七零空间大佬:家属院搞科技强国

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第154章 指令优化!被遗忘的“并行”秘籍

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“性能不稳定?怎么回事?”秦念刚刚放松的神经立刻又紧绷起来,快步走到测试台前。

李文军已经在那里,眉头紧锁地盯着示波器屏幕。屏幕上,代表处理效率的波形不再平滑,而是出现了细微但持续的抖动和毛刺。

“是热应力导致的时钟抖动和信号完整性下降。”李文军语气沉重,“新的陶瓷基板导热太快,芯片不同区域冷却速度不一致,产生了微观应力,影响了内部晶体管的开关特性和时钟树的稳定性。”

吴思远也凑过来看了看数据,叹了口气:“看来,单纯的‘猛药’降温也不行。芯片是一个整体,散热方案必须考虑热分布的均匀性。”

问题似乎又回到了原点:既要高效散热,又不能引入新的不稳定因素。

张海洋看着那块费尽心血烧制出来的高性能陶瓷基板,有些不甘:“难道这宝贝……用不上了?”

“当然要用!”秦念斩钉截铁,“这是我们打破散热瓶颈的关键!但用法需要优化。”

她仔细“观察”芯片在陶瓷基板上工作的热流分布和应力集中点。

同时,【苏清河的科研心得】中关于材料力学与热管理协同设计的零星知识片段也在脑海中浮现。

“我们需要在芯片和陶瓷基板之间,增加一层‘过渡层’。”

秦念思索着说,“这层材料需要有良好的导热性,但更重要的是,其热膨胀系数要在芯片和陶瓷之间取得平衡,起到应力缓冲的作用。而且……厚度和分布需要精确控制。”

“过渡层……用什么材料?”李文军问道,“普通的导热硅脂恐怕不行,长期可靠性差,而且厚度难以控制均匀。”

秦念的目光在实验室里扫视,最终落在了一卷用于高频电路屏蔽的、带有金属镀层的柔性薄膜上。

“或许……可以试试这个?”她指着那卷薄膜,“取其柔性特质作为缓冲,表面的金属镀层保证导热。我们可以尝试把它制作成厚度精确控制的预成型片。”

“这个思路可以!”吴思远表示赞同,“但具体的厚度和贴装压力,需要大量的实验来摸索。”

这意味着又要投入大量的时间和精力。

就在众人准备再次投入繁琐的试验时,苏清河教授轻轻敲了敲桌面,吸引了大家的注意。

“或许……我们可以从另一个角度来缓解这个问题。”苏老师缓缓开口,目光中带着一丝不确定的追索,

“如果……如果芯片本身的运算效率更高,在单位时间内产生的热量更少,或者热量产生的更均匀,那么对散热系统的压力是否会小一些?”

“提高运算效率?”李文军苦笑,“苏老师,我们的RISc指令集已经尽可能精简了,执行效率理论上很高了。再提升……除非能在硬件层面实现指令级并行……”

“指令级并行?”秦念敏锐地捕捉到了这个词。

“嗯,就是让处理器在一个时钟周期内,同时执行多条指令。”吴思远解释道,

“这是非常前沿的技术,国际上也只有少数几个实验室在探索,需要极其复杂的硬件调度逻辑,我们现在……”

他的话没说完,但意思很明显:这太难了,不现实。

苏清河教授却仿佛被触动了什么,他微微闭上眼睛,手指轻轻按着太阳穴,似乎在努力回忆着什么。过了好一会儿,他才睁开眼,眼神有些复杂。

“并行……指令并行……”他低声念叨着,转身看向自己那个从不离身的旧公文包,“我好像……记得一点东西。”

在众人疑惑的目光中,苏老师再次打开公文包,这次他取出的不是那个小本子,而是一个用蜡封口的、扁平的金属小盒子。盒子表面已经有些氧化,看不出原来的颜色。

他小心翼翼地用裁纸刀划开蜡封,打开盒子,里面是用油纸包裹的几页发黄的稿纸。稿纸上布满了复杂的公式和逻辑框图,但很多地方被一种深色的、像是咖啡或者药汁的污渍覆盖,变得模糊不清。

“这是……很多年前,我私下里做的一些推演。”

苏清河的声音带着一丝沙哑,仿佛揭开了尘封的往事,“关于如何让简单的处理器,也能在一定程度上‘同时’处理多条指令。当时……因为一些原因,没能继续下去,稿子也不小心被污损了。”

他将稿纸递给秦念和李文军:“上面的很多内容已经看不清了,也不知道对你们还有没有用……”

李文军接过稿纸,只看了一眼,眼睛就再也移不开了!

那上面的逻辑框架,虽然原始,却直指指令级并行的核心——流水线技术和简单的乱序执行思想!虽然很多细节被污渍掩盖,但核心思路清晰可见!

“这……这太珍贵了!苏老师!”李文军激动得声音发颤,“这是指令级并行的早期探索啊!”

秦念也看到了那几张稿纸,当她目光扫过那些被污损的区域时,【信息溯源与重构】能力悄然启动!

在她意识的“视野”中,稿纸上那些模糊的污渍仿佛在缓缓变淡、消散,被掩盖的公式和图表细节,正以一种惊人的速度被补全、重构!虽然无法完全恢复原貌,但最关键的核心算法和逻辑路径,已然清晰浮现!

“超流水线……动态调度……”秦念喃喃自语,脑海中新的【苏清河的科研心得】与这被重构的“遗忘秘籍”飞速融合、碰撞,迸发出全新的灵感火花!

她猛地抬起头,眼中闪烁着如同发现新大陆般的兴奋光芒:“苏老师!您的这份稿子,给我们指明了一条全新的路!我们不一定需要照搬国际上那种复杂的全乱序执行结构!我们可以设计一种更适合‘争气芯’的、简化版的超流水线结合动态调度机制!”

她快步走到黑板前,拿起粉笔,一边画一边飞速讲解:“看!我们可以把指令处理分成‘取指、译码、执行、写回’等多个阶段,像工厂流水线一样重叠起来!

同时,借鉴您稿子里的思路,设立一个小的指令缓冲池和一个简单的调度器,当某条指令因为等待数据而卡住时,调度器可以优先执行后面不依赖其结果的指令!”

粉笔在黑板上划过,勾勒出一个结构清晰、兼顾效率与复杂度的新型处理器微架构框图!

这个架构,既吸收了苏老师原始思想的精华,又经过了秦念基于未来知识和系统能力的优化,变得极其精妙和实用!

李文军和吴思远看得如痴如醉,他们仿佛看到了一扇新世界的大门在眼前打开!

“妙啊!这样可以在不显着增加硬件复杂度的前提下,大幅提升指令吞吐率!”吴思远忍不住击节赞叹,“而且运算负载更均匀,有助于缓解热点问题!”

“就这么干!”秦念扔掉粉笔“李工,吴工,你们立刻组织人手,基于这个新架构,修改‘争气芯’的核心设计!我们要让‘星河一号’的心脏,跳动得更高效、更有力!”

“是!”李文军和吴思远异口同声,斗志前所未有的高昂。

苏清河教授看着黑板上那由自己残缺的旧稿衍生出的、更加完善和先进的设计,眼中闪过一丝欣慰和感慨。

时代的局限曾束缚了他的翅膀,但思想的火花,终究穿越时光,在新的接力者手中燃成了熊熊烈焰。

然而,就在项目组准备全力投入新的核心设计时,秦念接到了陆野从保密线路打来的紧急电话。陆野的声音异常凝重:

“念念,我们监测到,‘猫头鹰’最近活动频繁,他们似乎……对‘星河一号’项目,产生了不同寻常的兴趣。你们内部,最近有没有发现什么异常?”

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