第327章 “节能架构”灵感 (第2/3页)
林雪摇头：“上海那边说了，现在只能做到5微米。而且工艺改进不是一朝一夕的事，至少要一年。”
“那降低频率？”张卫东提议，“主频降到800kHZ，功耗应该能降下来。”
“但性能也降了。”陈星反对，“我们要对标的是8080，性能不能妥协。”
“这也不行，那也不行，到底怎么办？”有人烦躁地拍桌子。
会议室的门被猛地推开，赵四冲进来，眼睛发亮。
“有办法了！”
所有人都看向他。
“动态时钟门控！”赵四走到黑板前，抓起粉笔，“不是降低整体频率，而是动态调节。哪个模块工作，就给哪个模块时钟；哪个模块闲置，就切断它的时钟信号！”
他在黑板上飞快地画着：“看，这是我们的芯片架构。大部分时间里，不是所有模块都在工作。比如在执行算术运算时，指令译码器是闲置的；在访问内存时，ALU是闲置的。”
粉笔在黑板上敲出清脆的声音：“如果我们能实时监测每个模块的工作状态，动态开关时钟，理论上能节省多少功耗？”
杨振华迅速心算：“假设平均每个时刻有30%的模块闲置……那功耗能降低30%以上！”
“对！”赵四激动地说，“而且这不仅仅是省电的问题。模块不工作时切断时钟，发热也减少了，散热压力变小，可靠性提高！”
会议室里安静了几秒，然后爆发出热烈的讨论。
“这个思路好！但怎么实现？”
“需要设计一个状态监控单元。”
“还要有精细的时钟树设计，每个模块的时钟要能独立控制。”
“控制逻辑会不会太复杂？”
陈星一直没说话，眼睛盯着黑板上的草图。突然，他站起来：“赵总工，中医讲究平衡，讲究顺势而为。咱们这个设计，是不是也是这个道理？”
赵四一愣，随即笑了：“对，就是这个道理！不要强行压制功耗，而是顺应芯片的工作节奏，该忙时忙，该歇时歇。这就是‘节能架构’的核心思想！”
思路确定了，接下来是具体设计。赵四把人员分成三组：陈星和陈启明负责架构设计，杨振华负责算法和控制逻辑，林雪和张卫东负责仿真验证。
“时间很紧。”赵四看着大家，“上海的生产线已经准备好了，一周后就要流片。我们必须在一周内完成设计修改，重新生成流片文件。”
“一周？”陈启明倒吸一口凉气，“这几乎不可能！”
“可能不可能，做了才知道。”赵四说，“从现在开始，所有人吃住在基地。我让食堂24小时供餐，需要什么物资，直接跟我说。”
没有犹豫，没有抱怨。大家立刻行动起来。会议室成了临时指挥部，图纸铺了满地，计算机全天运转。
陈星和陈启明负责的架构设计是最关键的一环。他们要在原有设计的基础上，增加时钟控制网络和状态监控单元，还不能影响芯片的主要功能和性能。
“这里要加一个时钟门控单元。”陈星在图纸上标注，“每个主要模块的时钟输入，都要经过这个单元。控制信号来自状态监控器。”
陈启明皱眉：“但这样会增加布线复杂度，可能影响时序。”
“所以我们得优化。”陈星拿起计算尺，“计算一下最坏情况下的路径延迟。如果超标，就要重新规划布局。”
两人埋头计算。窗外，天色渐暗，又渐渐亮起。他们熬了一个通宵。
第二天早上，杨振华拿着控制算法初稿过来时，看到两人眼睛通红，桌上堆满了草稿纸。
“怎么样？”
“基本架构确定了。”陈启明声音沙哑，“但有个问题——状态监控器本身也需要功耗，如果它太复杂，省下来的电可能还不够它自己用的。”
杨振华推了推眼镜：“这就是我要解决的问题。我的算法要尽量简洁，用最少的逻辑判断工作状态。”
他展开自己的图纸：“看，我设计了一个两级监控系统。第一级是粗判，根据指令类型预判哪些模块可能被使用；第二级是细判，在实际执行时确认。两级结合，准确率高，逻辑又不复杂。”
陈星仔细看着算法流程图：“这个思路好。但执行起来，会不会有延迟？比如从发现模块闲置，到切断时钟，这中间的时间差……”
“这就是关键。”杨振华指着一段逻辑，“我设计了一个‘预测-确认’机制。在指令解码阶段就预测接下来哪些模块会用，提前准备。如果预测错了，再快速纠正。这样延迟最小。”
三人讨论到中午。食堂送来了饭菜，他们边吃边聊，饭粒掉在图纸上也不在意。
下午，林雪和张卫东带来了仿真结果。
“好消息和坏消息。”林雪说，“好消息是，从理论模型看，动态时钟门控能降低功耗35%以上。坏消息是，控制逻辑的增加，会让芯片面积增大8%。”
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