方向确定,“星火”这艘巨舰便调转船头,开足马力,向着“异构计算”这片充满未知与风浪的技术深海义无反顾地冲锋。
而“锐眼一号”DSP芯片的设计,成为了横亘在集成电路设计部门(主要由原“争气芯”团队扩编而来)面前的第一道,也是最凶险的关卡。
这不再是一颗追求面面俱到、通用性强的中央处理器(CPU),而是一颗为了特定任务可以燃烧殆尽、将单一性能推向极致的“流星”,它的目标极其纯粹而明确——极致的信号处理效率与吞吐量!
接下来的几个月,设计大楼的灯火便几乎没有熄灭过。
巨大的、铺满整面墙的绘图板上,密密麻麻地画满了如同迷宫般复杂的多层电路图,不同颜色的线条代表着数据线、控制线、时钟线,交织缠绕,令人眼花缭乱。
工程师们围着绘图板,常常为了一个晶体管的位置、一条关键路径的走向、一个缓存结构的设计而争得面红耳赤,空气中弥漫着浓烈的咖啡、烟草、以及打印油墨混合在一起的、独属于攻坚战场的气味。
“这个运算单元(ALU)的流水线深度必须再增加一级!否则前端数据流入的速度会在这里形成瓶颈,整个阵列的效率都会被打折!”
“不行!流水线加深意味着控制复杂度提升和潜在延迟增加!必须重新设计缓存结构,采用多体并行和预取策略,确保数据能像自来水一样,随时拧开随时有,绝对不能出现运算单元‘饿肚子’等数据的情况!”
“功耗!功耗预算必须死死卡住!这么多运算单元同时全速运转,产生的热量是惊人的,如果不能有效控制,芯片会自己把自己烧穿!必须引入更精细的时钟门控和动态电压频率调节(DVFS)技术!”
“还有和‘星河’主机的接口协议呢?通信延迟必须压到最低,不能成为木桶的短板!考虑采用类似高速串行总线的设计?”
争论、碰撞、激辩、修改、优化……每一个晶体管的布局,每一条连线的走向,每一个时序参数的设定,都经过了反复的、近乎苛刻的推敲和仿真验证。
秦念虽然不直接参与每一行寄存器传输级(RTL)代码的编写,但她凭借超越时代的芯片设计视野和系统知识库中浩如烟海的知识支持,
在关键的体系架构决策、性能瓶颈定位和潜在风险预警上,总能一针见血地指出问题所在和优化方向。
“这个部分,采用这种分布式的多端口寄存器文件结构,可以有效缓解多个运算单元同时访问数据造成的冲突和排队延迟。”
“那个关键的滤波器算法模块,可以考虑直接用硬连线的逻辑电路来实现,虽然设计复杂,但比用微码指令去逐条执行,效率至少要高出一个数量级,功耗也能大幅降低。”
“这里,可以考虑引入异步电路的设计思想,只在有实际运算任务时激活相关模块的时钟,能显着降低芯片的动态功耗。”
她的每一次指点,都如同在迷雾中投下的一道精准光束,往往能让陷入僵局、濒临绝望的设计团队豁然开朗,找到新的突破口,节省了无数宝贵的时间和试错成本。
与此同时,由李文军和吴思远领导的软件团队,也开始了并行的、同样艰苦卓绝的征程。他们需要为这颗尚在母体中孕育的芯片,创造它的“母语”和“生存环境”——包括定义专用的、高度精简的指令集架构(ISA);