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第四十章 架构之争

小说:材料为王作者:急冻人字数:27350更新时间 : 2012-09-11 14:01:58
    【今天是起点分频推荐第一天,作者为第二章准备了一份7500字超量大餐,本日更新13800字(居然无人投12000更新票?)。感谢所有支持本书的朋友,是你们让本书进入了起点视线,获得了这次推荐机会,作者深铭于心,感激不已!

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    经过前面的辩论分析,大家对于DEC这次个人计算机项目的设计错误之处已经总结出来。与之相反,总结出一款好的个人计算机产品要素,便轻而易举,于是纷纷发言。

    “应该要同时满足所有用户的需求,不能分档次设计多款计算机,最后讨好不成,反而造成自己跟自己竞争……”

    “操作系统应该统一、简单,让普通人也能较快掌握……”

    “性能不一定要最好,但一定要廉价,要基本处于和市场同类产品,同一个价格水平线。我看就以市场上现在最热销的AppleII价格为准,主机加微处理器,再配备低容量半导体存储器,价格不超过1300美元为好……”

    工程师们你一言,我一语,按照各自总结的重点,逐渐归纳出一个清晰的产品框架。

    郭逸铭非常满意。

    直到今天,他才能确定,这批长期处于计划经济条件下,按照上级部门指令和科研、军事需要,定向指定研发的科研人员们,才终于成为了一个以经营盈利为目的,主动研究市场和同类产品,明白客户需求的研发人才。

    从78年他在美国注册西部计算机公司以来,历经两年漫漫征程,他终于拥有了一批基本合格的自有研发人员!

    回过头来再看,这条路走得多么艰难,不觉让人感慨万千……

    “大家都说得很好,可以说在这次讨论会后,我们对于自己应该研发怎样的微处理器,有了一个明确的判断,不会再走岔路,”郭逸铭微笑着肯定了众人总结出来的要素,但在他们高兴地笑起来的时候,决定再教给他们产品设计中的进阶原则,“不过,说到同时研发多款产品,以满足市场上不同层次用户的需求,这本来是电器产业的通行做法。

    即,用高档货占领奢侈品市场;用中档货占领广大中间用户市场;用低档货满足低收入家庭基本功能需求。

    这个设计思路,其实并没有错……”

    呃?

    众人愣住了。

    前面大家经过分析,不是已经确认,DEC研究三款不同档次个人计算机,其实是一种错误的思路了吗?怎么转了一圈下来,老板居然又对这种思想似乎持有肯定意见。

    他们被郭逸铭变过来变过去的思路,给弄得思维混乱起来。

    “呵呵,你们可能觉得很奇怪。DEC这三款产品,是我首先说这是错的。怎么话音未落,我又说这种研发思路是正确的……”

    与会的工程师们一起点头,李秋明手中的笔记已经记了满满好几页,此时也停下笔,听他如何解释这其中的因果关联。

    “这就涉及到普通家用电器,和计算机这种特殊电子产品的巨大差异。

    家用电器靠内部电路,实现某种特定功能。当产品生产出来,经由内部电路设计,它的功能就已经固定了。实现这种功能,只需要接通电路就可以运用,因此操作按钮非常简单。即便分为高中低三档,内部电器电路迥然不同,但它的操作方式却大同小异,几乎没有变化。用户不需要深入了解这种电器的内部结构和原理,只要知道怎样用就行了。学会了一种电器的操作,同类型电器的操作便都掌握。

    所以,电器可以随厂家需要,根据市场需求,研发出好几种、甚至是十好几种同类型、不同档次的电器产品,在推广中不会遇到任何阻碍。

    但计算机不同。

    计算机是以电流信号,按照最基本的0、1作为逻辑判断的一种特殊电子产品。大量复杂的0、1逻辑门,构成了一个具有特殊用途的功能电路。众多的功能电路,才综合为一个微处理芯片。经由数据通道,与内外信号输入装置实现数据传输、处理,最终构成为一个完整的计算机体系。

    处理器运算数据,全靠程序设定。

    它的运用功能千变万化,不是源于计算机硬件本身,而是操作程序调用不同功能电路,以实现不同运算要求!

    也就是说,这种复杂的电器,如果没有相应的程序控制,它就是一个什么都不会做的傻子、死物!

    处理器电路的差异,使得不同的计算机硬件,必须要为其量身订造一款操作系统。有多少款计算机产品,就必然要配备多少套操作系统。

    这才是现在情况下,计算机无法像普通家用电器一样,根据用户层次,任意生产多款产品的原因所在。”

    他说的是计算机的基本特性,在座的众人都是行家里手,自然懂得。他们更注意到郭逸铭最后说的那句“现有情况下”这个时间定语。难道老板还有能力,解决这个各大计算机公司都束手无策的难题?

    那他就厉害到无法想象了!

    郭逸铭将他们的表情收入眼中,轻轻地笑了笑,抬起右手,伸出两根手指:“解决的方法,有两条……”

    嘶!

    下面坐的工程师们都倒吸一口凉气,我的妈呀!计算机发明几十年,这么多大公司努力了这么长时间,投入无数人心血、大量汗水、巨额金钱都无法解决的难题,老板居然似乎还真地找到了解决的方法。更恐怖的,还不止一条,而是两条!

    难道那么多计算机公司、专家们,都是尸餐素位的酒囊饭袋不成?

    是世间真有人生而知之者,还是他在吹牛?

    在倒吸了一口凉气之后,所有人都用一种复杂的心情,集中全部注意力,侧耳倾听他对此有何高见。

    “第一条,硬件思路。

    设计好几款不同思路的处理器,就必然需要适应不同匹配的操作程序。我的解决方法是,何必设计很多款不同思路的处理器?

    一款足矣!”

    一款?

    一款的话,如何适应高中低不同层次用户对计算机性能的不同要求?工程师们愕然一愣,知道其中必有关窍,心中更加好奇。

    “一款产品,不同加工工艺耳!”郭逸铭微微一笑,说完这一句,便低下头揭开茶杯盖,慢悠悠地呷了一口茶,对众人目瞪口呆的表情视若不见,悠闲以坐。

    下面的人都傻掉了。

    一个个坐在自己位置上,呆若木鸡,有些人手中的笔、记事本掉了,也没有觉察。

    就这样简单?

    ……

    就这样简单!

    乍一听,郭逸铭好像是在忽悠他们,但仔细一想,这却并非忽悠,而是真正的解决之道。可是这样简单的思路,他们怎么之前,从来没想到过?

    工艺啊!

    用料啊!

    工程师们脑子里嗡嗡作响,所有人都刹那间反应过来,在心中大骂自己笨蛋。

    集成元器件珊结,可以用铝珊,还可以用其他贵金属,更可以用硅合金。硅合金性能高得多,但成本高,除了少数对性能有极端要求的芯片,大家多是在实验室研究时才使用。

    但谁说不能卖给那些对性能有高要求,又舍得花钱的单位!

    只是这么一点小小改进,芯片的性能就能提升几个百分点,而电路却与普通型如出一辙!一款设计,就足以满足所有用户群体的要求,并合理合法地划出了不同的产品价格层次!

    了不起!

    太了不起了!

    这个世上,真的有生而知之者啊!

    与会众人,只要是醒悟过来的人,都用一种高山仰止的目光,看向郭逸铭。他们无法想象,老板是在怎样的环境中成长起来的,几十万计算机从业人员抠破脑皮都想不出解决办法的难题,在他面前好像就没有一点疑难,挥挥手,轻飘飘就递过来一个点子,一个绝对可行的点子!

    高中低档计算机产品,原来是可以实现的!

    他们都是从事具体研发、生产工作的科研人员,只要明了了这个思路,脑子里的解决方案便源源不断涌出来。就他们所熟知的加工工艺、材料选择,他们立马就可以拿出不下于十种,适应各种用户群体需要的处理器设计方案。

    “第一个解决办法可行吧?”郭逸铭悠然地喝了一会儿茶,等待众人脸上恢复了一丝血色,才笑呵呵说道。

    “完全可行!”所有人应声答道,就像学生回答老师提问。

    到了这个地步,谁都知道,双方的差距,不在于“技”,而是对道的理解层次之差。

    郭逸铭对半导体的理解深度,已超出简单的技术层次,达到了他们所无法企及,“道”的高度!

    举手投足,随手拈来,便可化腐朽为神奇,此之谓道也!

    郭逸铭看众人都被他吓傻了,也有些无可奈何。他总不能说这都是雕虫小技,我还可以随手给你们画一套行星间量子通讯器的全套图纸?

    “好吧,我们接着说第二个解决方案……”

    与会众人全都放下了技术专家心高气傲的心态,此刻,在他们面前挥斥方遒的,不只是给他们饭碗的老板,更是他们的学术导师!

    学有先后,达者为师。

    虽然郭逸铭比他们年轻太多太多,在座众人都是他的叔叔伯伯辈,最年长的李秋明年纪更可以当他的爷爷。但在郭逸铭面前,他们感觉自己除了虚长几十岁,并无一点可以自傲之处。

    “第二个解决方法是软件实现法。

    我们设计一款简单、功能全面,就是一个什么都不懂的普通人,稍加训练也可以熟练掌握并运用的操作程序。然后以此为根本,移植应用于不同型号计算机,作用也是一样。

    然而这一种做法操作起来很复杂。

    移植不同的机型,就需要对所有现有机型硬件电路烂熟于胸。但事实上,现在计算机公司都实行的是封闭式设计,所有的关键技术并不对外公开。

    这就给我们移植不同机型,带来了困难。

    其次,新机型层出不穷。未来个人计算机兴起,产品更新换代应该数倍于现有的大型计算机设备。如果前后产品没有继承性,每推出一款新产品,为了适应该种产品,就要重新修改移植一遍,效率非常低下,不利于市场推广。”

    已经习惯了郭逸铭的奇思妙想,众人没有再吃惊。

    仔细分析,的确如郭逸铭所说,软件移植看似最简单,其实难度比用不同工艺、不同性能材料达到产品档次分级,高多了。同时在竞争对手恶意阻拦、技术封锁下,半途而废也不是不可能。

    “统一计算机标准如何?这样软件的继承性问题就解决了!”一个工程师皱眉思索了很久,突然说了一句。

    噗!

    郭逸铭刚刚喝了一口茶,就听到这话,一口茶水喷了出去。

    “有气魄!了不起!”他咳嗽着挑了一个大拇指,在其他工程师善意的笑容中,对那个自觉提了一个蠢主意面红耳赤的工程师说到,“我不是在讽刺你!真的,你这个主意非常好!这也正是我想做的,但现在我们不能这么公开对外说。否则传出去,所有的计算机公司都会以我们为敌。记住,悄悄地进村,打枪地不要!”

    “哈哈哈哈!”

    会场内爆发出一阵哄然大笑,众人都是从那个激情年代过来的,这句电影台词听过没有一百次,也有十好几次了。这次被郭逸铭用鬼鬼祟祟的语气说出来,每个人都有“我辈中人”的认同感,对这句话中的笑料心领神会,不觉哄堂大笑。

    统一计算机标准,原来公司的宏伟目标,竟然是这个么?

    笑过之后,想到郭逸铭半是开玩笑、半是认真的样子,所有人心中都浮现出这样一个想法。如果是真的,并且做到了……

    想到以后他们所设计的计算机,将成为全球所有计算机公司所公认的唯一标准,每一个人胸中都热血沸腾。

    尽管这个目标是如此渺茫,近乎于天方夜谭,但是,有这样一个目标在前方指引他们前行的道路……

    好像真地挺带感的!

    众人你看看我,我看看你,在同伴的脸上、眼中,他们似乎看到了一种被称之为野心的熊熊火焰,正在腾腾燃烧。

    进入西部计算机公司,成为郭逸铭的部下,可能是他们这辈子,做得最正确的一件事了!

    “啪啪!”

    郭逸铭拍着手,把他们从YY中唤醒到现实,对于标准一事,他没有引申开来细谈。成功与否,不决定于他们的决心有多大。为有牺牲多壮志,敢叫日月换新天的豪情固然可贵,但没有正确的行动指引,终究一事无成。

    也只有他这个穿越者,才能真正看清前路,带领大家走上一条康庄大道!

    不过他无须说明。

    能跟着他走下去的,他自然尽力提携。中途掉队了,他也不会回头。这条路必然是艰辛的,会付出巨大牺牲,只有心志坚定者,才能陪他走到尽头,迎来那天边第一线曙光。

    “好了,目标明确了,现在我们再回过头来,从技术角度来谈谈我们的第一款微处理器的设计思路……

    时间不多,我们不再天马行空,我先为大家画一个圈子好了。

    构架、工艺、操作系统,大家就围绕这三个方面来讨论,首先是第一个方面,构架,我们的微处理器,究竟采用什么构架来设计?”

    谈到具体技术细节,众人都精神起来,这是他们的长项。

    处理器架构,详细说起来很多,每家公司都有自己的设计标准和专攻特长。但在画繁为简之后,总体可以归纳为两类。

    精简型架构、复杂性架构。

    计算机运算是靠无数的0、1逻辑判断组合而成。众多的0、1组成了复杂的逻辑门,众多的逻辑门形成功能电路,调用不同功能电路对数据进行计算,产生不同的指令运算。

    早期的电子计算机是很简陋的,用电子管搭建结构。那时候没有什么架构之争,能够用这套简陋电路完成专门的运算需求,已经是最大的幸福了,哪里还敢奢望更多?敢这么说的人,脑袋都要被别人弹肿!

    不同的运算要求,产生了不同的计算机型号,每一种都对应了一个专业的计算领域。

    石油、化工、数学、天文、机械、空气动力……

    在六十年代半导体产业兴起之后,计算机结构开始复杂化,功能逐渐强大,运用面也开始逐渐广泛。为了节约成本,让特殊行业之外的一般商业机构也能买得起、用得起计算机,一种计算机应该要能够跨领域使用的呼声,开始高涨。

    通用计算机开始出现。

    一条数学函数,可以归为一条指令;一个存取动作,可以归为一条指令。无数的指令叠加,设计入电路,做成集成电路,这就是处理器。为了满足不同领域的需求,各个公司都针对用户需求,将他们的一个个简单动作操作,固化为一条条指令,写入处理器内部电路。

    指令渐趋繁杂。

    这就是复杂架构型计算机。

    这个时候的通用计算机,都是这种复杂架构处理器。用户编写程序,直接调用处理器内的专用指令,进行组合运用,就可以进行需要的计算处理。

    将指令设计为程序,从数据存储器上调用,不是不可以,但速度哪有集成在处理器内快?

    十多年来,当半导体工艺水平飞速发展,处理器内叠加的指令也越来越多、越来越庞大。各个公司、各种领域、各个用户都试图将自己设计的指令加入处理器,方便他们使用。而计算机运用范围的扩大,又加速了这种行为的快速增殖。每一条新指令都要设计一个专用的电路,处理器在快速新增的新指令堆积下,渐渐开始变得不堪承受之重。

    因应这种疯狂叠加的现象,让计算机回归最初的呼声出现。

    例如加州大学伯克莱分校的帕特逊教授,从去年开始对计算机处理器结构进行研究。他公开的研究报告显示:现在各公司推出的处理器,80%的运算,实际是由20%的电路所完成的。这也意味着,一块处理器中,有80%的电路大多数时候是处于闲置状态,只在很少的情况下被调用。

    大量闲置的电路,时刻处于充电状态,能量的消耗、电路散发出的热量、对相邻电路的干扰,反而降低了处理器的运算效率。

    这种理论渐渐被更多的科学家研究后所认可,他们也相继发出呼吁,要求别再往处理器添加大量无效指令了。最好是能将现在已经臃肿不堪的指令大幅削减下来,保留其中最核心的十几条指令就足以完成基本运算,让计算机发挥最高使用效率。

    于是精简指令集倡议,开始对计算机处理器如何设计架构,提出了新的课题。

    郭逸铭他们现在就要考虑,他们是采用传统的复杂架构型处理器呢,还是顺应呼吁,用更精简的指令来构建处理器电路设计。

    “我看还是用复杂架构的好!”四机部计算机所的劳工程师慢吞吞道,“大家都用复杂架构型,我们标新立异,能否为市场所认可还未可知。复杂架构已经成熟,而精减指令,到底要精简到什么程度?是将所有很少使用的指令都精简,还是有所选择?这需要长期的研究才能得出结论。一旦初战失败,对大家的信心会造成重大打击。”

    “我赞成!”

    “我也同意。现在市场上采用复杂架构,这是由计算机硬件性能所决定的,不是拍脑瓜子想出来的。现在的计算机数据存储,无非是磁芯、半导体、磁带,以及我们自己发明的软盘。

    这几种存储装置,磁芯太笨重、半导体太贵,而且这两种普通用户基本上都用不起。就连大公司使用的商用机,存储电路也达不到1兆!

    磁带倒是很便宜,可磁带速度太慢、定位困难,调用一个指令,光是读就要几分钟,让人无法忍耐……”

    他这话得到了很多人的认可,许多人都点起头来。

    国内的技术水平低,许多研究单位即便配备了计算机,好多还在用磁带存储数据。磁带都算跟上时代潮流了,用卡片、纸带的都有。这种存储装置的缺点,所有人都深有体会,为了运算一个科学项目,编程、为纸带卡片打孔、嘎嘎嘎被计算机吞进去识别,全过程耗时个把月那是常事。打孔也是个技术活,许多单位还有专门为打孔员,熟练处理纸带录入时出现的故障。

    要是打错了孔,审核时又没发现……

    天啦,那就是一场灾难!不是推倒重来,就是得到一个错误的计算结果,无论哪个结果,对申请使用计算运算的科研人员、计算机操作员,都生不如死!

    一想到精减指令的技术难题,所有人都心有窃窃焉的同感。

    “……我们自己研发的软盘,速度比磁带快很多,但比半导体存储器依然慢得多。一条两条指令无所谓,一个复杂的科学计算,涉及到大量指令调用的话,那就痛苦了。遇到处理器中没有的指令,运算就要停顿下来,从磁盘调取,速度慢也就不说了,关键是占用内部存储单位!

    一台个人计算机内部存储器能有多大?

    4K?8K?

    顶天了32K!

    这么多的指令都从磁盘调用,要占用多大的内存空间?还给运算留出了空间吗?难道我们给每一个卖计算机的用户说:请您给计算机配上64K的内存,如果要追求更高性能,最好配备128K的内部存储器。我敢说,只要我们的处理器是这样设计,绝对卖不出去!”

    “劳工说得太对了!”

    “这也是我想说的!”

    工程师们纷纷附和他的观点,现实不是计算机公司选择了复杂架构型,而是技术现实,让现在的通用处理器,只能采用复杂架构型。

    但偏偏有人不这么看。

    标榜有多大肚子吃多少饭的急先锋彭之旭又站了起来,旗帜鲜明表达自己观点:“我不同意劳工的看法。

    的确,精减指令有太多缺点,但我们更要立足于自身来看。

    复杂指令好不好?

    就现在运用来看,我认为是好的,至少比精简指令好……”

    众人奇怪了,他又说复杂指令好,又不同意劳工的意见,想想他向来坚持的观点,众人也就为之释然,必然又是他那一套老理论了。

    果然。

    “但是,要做出一款性能优异的微处理器,对半导体工艺的要求极高。我们连NMOS都没掌握,还想搞出来CMOS电路?爬都没学会,就想跑了?如果持这种观点,我看迟早是要跌跤的!”

    他这尖刻的话激起了赞成复杂架构的工程师们的怒火。

    “彭工这话听起来好像有道理,可现在国际上已经流行CMOS了,如果我们不迅速赶追潮流,等到我们吃透了NMOS,到时候可能新的技术又出来了。难道我们到时候又继续学那种新技术,就这样亦步亦趋,永远跟在别人屁股后面吃灰?”

    因为彭之旭的话太刻薄,对方说话也没留情面。

    彭之旭也是个犟脾气,他倔强道:“不管你说一千、道一万,哪怕理由再充分,可我们做不到就是做不到!我给你设计一个需要集成三万元器件的芯片,你做得出来吗?做得出来,那没话说,可问题是,我们就做不出来!CMOS需要的光刻机国内有吗?超净厂房有吗?超净厂房我们现建能够实现,光刻机你造得出来的吗?就算你造得出来,要用多少时间?两年能拿出来吗?三年呢?五年十年呢?等你五年十年拿出了合用的光刻机……,我要那落后玩艺儿来干嘛!”

    他直指核心的话,让所有人心中都为之一痛。

    他们心中的雄心壮志再高涨,可面对国内的制造业,就算最乐观的人,也只有黯然低下头。

    光刻机可不只是需要一些精密加工件,它是光学、化学、机械、自动化诸多学科理论实践的综合产物,是一个国家技术储备实力的具体体现!

    没有底蕴的国家,除非从国外引进技术,或是直接购买成套设备,否则玩都玩不起!

    中国能买到吗?

    技术被封锁,设备被封锁,或许郭逸铭能带回去一部分技术,但是否全面还不知道。哪怕他带回去了所有的全套技术,国内会重视吗?重视了,需要多长时间来调整全国相关产业生产计划?什么时候才能拿出相关设备?

    现代技术进步,从来就不是某一项高精密科技的进步。它牵一发而动全身,需要的是整体科技的全面进步!

    规模之深远、影响之宏大,只有中央亲自决策,全国一盘棋统一规划,才有可能实现。

    搞这么大动作,就为了帮他们搞出一款适应市场需求的微处理器?

    啊呸!

    你以为你是谁啊!

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