《四合院,我跟國家提出南天門計劃》第408章 算法優化(1)

作者:辰星如夢夢人生·9個月前

凌晨四點,神經緩衝演算法實驗室裡依舊燈火通明。空氣裡除了松香和金屬味,又多了一股濃咖啡燒焦的苦澀氣息。三個菸灰缸已經堆滿菸蒂。

秦工盯著螢幕上最新一輪模擬測試的結果,眼球佈滿血絲。他摘下眼鏡,用力揉了揉鼻樑。“延遲降到四點二毫秒了,但代價是能耗又反彈了百分之八。這個平衡點……簡直像在針尖上跳舞。”

劉工靠在椅背上,雙手枕在腦後,盯著天花板。“問題出在架構上。我們現在的機載戰術計算機是為火控和姿態控制設計的,擅長順序執行高精度浮點運算。但神經訊號處理是另一回事——它需要的是海量並行流水線操作,對即時性要求嚴苛到微秒級。”

他坐直身體,在鍵盤上敲擊幾下,調出一張硬體架構圖。“你看,每次演算法要處理十二個通道的神經訊號,每個通道每秒取樣兩萬次,每次取樣要做六層濾波、特徵提取和動態緩衝計算。現有的單核處理器只能排隊處理,光是任務排程和快取爭用,就吃掉了一大半效能,還額外增加了功耗。”

張彬站在兩人身後,目光落在那些不斷滾動的效能曲線上。他面前的桌面上攤開著幾份手寫稿紙,上面是他結合【超級光腦】推演出的幾種最佳化思路。其中一種,涉及對演算法核心進行硬體級別的重構——設計一種專用處理單元,讓演算法的每一步操作都能在矽片上找到對應的、最最佳化的執行路徑。

但這需要時間,需要全新的晶片設計、流片、測試。而“承影”的量產列裝時間表,不會停下來等他們。

【簽到成功!獲得獎勵:【低功耗高並行處理單元設計藍圖(適用於生物電訊號即時處理)】及相關工藝引數包。物品已存入無限空間。】

系統的提示音在他腦海中響起,平靜無波。張彬的呼吸節奏沒有絲毫改變,但眼底深處掠過一道微光。

“你們繼續最佳化軟體層面的並行排程演算法。”張彬開口,聲音因熬夜而略帶沙啞,卻異常清晰,“硬體架構的問題,我來想辦法。”

秦工和劉工同時轉頭看他,臉上寫著疑問。硬體設計不是一朝一夕的事,更何況是這種針對性極強的專用處理器。

張彬沒有解釋。他走到實驗室角落一臺用於電路模擬的小型計算機前,坐下,開機。從抽屜裡拿出一疊新的繪圖紙和幾支削尖的鉛筆。在等待計算機啟動的幾十秒裡,他閉上眼睛。

無限空間裡,那份設計藍圖以意念可感知的形式展開。它不是簡單的圖紙,而是包含了架構原理、門級電路設計、時序約束、功耗模型甚至推薦工藝節點的完整技術包。資訊量龐大,但經過【超級光腦】的初步梳理,已形成有序的層次。

計算機螢幕亮起幽綠的光。張彬睜開眼睛,手指落在鍵盤上。他沒有直接繪製超出時代的複雜電路,而是開始搭建一個抽象的、功能模組化的架構框圖。

“我們需要一種新的處理器。”他一邊敲擊鍵盤,一邊說,更像是把自己的思路透過語言梳理出來,“它不再是通用計算核心,而是為神經訊號處理量身定做的流水線機器。”

螢幕上開始出現一個個方框和連線線。“這裡,輸入介面直接對接十二個生物電訊號採集通道,每個通道配備獨立的初級濾波和模數轉換單元,硬體實現,零延遲。”

秦工和劉工圍攏過來。

“轉換後的數字訊號,進入並行處理陣列。”張彬的指尖在鍵盤上快速移動,螢幕上出現一片密集的、相互連線的處理單元網格,“每個處理單元只負責一種特定的運算——比如小波變換、特徵值提取、動態閾值比較。演算法被拆解成數百個微操作,分配到這些單元裡同時執行。”

劉工盯著螢幕,眼神越來越亮:“這樣就沒有任務排程開銷了……資料像流水一樣透過預設好的管道。”

“對。”張彬調出另一個層級的示意圖,“關鍵在這裡——處理單元之間的資料通路是靜態配置的,根據我們最佳化後的演算法邏輯預先固化在硬體裡。資料進來,按照固定路線走一遍,結果就出來了。沒有指令解碼,沒有分支預測,沒有快取。”

“但這樣處理器就只能做這一件事了。”秦工提出質疑。

“我們只需要它做這一件事。”張彬回答,“而且,因為結構固定,沒有通用處理器那些複雜的控制邏輯和冗餘電路,它的功耗可以降到極低。根據我的初步估算,”他調出一份剛剛根據藍圖引數心算得出的粗略功耗表,“同樣算力下,新架構的功耗可能只有現有戰術計算機的百分之二十到三十。”

實驗室裡安靜了幾秒,只有機器風扇的嗡嗡聲。

“這……這得重新設計晶片。”劉工的聲音有些乾澀,“從架構到物理實現,沒有半年……”

“我們有基礎。”張彬打斷他,調出之前那份碳基半導體晶片原型資料中的部分工藝引數,“新型半導體材料可以提供更高的整合度和更低的漏電流。我們可以先設計一個簡化版,只實現演算法最核心、最耗時的部分,用現有的製程進行流片驗證。只要證明架構可行,效能和功耗達標,後續的工藝升級可以逐步進行。”

他看向兩人,目光在燈光下顯得深邃:“我們需要組建一個突擊小組。秦工,你負責將演算法最終版的所有運算步驟,拆解成最基礎的、可硬體化的微操作列表,定義清楚每個操作的資料格式和精度要求。劉工,你和我一起,根據這個列表,設計處理單元的互聯拓撲和時序。我們只有七十二小時,拿出第一版可供流片的簡化設計。”

七十二小時。幾乎是不眠不休的三天。

秦工和劉工對視一眼,都從對方眼中看到了震撼,以及被點燃的鬥志。如果真能實現,困擾“承影”的最後一道技術枷鎖將被打破。

“幹了!”劉工用力抹了把臉,轉身就衝向自己的繪圖板。

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