第一百三十五章 芯片问题

项目的启动是热烈的，但很快，现实的冰冷就浇了所有人一头。

第一个，也是最核心的问题，就是集成电路的短缺。

要实现郑昊提出的总线式架构，核心是各种集成电路芯片：CPU芯片、存储器芯片、总线接口芯片等等。然而，在那个年代，中国自己的集成电路产业几乎还是一片空白。少数研究所能生产一些简单的逻辑门电路，但要达到数控系统所需的运算速度和集成度，简直是痴人说梦。

“林教授，我们现在能弄到的，最好的也就是一些晶体管和二极管，还有一些简单的TTL逻辑门。”周煜愁眉不展地对着林教授和郑昊汇报，“至于CPU芯片，存储芯片，国内根本就没有。就算能从国外搞到一些样品，也数量稀少，价格昂贵，根本不可能满足我们批量生产的需求。”

林教授的眉头也紧锁着。这是他最担心的问题。没有芯片，再好的设计也只能是纸上谈兵。

会议室里一片沉默。这种“巧妇难为无米之炊”的窘境，让所有人都感到了巨大的压力。

郑昊看着面前的几张采购清单，上面列出的都是一些国外最先进的集成电路型号。他当然知道这些东西国内没有，甚至连见都没见过。

他前世的经验告诉他，芯片制造是一个极其复杂和烧钱的工业。短期内指望国家能搞出自己的CPU，那是不现实的。

“我们不能等。”郑昊打破了沉默，声音不大，但带着一股不容置疑的坚定，“既然没有现成的，那我们就自己造！”

所有人都愣住了。自己造？这怎么可能？他们是搞数控系统的，不是搞芯片制造的。

“郑组长，您是说……我们自己设计，然后找工厂去生产？”周煜试探性地问。

“不，不是找工厂。”郑昊摇了摇头，“我们现在没有那个条件。我的意思是，我们先用现有的分立元件，把这些‘芯片’给搭出来！”

此言一出，会议室里顿时炸开了锅。

“用分立元件搭CPU？郑组长，您这是开玩笑吧？”一位青华的青年教师忍不住发问，“一个CPU里有成千上万个晶体管和电阻电容，我们用分立元件搭出来，那得有多大？功耗得多高？速度得多慢？”

孙宇和钱浩也面面相觑。他们是搞电路的，知道这其中的难度。用分立元件搭一个简单的加法器都够呛，更别说一个完整的CPU了。

“我知道这听起来很疯狂。”郑昊看着众人怀疑的目光，脸上却带着一丝笑容，“但我们别无选择。我们不能因为没有最好的工具，就放弃最好的设计。我们先用‘笨办法’，把CPU和存储器模块的功能给实现出来。”

他走到黑板前，画了一个简单的逻辑门电路图。

“一个与门，我们可以用两个晶体管和几个电阻搭建。一个非门，一个晶体管就行。有了与门和非门，我们就能搭建出或门、异或门，进而搭建出触发器、寄存器、加法器……”郑昊在黑板上飞快地画着，一个个复杂的逻辑单元在他的笔下变得简单清晰。

“最终，我们可以用成百上千个这样的分立元件，一块一块地，拼凑出一个简陋的‘CPU’和‘存储器’。”郑昊的眼神亮得惊人，“它的体积会很大，功耗会很高，速度会很慢。但它能跑！它能验证我们的总线架构，能验证我们的操作系统！”

“这就像我们修自行车，没有现成的轴承，难道我们就不能用钢珠和铁圈自己磨一个吗？”刘天柱突然插了一句，他虽然不懂微电子，但他懂这种“土法炼钢”的韧劲。

林教授看着郑昊，他知道这个年轻人不是在胡闹。这是在绝境中寻找生机，是在用一种近乎原始的方式，去实现最先进的理念。这需要极大的勇气，也需要深厚的理论功底。

“郑组长，您说得有道理。”马前德的声音有些沙哑，他看着郑昊画的逻辑图，脑子里飞快地计算着，“这确实是目前唯一可行的路。但工作量会是天文数字。而且，用分立元件搭建的CPU，它的性能，能满足数控系统的实时性要求吗？”

“所以我们需要优化。”郑昊看向周煜，“周煜同志，青华大学在逻辑电路设计方面有丰富的经验。我们需要设计出最精简的指令集，最优化寄存器分配，以及最紧凑的逻辑电路结构。把每一个晶体管的性能都压榨到极致！”

他转向孙宇和钱浩：“孙宇同志，钱浩同志，你们是电路专家。我们需要你们把这些理论上的逻辑电路，用我们能弄到的国产晶体管、电阻、电容，以最巧妙、最紧凑的方式，焊接出来。这需要你们发挥极致的工艺水平！”

郑昊又看向小张和小李：“小张，小李，你们的任务更重了。我们这个‘土制CPU’的性能是有限的，这意味着我们的操作系统必须极致精简，每一个指令都要斤斤计较。你们要用机器语言，把操作系统的核心功能，用最少的代码量实现出来。你们的程序，将直接决定这个‘土制CPU’的运行效率！”

一番任务分配下来，所有人都被震撼了。这哪里是搞研发，这简直是搞一场“微电子领域的长征”！

“好！就这么办！”林教授终于拍板，“没有条件，创造条件也要上！这就是我们中国科研工作者的精神！”

接下来的日子，青华园的这间实验室，彻底变成了热火朝天的战场。

小张和小李搬来了成堆的晶体管、电阻、电容，以及各种型号的集成电路手册。他们像一群被饿了很久的蜜蜂，贪婪地啃噬着这些知识，试图从最基础的元器件开始，理解那些复杂的逻辑电路。

孙宇和钱浩则拿着烙铁和放大镜，在一块块实验板上小心翼翼地焊接。他们要用密密麻麻的分立元件，搭建出一个个逻辑门单元，再将这些单元组合成更复杂的寄存器、计数器。他们的手艺之精湛，让青华的几位老师都叹为观止。

周煜则带着他的团队，埋首于堆积如山的纸稿和算盘中。他们要设计出最精简的指令集，最合理的寻址模式，以及最有效的总线仲裁机制。他们争论不休，甚至为了一个数据位宽，能讨论到深夜。

郑昊则像一个不知疲倦的陀螺，在各个小组之间穿梭。他时而帮周煜推导一个逻辑表达式，时而帮孙宇解决一个元器件的参数匹配问题，时而又和小张他们一起，对着一张手绘的CPU指令周期图，争论一个时序信号的细节。

他脑子里装着的，是后世集成电路发展的整个脉络。他知道，现在他们做的这些“土法炼钢”，虽然效率低下，但却是理解芯片底层原理最好的方式。这就像是让学生从零开始，亲手搭建一个简易的收音机，虽然市场上有很多成品，但只有亲手搭过，才能真正理解其中的奥秘。

日子一天天过去，实验室的灯光总是亮到深夜。疲惫，但充满希望。

然而，新的问题很快又浮现出来。

“郑组长，出问题了！”一个下午，周煜冲到郑昊面前，手里拿着一张测试报告，脸色凝重，“我们用分立元件搭建的这个‘土制CPU’，在进行高速运算时，出现了严重的逻辑错误！而且，每次错误的位置都不一样，根本无法定位！”

郑昊接过报告，仔细看了起来。他知道，这是分立元件搭建的复杂电路，在高速运行时必然会遇到的问题——信号延迟、毛刺、串扰、温漂……这些都可能导致逻辑混乱。

这就像他们辛辛苦苦用火柴棍搭了一个精密的鸟巢，结果一阵风吹过，鸟巢就散架了。

周煜提出的，正是“土法炼钢”最致命的缺陷。如果这个问题不能解决，那么他们所有的努力，都将功亏一篑。

“这是我们之前没有预料到的。”周煜叹了口气，“分立元件的性能指标，实在太不稳定了。而且，数量越多，这种不确定性就越大。”

实验室里的气氛再次变得压抑起来。

郑昊看着那份报告，又看向桌上那块密密麻麻、焊满了晶体管和电阻的“土制CPU”板。

他知道，这不是靠简单的修修补补就能解决的问题。这需要从根本上，改变他们的“炼钢”方式。


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