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正文 第425章 论证昆仑
    4月13日,计算机所的大礼堂里,黑压压坐满了人。

    

    主席台上方悬挂着横幅:“星河计划第三次全体会议——昆仑工程可行性论证会”。

    

    台下座位分为四个区域。

    

    最前排,首长、钱先生、孙老几位并排坐着,低声交谈。

    

    他们身后,是星河计划二十七个技术组的组长。

    

    哈工大包康建、西军电秦世襄、数学所陈教授、物理所周先生、长光所的王先生、封装组组长……每一张面孔背后,都是一个国家级科研团队,一张覆盖全国的协作网络。

    

    左侧区域,计算机所的夏先生带着三十多名骨干,正在翻阅手里的材料。

    

    他们是昆仑工程的牵头实施单位,今天要听的是需求,也是“任务”。

    

    右侧区域,红星所的宋颜教授、吴国华、钱兰等人坐在一起。

    

    6305厂的陈光远、郑长枫、刘工等人坐在一起。

    

    吕辰坐在宋颜旁边,手里捏着几页稿纸,指节有些发白。

    

    两侧的旁听席上,星河计划一百多家成员单位的代表挤得满满当当。

    

    这是星河计划成立以来,规格最高、规模最大的一次全体会议。

    

    刘星海教授走上主席台。

    

    他扫视全场,缓缓开口:“同志们,今天这个会,是星河计划第三次全体会议。”

    

    “第一次全体会议,是在1962年的‘百工联席会议’上,星河计划正式立项。那时候,我们只有一张蓝图,四项边缘技术,二十七个组还凑不齐人。”

    

    “第二次全体会议,是在1963年第二次百工联系会议期间,我们拿出了红星一号计算器,证明了星河计划这条路,走得通。”

    

    他顿了顿,语气凝重而有力:“今天是第三次。”

    

    “在讲今天的正题之前,我先向各位汇报两件事。”

    

    “第一件:6305厂,贯通了。”

    

    台下响起一阵压抑的骚动。

    

    刘星海的声音像在给历史旁白:“1964年4月7日,超纯水系统联调成功,光刻机完成最终调平,涂胶显影机、刻蚀机、扩散炉全部安装就绪。全厂一百零七套核心设备,二百六十八公里管线,全部贯通。1200名工人、500名技术员、350名电路设计师已经入驻。”

    

    “第二件,”他看向陈光远,“陈厂长,你来说。”

    

    陈光远站起来,激动宣布:“各位领导,各位专家,6305厂向各位汇报,五微米工艺,已经在6305厂线跑通了。”

    

    “第一批红星一号的量产芯片,正在封装测试。良率15%,有望半年内提高到六成以上。”

    

    全场安静了几秒,然后爆发出热烈的掌声。

    

    首长带头鼓掌,脸上露出难得的笑容。

    

    钱先生坐在那里,缓缓点头。

    

    掌声平息后,刘星海继续说:“同志们,这意味着什么?”

    

    “意味着星河计划从图纸走向了现实。意味着我们自己的集成电路,从实验室走向了生产线。意味着6305厂这个孩子,已经能站起来了。”

    

    他话锋一转:“但是,站起来了,然后呢?”

    

    “芯片造出来了,往哪儿用?装在哪里?跑什么?”

    

    “装在计算器里,只能算加减乘除。装在仪表里,只能显示几个数字。这点用处,配不上我们三年来的心血,配不上二十七个组一百多家单位的付出,更配不上国家对我们的期望。”

    

    “芯片的价值,不是造出来,是用起来。”

    

    他走到黑板前,写下两个字:昆仑

    

    “今天要论证的,就是这个用起来的地方。”

    

    刘星海指着黑板上的字:“昆仑是什么?”

    

    “它不是一台普通的计算机。”

    

    “它是向量运算系统。”

    

    他在黑板上一笔一划写下这四个字。

    

    “什么是向量运算?”

    

    “普通计算机,是一个数一个数算。叫标量运算。”

    

    “向量运算,是一批数一批数算,像列队冲锋,而不是单兵作战。”

    

    “打个比方,你要算一百个数的平方。普通计算机要算一百次;向量运算,一次就算完。”

    

    他顿了顿:“为什么我们要做向量运算?”

    

    “因为炼钢厂的热处理线数字孪生,要算的是整个温度场的分布;哈工大的磁盘仿真,要算的是磁畴的集体翻转;气象局的预报,要算的是大气层的整体运动……”

    

    “这些东西,用普通计算机算,等不起。”

    

    “用向量运算,才有可能。”

    

    他看向吕辰:“小吕,你上来,把架构讲透。”

    

    吕辰深吸一口气,站起来,走向主席台。

    

    台下几百双眼睛落在他的身上,有期待,有审视,有怀疑,也有好奇。

    

    他走到黑板前,拿起粉笔。

    

    “各位老师,我先画个图。”

    

    他在黑板上画了一个三层结构。

    

    底层,是一个方阵,标着“向量处理单元阵列”。

    

    中层,是两个并排的方块,一个标“向量存储系统”,一个标“时钟同步系统”。

    

    上层,是一个宽宽的方块,标“向量化算法接口”。

    

    “这是昆仑的架构。”

    

    他转过身:“底层,是计算核心。基于五微米集成电路,每个芯片包含多个向量处理单元。这些单元可以同时执行相同的指令,处理不同的数据。”

    

    “中层,是存储与同步。包教授的磁盘阵列,要能‘成批’喂数据;秦教授的时钟系统,要保证所有处理单元‘步伐一致’。”

    

    “上层,是算法接口。把需要计算的数据,从‘一个一个算’翻译成‘一批一批算’。”

    

    他顿了顿:“这不是冯·诺依曼架构。”

    

    “冯·诺依曼是‘单指令单数据’,一个指令,处理一个数据。”

    

    “昆仑是‘单指令多数据’,一个指令,处理一批数据。”

    

    “这套架构,我们叫它:向量并行计算架构。”

    

    台下安静了几秒。

    

    然后,钱先生举手了。

    

    他盯着黑板上的三层结构:“小吕,你刚才说,‘单指令多数据’,一个指令,处理一批数据。我问你一个问题:怎么保证这一批数据,都适用于同一个指令?”

    

    钱先生进一步解释:“数据是有差异的。同样是温度场,有的地方温度高,有的地方温度低。你把它们塞到一起算,用同一个公式,会不会把‘不同’强行变成‘相同’?”

    

    吕辰愣了一下。

    

    钱先生继续说:“向量运算的优势,在于‘整齐划一’。但现实世界的数据,往往是不整齐的。你要让不整齐的数据‘向量化’,就得先做预处理,把数据分类、对齐、填充,让它们变得整齐。这个预处理的代价,你想过没有?”

    

    吕辰沉默了几秒:“钱先生,我想过。但我没算过。”

    

    “我的初步判断是,对于魏教授的数字孪生,数据本身是连续的、有规律的,预处理代价相对可控。但对于一些离散的、不规则的问题,可能不适合向量化。”

    

    “所以昆仑的定位,不是通用计算机,是专用科学计算系统,专门跑那些能向量化的问题。”

    

    钱先生点了点头:“好。知道自己能干什么、不能干什么,比什么都能干强。”

    

    他回到座位。

    

    钱先生刚坐下,包康建举手了:“小吕,你那个‘中层’,有我们存储组的磁盘。我问你:向量运算,一次要喂一批数据。这个‘一批’是多大?”

    

    吕辰道:“取决于问题。可能是几十个,可能是几百个。”

    

    包康建点头:“好。那我问你,磁盘的寻道时间是毫秒级的,数据传输率是KB/s级的。你那个一批数据,如果存得七零八落,磁盘要花多少时间去找?”

    

    吕辰沉默。

    

    包康建教授定论:“你那个‘向量存储’,不是把数据存进去就行,是要保证数据‘摆得整齐’,连续存放、按需预取。否则,磁盘就是瓶颈,向量单元就得干等着。”

    

    他看向夏先生:“夏所长,你们搞过磁盘文件系统吗?”

    

    夏先生摇头:“没有。我们只研究过磁带。”

    

    包康建笑了:“那正好。哈工大搞了三年磁盘,文件系统是现成的。但那是给‘标量’用的,不是给‘向量’用的。要匹配昆仑,得重新设计。”

    

    他看向吕辰:“小吕,这个问题,算不算‘昆仑的问题’?”

    

    吕辰点头:“算。而且是大问题。”

    

    包康建道:“好。那我认领了,存储组负责研究‘向量化文件系统’。”

    

    包康建刚坐下,秦世襄举手了。

    

    他指着那个“向量处理单元阵列”:“小吕,你这一排向量单元,要同时执行同一个指令。这个‘同时’,怎么保证?”

    

    “时钟信号从哪儿来?从同一个晶振分出来的?还是各自有时钟?”

    

    吕辰:“……应该是同一个。”

    

    秦世襄笑了:“同一个?你知道信号从晶振到最远的那个芯片,要走多远?几米?十几米?传输线延迟是多少纳秒?芯片之间的工艺差异是多少皮秒?”

    

    吕辰沉默。

    

    秦世襄:“向量运算的精髓,就是‘步伐一致’。如果有的芯片快了几纳秒,有的慢了几纳秒,‘同一个指令’就成了‘不同时的指令’。结果呢?数据对不上。”

    

    他顿了顿:“西军电搞雷达,对时钟同步的要求,是纳秒级。你那个‘昆仑’,规模比雷达大得多,要求可能更高。你准备给时钟组提什么指标?”

    

    吕辰看向数学组的陈教授。

    

    陈教授缓缓开口:“秦教授,这个问题,不是时钟组一家能解决的。这是‘误差分配’问题。”

    

    “小吕,你得先给出算法的‘容错阈值’,并行计算的偏差,允许有多大?然后我们才能反推时钟的‘精度要求’。”

    

    他顿了顿:“数学所可以牵头,做这个‘误差预算’。但算法组、时钟组、存储组都要参与。”

    

    吕辰点头:“我同意。”

    

    秦世襄刚坐下,物理所的周先生举手了。

    

    “小吕,我问一个物理问题。你那个向量单元阵列,同时跑,同时算。功耗怎么办?”

    

    他补充道:“一个芯片跑起来,功耗是几瓦。几十个芯片同时跑,功耗就是几十瓦、几百瓦。这些热量散不出去,芯片就烧了。”

    

    吕辰:“所以我们设计了液体冷却……”

    

    周先生打断他:“液体冷却能带走热量,但能解决‘热应力’吗?芯片发热,会膨胀;冷却,会收缩。反复膨胀收缩,焊点会疲劳,会断裂。这叫‘热疲劳’。你那个向量单元阵列,一天开关多少次?一年开关多少次?能撑几年?”

    

    吕辰沉默。

    

    周先生看向材料组组长:“老王,你们材料组,有没有研究过封装材料的热疲劳性能?”

    

    王守仁摇头:“没有。我们只研究硅材料,不研究封装。”

    

    周先生看向宋颜:“宋教授,你们集成电路实验室,有没有测过芯片的热疲劳?”

    

    宋颜苦笑:“周先生,我们现在连短期的可靠性测试都没条件做,更别说长期的热疲劳了。”

    

    周先生沉吟了一下:“那这样。物理所有一套热疲劳测试设备,是给航天器件用的。可以借给你们测芯片。但需要样品,需要时间。”

    

    他看向吕辰:“小吕,这个问题,我认领了。物理所牵头,研究‘向量运算芯片的热疲劳寿命’。”

    

    周先生的问题刚结束,数学所的陈教授举手了。

    

    今天他坐在那里,一直没说话,只是偶尔在笔记本上画着什么。

    

    陈教授走到黑板前,盯着那个三层结构看了很久。

    

    “小吕,这个‘向量运算’,一个指令处理一批数据。这批数据,在数学上是一个向量。向量是有‘结构’的——顺序、维度、内积……,但现实世界的数据,往往不是整齐的向量,而是有复杂‘连接关系’的东西。”

    

    他拿起粉笔,画了一个简单的图,几个圆圈,用线连起来。

    

    “比如,你要算一个大型结构的应力分布。这个结构有几千个节点,节点之间有连接。这不是一个向量,是一个图。”

    

    “又比如,你要算大气环流。全球的气象站,分布在一个球面上,相邻的站点有关系。这也是一个图。”

    

    他放下粉笔,看着吕辰:“小吕,这个向量运算,能算图吗?”

    

    吕辰愣住了。

    

    陈教授继续说:“拓扑学关心的是连接关系。很多科学计算问题,本质上都是图上的计算,节点上的数据,沿着边传播、迭代。你把图强行塞进向量,等于丢了连接关系。丢了连接关系,算出来的东西,还是原来的问题吗?”

    

    全场安静。

    

    吕辰沉默了几秒,然后说:“陈教授,我没想过这个问题。”

    

    陈教授点了点头:“没想过,正常。你是搞工程的,不是搞数学的。”

    

    他转向全场:“同志们,我提这个问题,不是要否定昆仑。恰恰相反,我是想提醒,昆仑的‘向量运算’,能解决一类问题,连续场的问题,像温度场、应力场、流场。但不能解决所有问题,图上的问题,离散结构的问题,就不适合。所以昆仑的定位,应该是‘向量专用机’,不是‘通用机’。”

    

    他看向魏知远:“魏教授,你的数字孪生,是连续场问题,适合向量运算。但将来,如果我们要算更复杂的东西,比如集成电路的布线优化、通信网络的流量分配,就得另想办法。”

    

    魏知远点头:“陈教授说得对。”

    

    陈教授又看向吕辰:“小吕,这个架构,留没留‘扩展’的余地?”

    

    吕辰点头:“有专门留。”

    

    陈教授笑了:“应该留。将来哪天,我们搞出‘图运算’的机器,能和你的‘向量机’连起来用。这叫‘异构计算’,不同的结构,算不同的问题。”

    

    他回到座位。

    

    随后其他组的专家更是轮番轰炸,吕辰有的能回答,有的只能沉默。

    

    他飞快地在本子上记着,写了一页又一页。

    

    好不容易,各组的技术问题问完,吕辰总算松了一口气。

    

    最后,首长站起来,走到台上:“同志们,我今天听了一下午。问题提得很好,回答也答得不错。但我发现一个问题,没有人问‘钱’。”

    

    “我们要设计向量化文件系统,要保证纳秒级同步,要研究拓扑学约束下的可计算性,要测热疲劳,要搞冷却液兼容性,要重新设计封装,要设计指令集、逻辑电路、外围设备,需要多少钱?”

    

    “这些问题,今天没人问。”

    

    “但三个月后,当你们拿出‘技术任务书’的时候,必须有一页,叫‘经费预算’。”

    

    他看向夏先生:“夏所长,这件事,总体组负责。三个月后,我要看到昆仑工程的‘技术任务书’和‘经费预算’,缺一不可。”

    

    夏先生点头:“是,首长。”

    

    首长扫视了一遍全场,台下几百人鸦雀无声。

    

    “同志们,今天这个会,开得很好,讨论得很充分,每一个问题,都问到了根子上。这说明大家当真了,昆仑真的要干了。”

    

    他指着黑板上的“昆仑”二字:“昆仑。这个名字起得好。他是中国人心里第一座山。是根基,是脊梁,是撑起这片天地的骨头。我们要造的这台机器,也要配得上这个名字。”

    

    他转过身,看着全场:“同志们,你们知道今天这个会的意义吗?这不是一台机器的论证会。这是咱们国家,在电子计算机这条路上,第一次走自己的路。苏联人给过我们103、104。那是好东西,我们感谢。但那是人家的路,人家的架构,人家的想法。”

    

    “现在我们要造的昆仑,是咱们自己的向量运算,自己的架构,自己的想法。是从咱们自己的土地上,从咱们自己的需求里,长出来的东西。”

    

    “这条路,走得通吗?不知道。”

    

    “但今天这个会,让我看到了一件事:走不走得通,至少有人走了。”

    

    他看向台下那二十七位组长,:

    

    “包教授,哈工大搞了三年磁盘,今天说‘我认领向量化文件系统’。”

    

    “秦教授,西军电搞雷达同步,今天说‘我认领时钟指标’。”

    

    “陈教授……

    

    他一个一个念过去,每一个名字落下,台下都有人挺直脊背。

    

    “二十七个组,一百多家单位,今天认领了二十七座山。”

    

    “这些山,每一座都不好爬。有的要爬三年,有的要爬五年,有的可能要爬十年。”

    

    “但是,三年后,五年后,十年后,当这台机器跑起来的时候,每一个爬过山的人,都可以骄傲地说,这台机器,有我的份。这条路,是我和她一起走出来的。”

    

    “这就是昆仑工程的意义。”

    

    “它不是一台机器。它是咱们国家集成电路产业的‘成人礼’。是二十七个组、一百多家单位,第一次拧成一股绳,去干一件大事。”

    

    “这件事干成了,咱们就有底气说,我们不仅能造芯片,还能用芯片造出东西来。不仅能造出东西来,还能造出和别人不一样的东西来。”

    

    “这件事干成了,后面的路就好走了。数字孪生、材料计算、气象预报、石油勘探……这些今天想都不敢想的事,就有了‘算’的地方。”

    

    “这件事干不成——”

    

    他顿了顿,笑了:“干不成也得干。”

    

    “咱们这代人,不就是干不成也要干的吗?”

    

    台下有人笑了,笑着笑着,眼眶红了。

    

    “同志们,昆仑是三五期间的重大工程。更是咱们这一代人,给后辈铺的路。”

    

    “咱们今天爬的山,后辈就不用爬了。咱们今天蹚的河,后辈就能直接过。”

    

    “咱们今天把这台机器造出来,后辈就能站在上面,看得更远。”

    

    他顿了顿,声音沉下来:“所以,拜托了。”

    

    他对着全场,微微欠身。

    

    全场起立。

    

    没有人说话。

    

    只有掌声,经久不息。

    

    会议结束,专家们三三两两离开。

    

    北京的冬夜,寒风凛冽。

    

    礼堂里的灯光,一盏一盏熄灭。

    

    但二十七家单位的实验室里,新的灯又一盏一盏亮起来。
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