樓的灰牆在夕陽下泛著暖光，遠處的煙囪冒著白煙。

諸葛彪湊過來，也點了一根菸。

“第一小隊怎麼樣？”

“還行。”呂辰吐了一口煙，“控制核心的框架搭起來了，微程式控制器還得再想想。控制儲存器用只讀儲存器陣列，這個思路對，但具體的微指令格式、控制訊號的編碼，還得細摳。”

諸葛彪點點頭：“控制核心是最難的，全部都要從零設計。像鍵盤掃描，就是矩陣加編碼，沒甚麼難的，明天應該能把邏輯圖畫完。運算核心難一點，但也就是在HX-2A的基礎上拓展。”

呂辰笑了笑：“你那兒簡單，錢師姐那兒可不輕鬆。又要管顯示，又要做儲存晶片。”

諸葛彪看了一眼錢蘭那邊，她正趴在繪圖桌上，跟第五小隊的人討論著甚麼，頭髮垂下來，遮住了半邊臉。

“錢師姐心細。”諸葛彪說，“做備份是對的，萬一儲存組那邊掉鏈子，咱們手裡有底牌。”

呂辰點點頭。

這時候，曾祺走過來，手裡拿著一疊紙。

“呂辰、諸葛，崑崙工程的匯流排規範我影印好了。各組一份，介面設計都按這個來。”

諸葛彪接過翻了翻：“有崑崙工程在前面趟路，咱們省了不少事。”

曾祺點點頭，看了一眼屋裡那些還在忙碌的人。

“今天第一天，大家狀態不錯。”

呂辰點點頭：“這批人，底子好，上手也挺快。”

曾祺笑了笑：“都是崑崙工程逼出來的，錯不了。”

窗外的夕陽慢慢沉下去，天邊泛起暗紫色。

屋裡的人還在忙碌，圖紙一張一張地畫，單元庫手冊一頁一頁地翻。

五塊晶片，三十個人，剛剛起步。