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“苍穹之眼”分布式雷达网络的创新架构,虽然巧妙地规避了超高功率发射管和巨型天线阵列的制造难题,却将另一个更为棘手的挑战推到了台前——海量数据的实时处理能力。

设想中的雷达网络,多个分散的接收站将同时捕捉来自广阔空域的目标反射信号,这些信号微弱、混杂着各种噪声和干扰,数据量极其庞大。要从中快速、准确地提取出真实目标的信息,并完成定位、跟踪甚至初步的识别,需要进行的相关运算、滤波运算、傅里叶变换等计算操作,其复杂度和计算量,对现有的计算设备而言,是一个天文数字。

在项目推进协调会上,负责信号处理算法的专家团队组长,一位戴着深度眼镜、不修边幅的中年研究员,指着初步估算的数据流量和运算需求图表,脸色发苦:

“张总师,按照方案,即便是最低配置的初步组网,每秒需要处理的数据量也超过百万字节,核心运算单元每秒需完成千万次以上的浮点运算。我们现有的‘银河’系列电子管计算机,最快的那台,峰值速度也不过每秒五万次左右,而且体积庞大、功耗惊人、稳定性差,根本无法满足实时处理的要求。”

会议室里弥漫着一种无力的焦虑。分布式架构解决了“看得见”的问题,但“看得清”、“跟得住”的关键,却卡在了“算得快”上。这就好比拥有了一张巨大的渔网,却没有足够的力量及时将网拉起来,鱼群依然会从网眼中溜走。

困境清晰而残酷:雷达网络的效能,被孱弱的计算能力死死扼住了喉咙。

“我们自主研发的晶体管计算机项目,进展如何?”张彬沉声问道,将希望寄托于国内正在攻关的新一代计算技术。

“原理样机已经出来了,但距离稳定、可靠、形成批量生产能力,至少还需要一年,甚至更久。”负责计算机研发的同志摇了摇头,“而且,初代晶体管计算机的性能提升也有限,能否满足‘苍穹之眼’的极端需求,仍是未知数。”

冲突从雷达本身,蔓延到了支撑其运行的核心算力上。等待,意味着战略窗口期的持续流失。

张彬沉默片刻,手指无意识地在桌面上敲击。他脑海中闪过之前获得的忆阻器原理资料,那代表着更遥远的未来,远水难救近火。他又想到刚刚通过签到获得的【低噪声微波放大器核心元件制造工艺】,这解决了接收信号“前端”的灵敏度问题,但“后端”的数据处理依然无解。

不能坐等。必须利用现有的一切条件,挤出一份可用的算力。

“我们不能等。”张彬抬起头,目光扫过与会众人,“通用计算机来不及,我们就做专用的!为‘苍穹之眼’量身定制一款雷达信号处理机!”

他立刻行动起来,召集了集成电路、早期晶体管应用、磁芯存储器和雷达信号处理领域的骨干人员,组建了一个临时的专用处理机攻关小组。目标明确:利用国内刚刚突破、尚不成熟的晶体管和磁芯存储器技术,设计制造一台专门用于处理雷达回波信号的机器。

【每日签到已开启。是否签到?】

在攻关小组第一次会议上,张彬收到了系统提示。他心中默念签到,期盼着能获得与计算相关的支持。

【签到成功!获得奖励:高纯度单晶锗材料x 200公斤。物品已存入无限空间。】

单晶锗!这是制造早期晶体管的关键基础材料!系统的补给再次精准命中要害。张彬立刻安排,以“特殊渠道获得的实验材料”名义,将这批高纯度单晶锗提供给晶体管研制单位,优先保障专用处理机所需晶体管的试制和筛选。

攻关在争分夺秒中进行。张彬没有直接拿出超越时代的架构,而是引导团队,基于当前晶体管和磁芯存储器的特性,进行极致的优化。

“我们的运算任务相对固定,主要是大量重复的乘加运算和逻辑判断。”张彬在白板上画着框图,“不需要通用计算机那样复杂的指令系统和繁多的寻址方式。我们可以设计一套极其精简的指令集,只包含处理雷达信号最必需的那些操作。”

他带领团队,将复杂的雷达信号处理算法,分解成一个个最基本的计算步骤,然后为这些步骤设计对应的、硬件直接支持的简单指令。这种思路,使得处理机的控制逻辑大大简化,可以将更多的晶体管资源用于构建并行计算单元和增大高速缓存(使用磁芯存储器)。

“数据流要固定,减少不必要的存取开销。”张彬强调,“预先把算法流程固化在硬件逻辑中,就像布置一条流水线,数据进来,按照既定步骤一步步处理,最后输出结果。”

在这种思想指导下,团队设计出的专用雷达信号处理机,虽然依旧庞大,占据了好几个机柜,其逻辑架构却呈现出一种异乎寻常的简洁和高效。它舍弃了通用性,将所有的计算能力都集中倾注于雷达信号处理这一项任务上。

经过紧张的研制、组装和调试,当第一台样机接通电源,接入模拟的雷达回波数据流时,测试结果让所有参与人员都振奋不已。

其数据处理速度,相比之前使用的电子管计算机,提升了整整一个数量级!虽然距离理想中的实时处理还有差距,但已经足以支撑“苍穹之眼”网络进行初步的、有限范围的探测和跟踪演示验证,为后续更强大处理机的研制赢得了宝贵的时间,也积累了宝贵的经验。

收获的不仅仅是一台机器,更是一种在极端限制条件下,通过软硬件协同优化、专机专用的设计思路。

一位参与设计的老工程师,在仔细研究了处理机的控制逻辑后,摸着下巴感叹:“张总师提出的这个设计思想,把指令精简到极致,靠硬件并行和流水来提升速度……这思路,倒是有点意思,感觉……感觉像把力气都用在刀刃上,不像以前那套东西,包袱太重。”

张彬闻言,心中微微一动。这款为解燃眉之急而生的专用处理机,其逻辑架构,似乎在不经意间,隐约体现了后来被称为RISc(精简指令集)的设计理念雏形。

算力的困境暂时找到了一个突破口,而由此孕育出的设计思想,或许将在未来的某一天,绽放出更加耀眼的光芒。

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