9月上旬,機櫃的設計圖透過了整合組的稽核,送到了紅星軋鋼廠預製件車間生產。
呂辰和吳國華前往檢視。
預製件車間在軋鋼廠東南角,大門敞開著,裡面傳來清脆的、有節奏的“叮叮”聲,像鐘錶的擒縱。
車間高有七八米,頂上是一排巨大的天窗,陽光從上面傾瀉下來,把整個車間照得通明。
靠牆的物料架上碼著各種型材,角鋼、槽鋼、方管、圓鋼,銀灰色的、黑皮面的、鍍過鋅的,分門別類,整整齊齊。
地上畫著黃色的安全線,叉車在通道里穿梭,叉臂上託著成捆的鋁型材,走起來嗡嗡地響,到了目的地輕輕一放,發出“咔”的一聲輕響。
呂辰走在前面,朝一個正在圖紙上寫寫畫畫的人喊了一聲:“丁師傅,早上好。”
丁師傅四十出頭,矮壯,手臂粗得像小號氧氣瓶,指甲縫裡嵌著黑色的油泥。
他把鉛筆別在耳朵上,大步走過來,握住呂辰的手,用力搖了搖。
他指節粗大,呂辰能感受到他掌心裡的老繭。
“呂工,吳工,機櫃框架的樣機已經搭了一臺,就在裡面。”
他往車間深處一指:“走,先看看,有甚麼不對的,咱們當場改。比在紙上畫來畫去強。”
二人跟著他往裡走,穿過一排排物料架,繞過一臺正在折彎的液壓機,眼前出現了一個半人高的鋼平臺。
平臺上立著一臺銀白色的鋁型材框架,兩米二高,八十公分寬,稜角分明。
立柱是加厚的鋁型材,表面陽極氧化處理,泛著啞光的銀色,每一根都經過精密加工,端面平整得像鏡子。
橫樑和立柱之間用角碼連線,螺絲擰得很緊,連線處嚴絲合縫。
這就是崑崙1機的一臺機櫃樣機,雖然還沒裝背板和側板,但骨架已經立起來了。
丁師傅走過去,拍了拍立柱,聲音很沉,像拍一塊石頭。
“呂工,按照你們的圖紙,機櫃框架用鋁型材,輕,夠硬,表面氧化了也不生鏽。立柱壁厚三毫米,橫樑兩毫米半。我們做了承重測試,單根立柱豎向能扛八百公斤,整機櫃裝滿十六個抽屜,加上背板和線纜,不超過三百公斤,安全餘量很大。”
他蹲下來,指著機櫃底部的四個地角。
“地腳是鋼的,帶減震橡膠墊。你們要求的水平度每米不超過零點一毫米。這個精度,靠地腳螺絲調,沒問題。”
呂辰蹲下來,用手指摸了摸地腳的橡膠墊,又看了看地腳螺絲的螺紋,螺紋清晰,沒有毛刺,螺距均勻。
“丁師傅,背板呢?背板怎麼固定?”
丁師傅站起來,走到機櫃後面,用手比劃了一下。
“背板是一整塊鋁板,八毫米厚,用沉頭螺絲固定在機櫃的立柱和後橫樑上。背板正面銑了插槽導軌,每塊板卡的金手指插進去,剛好卡在導軌裡。背板背面是匯流排佈線區,走資料線、地址線、控制線、電源線。”
吳國華走到機櫃正面,蹲下來,看著那一排排的導軌槽。
“丁師傅,板卡抽屜的導軌,你們是怎麼設計的?”
丁師傅從旁邊拉過來一個未完成的抽屜框架,鋼結構的,四四方方,前面板還沒裝,露出了裡面的骨架。
這就是崑崙1機的抽屜,一個獨立的金屬框架,13公分厚,寬度適配機櫃插槽,深度根據功能不同而變化。
丁師傅把抽屜框架豎起來,讓二人看清楚。
“抽屜框架是鋼的,不是鋁的。”他拍了拍框架的側梁,“板卡插在機櫃裡,經常要抽出來插進去,鋁的磨幾次就鬆了。用鋼的,硬,耐磨。側樑上裝了滾珠導軌,推拉順滑,承重50公斤沒問題。”
他從框架底部抽出一根滑軌,用手指一推,滑軌順暢地滑出來,又推回去,沒有卡頓,沒有異響。
“這滑軌是軸承廠的精密滾珠導軌,跟鍵合機那個運動平臺用的是一路貨,只不過精度要求低一些。每根導軌的負載能力是30公斤,抽屜兩側各一根,總負載60公斤,夠用了。”
呂辰蹲下來,把滑軌推出來又推進去試了幾次,點了點頭,站起來,拍了拍手上的灰。
“丁師傅,抽屜的深度呢?我看圖紙上,電源抽屜和運算抽屜的深度不一樣?”
丁師傅從口袋裡掏出一個小本子,翻開,裡面夾著一張手繪的表格,鉛筆畫的,橫平豎直。
“呂工,這就是我們想跟你們商量的。按照崑崙1機各類機櫃的功能,抽屜的深度分了三個規格。”
他用手指點著表格,一條一條地說。
“第一種,標準深度,350毫米。適用於大部分控制類抽屜、I/O抽屜、診斷抽屜。這種抽屜內部空間夠用,插拔輕便。”
“第二種,加深型,450毫米。適用於運算抽屜和儲存抽屜。運算抽屜裡面要放多塊運運算元板,每塊子板上又有好多晶片,散熱器也挺大的,需要深一點的空間。儲存抽屜也一樣,儲存子板多,晶片密集,深一點方便佈線和散熱。”
“第三種,超深型,550毫米。只用在電源抽屜和主控抽屜。電源抽屜裡有變壓器、大電容,這些都是大傢伙,深度少了裝不下。主控抽屜裡有雙核心的整塊子板,還有大量的快取子板,深度也要大一些。”
吳國華在本子上記了一筆,抬起頭問了一句:“機櫃的深度統一是1200毫米,抽屜最深550毫米,後面還剩600多毫米,夠不夠匯流排背板的深度和散熱風道?”
丁師傅笑了,笑得很實在。
“吳工,您問到點子上了。機櫃深度1200毫米,抽屜佔550,後面還有650。這650毫米里,最裡面是背板,厚度加安裝間隙,佔100。背板和抽屜之間是散熱風道,空200毫米,空氣從機櫃前面進去,穿過抽屜裡的板卡,從後面抽走,風道寬了,風阻小,散熱效果好。剩下的350毫米是走線區和檢修通道,線纜從抽屜後面出來,沿著機櫃兩側走到頂部和底部的線槽,操作人員要換板卡,手也能伸進去拔插頭。”
他頓了頓,又補了一句:“這個深度分配,我們和計算機所溝透過,參考過崑崙-0機的設計,做過模型驗證。散熱、走線、維護,都留了餘量。”
呂辰走到機櫃正面,看著那16個插槽,轉過身,看著眾人。
“丁師傅,今天我們來,不只是看樣機。我想把崑崙1機35臺機櫃、幾百個抽屜的配置,從頭到尾跟您過一遍。您聽,不對的地方您隨時打斷。咱們把每一類機櫃、每一類抽屜的規格定死,後面生產就不走樣了。”
丁師傅把手裡的小本子翻到新的一頁,把鉛筆從耳朵上取下來,在舌尖上舔了一下。
“呂工,您說。我記。”
吳國華走到白板前,預製件車間的白板是用來畫下料圖的,上面還畫著幾根型材的剖面,他拿板擦擦掉一塊空白,拿起記號筆。
“崑崙1機一共35臺機櫃,分成六類。第一類,主控機櫃。一共兩臺。”
他在白板上寫了一個大大的“1”。
“主控機櫃裡放甚麼?16個插槽,我們給它配9個抽屜,剩下7個空著,用於散熱和將來擴充套件。”
他一邊說一邊在紙上畫了一個表格。
“第一個抽屜,主控運算抽屜。這個抽屜裡只有一塊子板,整合整個核心,KL-CU或者KL-CU-R。這塊子板很大,下面要墊一塊鋁板加強,不然插拔的時候容易變形。導軌也要加厚,子板加鋁底板,估計有二三十斤,普通的導軌扛不住。”
丁師傅點頭,在筆記本上記下。
“第二個和第三個抽屜,本地快取抽屜。每個快取抽屜裡放八塊快取子板,每塊子板上四顆KL-CACHE晶片,一個抽屜32顆快取晶片。快取子板對深度要求不高,350毫米標準深度就夠了。”
“第四個和第五個抽屜,匯流排介面抽屜。每個匯流排介面抽屜裡一塊匯流排子板,上面整合KL-BUS和高速收發器,負責跟21臺運算機櫃通訊。深度標準350毫米。”
“第六個抽屜,狀態監示抽屜。裡面一塊診斷子板,監控本機櫃狀態,驅動前面板的指示燈和數碼管。標準深度。”
“第七、第八、第九個抽屜是DC-DC抽屜,雙冗餘,每個電源抽屜裡兩塊電源子板,一塊負責主路,一塊負責輔路。電源子板上整合了KL-PWR晶片、濾波電路、過壓過流保護,電源抽屜要用超深型的,550毫米。”
丁師傅扳著指頭數了一下:“一臺主控機櫃,一個主控運算抽屜,兩個快取抽屜,兩個匯流排介面抽屜,一個診斷抽屜,現,兩個電源抽屜,一共9個抽屜。16個插槽還剩8個,是不是太空了?”
呂辰道:“丁師傅,空著就空著。機櫃設計16個插槽,不不用一次性全塞滿。空槽用來散熱,也是給以後留餘地。萬一要加功能,不用換機櫃,直接加抽屜就行。”
吳國華繼續往下說。
“第二類,運算機櫃。一共21臺,每臺對應一個向量運算單元。”
他在白板上寫了一個大大的“2”。
“每臺運算機櫃的配置是:第一個抽屜,向量運算抽屜。裡面只有一塊子板,上面一顆KL-VU晶片。KL-VU發熱量大,要單獨一個抽屜散熱才能跟上。抽屜用加深型,450毫米。”
“第二個抽屜,本地資料儲存抽屜。放8塊儲存子板,每塊子板上16顆KL-SRAM晶片,用來存臨時資料和中間結果。一個抽屜128顆儲存晶片。抽屜用加深型,450毫米。”
“第三個抽屜,通訊介面抽屜。一塊介面子板,上面有KL-IOC和高速收發器,跟主控機櫃通訊。標準深度350毫米。”
“第四個抽屜,診斷抽屜。標準深度350毫米。”
“第五、第六個抽屜,電源抽屜。運算機櫃功耗比主控小,兩個電源抽屜冗餘就夠了。超深型550毫米。”
丁師傅記完這一串,抬起頭。
“一臺運算機櫃6個抽屜,21臺就是126個抽屜。這個數量不小,但框架都是通用的,只是內部子板不一樣,生產上沒問題。”
吳國華點了點頭,繼續說。
“第三類,儲存機櫃。4到6臺,具體數量要看主存容量定型後的最終方案,先生產6臺出來。”
他在白板上寫了一個“3”。
“儲存機櫃的主要抽屜是主存陣列抽屜。每個主存陣列抽屜裡放16塊儲存子板,每塊子板上32顆KL-SRAM晶片。一個抽屜就是512顆儲存晶片。”
丁師傅有點驚訝:“一個抽屜512顆晶片?那一個機櫃要是放10個這樣的抽屜,就是5000多顆晶片?”
“對。”呂辰說,“崑崙1機顆晶片,至少1萬顆是儲存晶片。沒有這些儲存晶片,主存根本不夠用。”
丁師傅看著本子上那個“512”,咂了咂嘴。
“一個抽屜500多顆晶片,那散熱怎麼辦?”
吳國華接過了話頭。
“儲存晶片功耗低,發熱小,靠風冷就夠了。抽屜前面板開通風孔,後面裝兩個小風扇,空氣從前往後抽,熱量帶走。如果機櫃裡儲存抽屜多,機櫃後面再加一排大風扇。儲存機櫃除了主存陣列抽屜,還要兩個DC-DC抽屜。”
丁師傅點了點頭,在本子上又記了一筆。
“第四類,電源機櫃。兩到三臺,先做三臺,集中為全系統供電。”
吳國華又在白板上寫了一個“4”。
“電源機櫃不放運算儲存用的抽屜,只放大功率的整流濾波抽屜和、初級DC-DC變換抽屜,產生48V母線。這些抽屜深度統一用超深型五百五,因為裡面的變壓器、電抗器、大電容個頭都不小。”
“第五類,I/O機櫃。一到兩臺,先做兩臺,負責對外通訊。”
他寫了一個“5”。
“I/O機櫃的抽屜種類多一些,都是單子板抽屜,標準深度350。加上兩個電源抽屜和一個狀態監示抽屜,一共10個抽屜。”
“第六類,時鐘診斷機櫃。一臺,負責全域性時鐘分配和整機狀態監控。”
吳國華寫了一個“6”。
“時鐘發生器抽屜一個,時鐘分配抽屜兩到三個,整機診斷抽屜一個,電源抽屜兩個。全部標準深度。”
他把白板上的六類機櫃從頭到尾看了一遍,放下記號筆,轉過身。
“丁師傅,總結一下。35臺機櫃,六類。抽屜分三種深度,350、450、550。抽屜內部結構分三種,單子板、多子板、混裝。單子板抽屜裡只有一塊掐絲琺琅子板,多子板抽屜裡有8到16塊子板插在小背板上,混裝抽屜只有電源抽屜一種,裡面既有子板又有離散元件。”
丁師傅把本子上的記錄唸了一遍,和吳國華說的對了一遍,確認無誤。
吳國化又問:“丁師傅,我還有一個問題。”
“您說。”
“抽屜和子板的關係,已經說明白了。但是晶片是怎麼裝在子板上的,你明白嗎?”
丁師傅點點頭,從桌子上拿來一個盒子,打裡,裡面是一塊試製的儲存子板樣品,A4紙大小,掐絲琺琅工藝,銅線在釉面下隱隱發亮,邊緣有一排金手指。
“呂工,吳工,雖然板卡、晶片的安裝不是我們負責,但為了不出錯,我還是請教了宇文工,按照安裝圖紙,我來理一理這個固定方案,有不對的地方你們指點。”
他拿起這塊子板,指著上面裝晶片插座的一個個小方框。
“吳工,您看。晶片插座裝在子板上,晶片就插在插座裡,這是晶片的第一級固定。”
他把子板翻轉過來,指著背面的金手指和定位銷。
“子板透過金手指插到抽屜的小背板上,金手指和插槽裡的簧片接觸。這是第二級固定。”
他把子板放回桌上,又從置物架上拿出一根導軌的樣品,那是抽屜內部用來固定子板的導軌,鋁合金的,表面陽極氧化,上面有卡槽。
“抽屜的小背板上有多道插槽,子板沿著導軌插進去,推到位置後,小背板上的鎖緊機構把子板卡住。這是第三級固定。”
他站直了身子:“吳工,呂工,我的理解是,晶片-子板-抽屜-機櫃,四層結構。每一層都可以獨立更換。晶片壞了,拔下來換一顆。子板壞了,拔出來換一塊。抽屜壞了,抽出來換一個。機櫃框架壞了,那你們就來找我。”
丁師傅笑了,笑得很實在。
呂辰笑了笑:“丁師傅理解的不錯,崑崙1機不是一臺機器,它是一個系統。這個系統的靈魂,就是可維護性。顆晶片,誰也不能保證永遠不壞。但我們的設計,能讓操作員在幾分鐘之內定位到故障,在幾十分鐘之內換好備件,讓機器重新跑起來同,所以第一個環節都應當知道自己的工作在整個系統中的位置,這樣就不會出錯。”
他頓了頓:“這不是技術,這是態度。”
丁師傅笑道:“呂工講得透徹,崑崙1是國之重器,別看這個機櫃簡單,裡面的門道可不少,從材料到工藝,每一個環節,哪怕是一顆螺絲丁,我們都是經過多輪驗證。”
呂辰點了點頭:“丁師傅,機櫃的批次生產,甚麼時候能開始?”
“圖紙沒問題的話,下週一。”丁師傅說,“第一批先做五臺樣櫃,給你們裝板卡聯呼叫。剩下的30臺,一個月之內全部做完。”
呂辰點了點頭。
“那就定了。下週一,5臺樣櫃上線。下個月中旬,第一批插座交付。10月份,第一臺運算機櫃聯調。”
他走到機櫃樣機前面,伸出手,摸了摸那冰涼的鋁型材立柱。
金屬的觸感從指尖傳過來,堅實、沉穩、可靠。