第一四三章 神奇運算
第一四三章 神奇運算
陳佳永送走了馮吉和楊麗雲等人後，就趕快回到了虎崖。他讓施宗宇去叫來了華萊士，過問虎崖電子實驗室這一段時間以來的工作進展情況。
華萊士彙報：單晶矽己經提煉成功。原材料的採集工作完畢之後，已對原材料中的一部分進行了預處理工作。作為最主要的原料，矽的處理工作更是精心操作。對矽原料進行了化學提純，使其達到了可供半導體製作使用的原料級別。為了使這些矽原料能夠滿足積體電路製造的加工需要，又將其整形，是透過溶化矽原料，將液態矽注入高溫石英容器而完成的。
虎崖電子實驗室的半導體原件生產已達300餘個品種：繼電器、電位器、二、三極穩壓管、可控矽整流橋、鉬電解電容……己經廣泛地用於了收音機、步話機、收發報機、汽車電路、機械裝置電子控制箱等電路中。陳佳永去車間檢現了一下生產的電子原器件，質量還不錯，大致相當於後世90年代的半導體電子產品了。目前的要求是進一步縮小原件體積和提高工藝製作水平。下一步就是向原件整合化，裝置自動化方向發展了。
華萊士道：現在已經研製成功了部分積體電路，用了金、銀、銅、鋁、鈦、鉬等貴重金屬為材料，採用了鍍金、鍍銀和用顯微鏡下的刻蝕法和嵌入法等工藝製作。由於製作工藝還不太完善，操作上也不太熟練，所以，與大隊長那臺微機內的整合塊相比，體積上大了許多倍，精純度也不是很高。但是，僅就如此，一片巴掌大的整合塊電路，就已經相當於2000千隻電晶體和1萬隻電子管的體積和容量了。真是讓人不能想象的。
華萊士領著陳佳永到了精工車間的一臺5米精加工車床前。只見車床右上方裝著一個一米見方的鐵箱子，箱子裡有數十條線路連線在了車床上。一名操作工在車床上安好了一根柴油機主軸加工件後，摁下了那鐵箱子上一排按鈕中的一個，不一時，車床的電動機就“嗡嗡嗡”地轉動了起來，按照操作工設定好的資料程式，車床就自動進刀切削了。陳佳永心裡讚道：“這不就是數控機床的雛形麼！雖然還有些簡單，這數控的機箱也挺大和難看，工作速度也非常慢，但是，起碼能解決最基本的車床加工件的精度問題了。車床少報廢一個加工件，效益就大大地增加了呀！”
陳佳永讓華萊士將車床上的一個機箱搬到了他的“大廳”裡，又叫他召集了電子實驗室的30幾個人員和相關的其他10多人，當場“解剖”了他們研製出來的機床數字化控制機箱。他逐一取出了裡面的部件，用實驗室設計製出的萬用電表測出了電路資料引數後，一邊評價和分析，一邊用粉筆在黑板上寫下了一連串的公式，逐一地演算著，一堂人都沉浸在了公式和數字的海洋裡。陳佳永不停地回答著大家的提問，又不停地在黑板上演算著資料。他前幾個月給他們上的計算機理論課，這會兒落在了這個車床數控箱的實處。他才找到了專業所學的真實的感覺。
陳佳永重點講了計算機中央處理器(cpu)的工作原理：cpu是一臺計算機的運算核心和控制核心。所有的操作都是由它負責讀取指令，是指令譯碼並執行指令的核心部件。中央處理器從儲存器或高速緩衝儲存器中取出指令，放入指令暫存器，並對指令譯碼。它把指令分解成一系列的微操作，然後發出各種控制命令，執行微操作系列，從而完成一條指令的執行。指令是計算機規定執行操作的型別和運算元的基本命令。指令是由一個位元組或者多個位元組組成，其中包括操作碼欄位、一個或多個有關運算元地址的欄位以及一些表徵機器狀態的狀態字和特徵碼。有的指令中也直接包含運算元本身。運算邏輯部件。可以執行定點或浮點的算術運算操作、移位操作以及邏輯操作，也可執行地址的運算和轉換。2暫存器部件。包括通用暫存器、專用暫存器和控制暫存器。3控制部件。主要負責對指令譯碼，並且發出為完成每條指令所要執行的各個操作的控制訊號。其結構有兩種：一種是以微儲存為核心的微程式控制方式；一種是以邏輯硬佈線結構為主的控制方式。微儲存中保持微碼，每一個微碼對應於一個最基本的微操作，又稱微指令；各條指令是由不同序列的微碼組成，這種微碼序列構成微程式。中央處理器在對指令譯碼以後，即發出一定時序的控制訊號，按給定序列的順序以微週期為節拍執行由這些微碼確定的若干個微操作，即可完成某條指令的執行。簡單指令是由（3～5）個微操作組成，複雜指令則要由幾十個微操作甚至幾百個微操作組成。邏輯硬佈線控制器則完全是由隨機邏輯組成。指令譯碼後，控制器透過不同的邏輯閘的組合，發出不同序列的控制時序訊號，直接去執行一條指令中的各個操作。
大型、小型和微型計算機的中央處理器的規模和實現方式很不相同，工作速度也變化較大。中央處理器可以由幾塊電路塊甚至由整個機架組成。如果中央處理器的電路整合在一片或少數幾片大規模積體電路晶片上，則稱為微處理器（見陳佳永的微型機）。中央處理器的工作速度與工作主頻和體系結構都有關係。中央處理器的速度一般都在幾個mips（每秒執行100萬條指令）以上。有的已經達到幾百mips。速度最快的中央處理器的電路已採用砷化鎵工藝。在提高速度方面，流水線結構是幾乎所有中央處理器設計中都已採用的重要措施。下一步，中央處理器工作頻率的提高，在受到物理上的限制的情況下，其內部的執行性（指利用中央處理器內部的硬體資源）的進一步改進是提高中央處理器工作速度而維持軟體相容的一個重要方向……
從上午10時，到下幹5時，陳佳永愣是沒有歇下一口氣。花子和歐陽桃不停地到大廳為陳佳永他們摻茶續水。花子連去問何時吃中飯的話都被華萊士打住了。花子瞧著“‘夫君’大隊長”那寫滿了一遍又一遍的黑板上的“天書”，又瞧著那幾十個如醉如痴的人們，她心裡驚奇和激動不已。她到虎崖裡已經好幾天了，知道了在座的這些人，個個都生氣勃勃，都是些勤奮好學的人；他們也都像那崗川一樣，是知識型的工作狂熱份子，只不過那崗川走了邪道，他們走的是正道。花子痴痴地看著陳佳永的講課，她雖然一句都聽不懂他講的啥，但她的心裡卻很甜蜜，很驕傲。心道：“夫君呀，你真行！”
一直到晚上7時，課程還沒有結束的意思，花子很無佘，於是就去搬來了陳佳英。陳佳英就徑直走進了大廳，大聲對陳佳永道：“佳永兄弟，你們再忙也得吃了飯再說呀，這飯菜都涼了呢。”陳佳永才放下了手中的粉筆，對大家道：“吃了飯繼續講。”
晚上，陳佳永又重點講了積體電路。積體電路技術是微電子技術的核心，它的主要特徵是電子器件和電路的微小型化，適於大規模生產，成本低而可靠性高。隨著超精微加工技術的提高，整合度已超過每個晶片含數千萬個元件。積體電路的製造尺寸，必須以微米甚至奈米來計量。1微米是1毫米的千分之一。頭髮絲的直徑為70至100微米，細菌大小約1到2微米。而在微電子技術中，1微米大小的地方卻可以容納很多電晶體。如果一個細菌跑到積體電路中，就好比一列火車撞進了小衚衕。要在這樣極小的面積上施工製造，最關鍵的技術是使電晶體的線寬儘可能地小，這樣才能使各種半導體器件和電路之間緊密地編織到最小的空間裡。在只有頭髮絲直徑大小的矽片上，當線寬為1微米時，可容納400個電晶體；線寬為0.5微米時，可容納1500個電晶體；線寬減到0.25微米時，則可容納4500個以上。這樣精細的加工只能在極高倍的電子顯微鏡下操作……
在後世裡，計算機中的中央處理器（cpu）就是超大規模積體電路的傑作。一個小小的晶片中有幾十萬，幾千萬個半導體器件已不是什麼難事。製造這種產品需要極為嚴格的潔淨要求，甚至不得有人員進入，只能全自動化生產。
兩天後，虎崖計算機工作室正式建立。在幾個聳立的嶄新計算機櫃裡，已經裝上了新研製的1000多塊可控單晶矽積體電路板，相當於150萬隻電晶體的工作效率。與前時莫二妹操作的車床上裝的那個2500只電晶體的機床數字控制箱電路板相比，功能己經不同異日而語，計算機的運算速度從最初的每秒10000次增加了1500倍，達到了每秒運算800萬次的速度。
孟猛在大隊的《情況通報》上，得知虎崖已經建立了計算機中心，就趕忙派了3位工程師來到了虎崖，帶來了幾乎小半車的紙質圖紙和資料資料。陳佳永熱情地接待了他們。心想：“這正是老子本專業的第一筆業務來了呀。”他陳家大少爺的那股匪性又湧了上來，夜以繼日地在機房裡操作和忙活個不停。華萊士則帶著十幾個他的學生，在陳佳永“師爺”的指導下，觀察和檢測著計算機執行中的硬體部分的元器件，特別關注那才研製出來的中央處理器的執行情況和散熱效果。由於顯示器還沒有製造出來，計算機是用打孔機和印表機計數。記錄資料計算結果的人就安排了5個。陳佳永又安排了施宗宇到計算機室裡去當文員，整理技術資料和文件。那施宗宇旁聽了陳佳永的幾堂課後，正迷上了計算機，就十分高興地到了計算機室工作。
陳佳永在虎崖呆了整整一個星期沒有出去，施宗宇和歐陽桃配合著計算機室的二十多位工程師和工作人員，忙著列印資料和製圖曬圖、校對中英文稿，李小全也幫忙做作粗活，忙了個不停。陳佳永編出的許多應用程式的軟體，在計算機上反覆試機驗證後，就開始了不停地運算。得出了鋼鐵廠所鍊鋼鐵操作和鋼鐵質量的各種引數；軋鋼廠1500噸級水壓機的設計模型和資料；橄欖寨汽車製造廠120馬力車用柴油機和3000馬力大型柴油機(供海輪用)製造的一部分技術資料……
陳佳永在機房裡，聽著那計算機系統運轉時發出的輕微“嗡嗡”聲，心裡在想：前世那基地裡的大型計算機系統“華夏5號”，運算速度己經達到了每秒1千萬億次以上。他在虎崖弄的這個東東，只能趕上其一根頭髮絲的。饒是如此，就已經解決了多項工程技術上的複雜計算問題，已經很不錯了。
陳佳永又整理出了《積體電路原理及應用》的中級專業教材，由淺入深地講解了整合運放的基礎知識、模擬積體電路的線性和非線性應用、整合變換器及其應用、整合訊號發生器、有源慮波器、穩壓電源，語音、影象數字積體電路及應用、程式設計邏輯器件等等，下發給了華萊士他們學習。
歷史上的第一個積體電路，在1958年才出現，而陳佳永帶領著虎崖這一群人，提前了37年將緬北的工農業建設和軍工建設推向了數字化時代。