“我建议，”夏先生说，“我们立即把这个思路纳入设计研究。第一阶段，先定义一套标准的‘逻辑门单元’库；第二阶段，开发能自动组合这些单元的布局算法；第三阶段，扩展到更复杂的功能模块。”
这个提议获得一致通过。
随后，决定成立“集成电路设计自动化研究小组”，由数学系、计算所和红星所共同组成。
第一阶段目标就是基于二维网格编码和标准单元库的思想，开发能处理百晶体管级布局布线的算法原型。
到了第四个议题，高先生走到右边的黑板前。
他在黑板上画出两个对比表格，复杂指令集（CISC）和简化指令集，细数了国际上先进研究优缺点。
“我们该走哪条路？”高先生问，“是追随西方的主流，还是探索简化指令集这条新路？”
会议室里再次陷入激烈辩论。
支持CISC的一方认为，科学计算程序需要复杂的浮点运算、向量操作，CISC指令集能提供更直接的支持；而且现有的编译器、程序设计经验都基于CISC。
支持简化指令集的一方反驳，复杂指令在编译器中很少被直接使用，编译器更倾向于用简单指令的组合；简化指令集的规整性让流水线设计变得简单，能极大提高主频；而且简化指令集对编译器的优化更友好。
程教授再次展示那份算题统计，“我们分析了104计算机上运行的科学计算程序，发现80%的时间都在执行20%的指令，主要是取数、存数、加法和乘法。”
吕辰提出了一个“常用功能固化”的思路，说道：“高先生，如果统计是对的，80%时间执行20%的指令，那我们为什么不优化这20%的指令，让它们极快，其余指令用软件子程序实现？常用函数做成专用模块，不常用的临时组合。”
高先生眼睛一亮，他兴奋地在黑板上写下一系列原则。
指令长度固定（如16位或32位），格式规整；只有加载/存储指令可以访问内存，运算指令只操作寄存器；硬连线控制，不用微码；注重流水线设计，目标是一条指令一个周期。
“如果我们走这条路，我们可能和美国同行站在同一起跑线上。”高先生说，“甚至，因为我们的包袱更小，可能走得更快。”
辩论持续了一个小时。
最终，会议达成共识，“星河计划”首款芯片将采用“简约指令集”理念，设计一套名为“星河-1”的指令集架构。
由高先生牵头，数学组和电路组共同参与，三个月内完成指令集手册初稿。
很快就到了第五个议题，如何容错。
清华数学系的何教授主持，他是概率论与数理统计专家。
“同志们，当集成度提高，单个晶体管的失效率即使极低，整体芯片的失效概率也会累积升高。”
何教授在黑板上写下一个公式：P_system = 1 - (1 - p)^N
其中p是单个晶体管的失效率，N是晶体管总数。
“当N达到一万、十万、百万时，即使p很小，P_system也会变得不可接受。”何教授说，“我们必须用数学方法保证可靠性。”
他介绍了三个概念，冗余设计、纠错码、自测试，并介绍了这些概念方法。
“但这些方法都有代价。”何教授说，“冗余设计增加面积和功耗；纠错码增加存储开销和延迟；自测试需要额外的测试电路。我们需要在可靠性和成本之间寻找平衡。”
“这又是一个优化问题。”陈教授第三次轻声说道，“我们可以建立一个多目标优化模型，在面积、功耗、成本约束下，最大化芯片的可靠度。决策变量包括冗余度、纠错码方案、测试电路比例等。”
高先生又提到“模块化”思想：“何教授，我们能不能把容错也做成模块化的？设计一种‘带自检的标准单元’。每个逻辑门卡片都内置简单的自检电路。当这些卡片组合成芯片时，自检电路也自动连接成一个整体的测试网络。这样测试成本就分摊了。”
“好思路！”何教授点头，“而且可以根据模块的关键性，决定自检的粒度。关键模块，比如控制单元，用细粒度、高频次的自检；非关键模块用粗粒度、低频次的自检。这又是一个优化问题......”
“这需要体系结构专家、数学家、可靠性工程师的紧密合作。”高先生总结道。
会议进行到半夜，窗外已经全黑。
刘星海教授走到黑板前，他拿起粉笔，在那些物理公式、布尔代数、指令集表格之间画了一个大圈。
“今天的会议，让我看到了‘星河计划’最宝贵的财富——”他的声音不高，但异常清晰，“我们在从原理层思考问题。”
他转过身，面对所有人：“我们不是盲目模仿，而是在问：数学的本质是什么？物理的边界在哪里？计算的规律是什么？”
本小章还未完，请点击下一页继续阅读后面精彩内容！