魔爪文学

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第251章 方寸之心 初定雏形（第1页）

端午临近，蝉鸣渐起。

实践基地筒子楼二层，无形的火焰燃烧着思想与智慧。

“尖兵组”办公室内，还是那一派独特的“攻关气息”。

墙上的草图又添新篇，地上的演算稿越堆越高，用分立元件临时搭接的验证电路纵横交错，如同雏鸟初生的神经脉络，稚嫩却充满了生机。

尖兵组刚刚完成了基于“与门”、“或门”、“非门”这三种基本逻辑单元以及“真值表”定义工具，成功验证了数种基础组合逻辑电路的功能。

半加器、全加器的原型电路已经能够在输入特定高低电平时，输出正确的“和”与“进位”。

这标志着，他们自主定义的这套“设计语言”是切实可行的，通往“星河”的第一块基石，已然稳固。

此刻，会议的主题更为具体，也更为激动人心：定义中国第一款集成电路应用目标——“红星一号”计算器的技术架构。

宋颜教授坐在主位，深度眼镜后的目光扫过十位年轻人。

他直接切入主题：“同志们，逻辑基础已然夯实，下一步，就是为‘星河计划’这艘大船，装上第一台实用的‘引擎’。计算器，就是我们选择的突破口。今天，我们必须敲定它的技术架构轮廓。”

先言的是数学系出身的谢凯。

他走到小黑板前，拿起粉笔，手法流畅地画出了加法器的逻辑框图，符号正是刚刚统一规范的“与门”、“或门”、“非门”。

“看，这是基于我们定义的基本门构建的一位全加器。”谢凯声音清晰，带着数学工作者特有的条理，“它接受本位加数，以及低位来的进位，输出本位和，以及向高位的进位。通过将这样的全加器进行级联，我们就能构建出处理任意位数加法的运算器核心。减法，可以通过补码运算转化为加法；乘法，本质是连续的加法和移位；除法亦然。因此，这个运算核心，是计算器的‘心脏’。”

他顿了顿，用粉笔点了点框图：“理论上，只要集成电路的工艺能够将足够数量的晶体管集成在一起，实现这个多位运算器，计算的基础功能就有了着落。”

理论是优美的，但现实的障碍立刻被摆上了台面。

负责电路设计与实现的诸葛彪言，提出了一个极其务实且尖锐的问题：“谢师兄的运算器设计得很精妙。但是，我们怎么把要计算的数字‘告诉’这个运算器？难道还像我们测试逻辑门那样，用一排排的拨盘开关来输入二进制数吗？算出来的结果，难道还要我们自己去数那一排排信号灯，再把冗长的二进制数心算转换成十进制？”

他双手一摊，脸上写满了“用户体验”的担忧：“这太痛苦了！这根本不是给人用的计算器，这是给机器看的逻辑演示器。我们要做的，是能让普通人，比如财务科的王会计、计划处的李干事，拿起来就能用的工具！”

这话引起了在场许多人的共鸣。

确实，如果输入输出如此反人类，那么集成电路的性能再强大，其价值也将大打折扣。

会场陷入了一阵沉思，如何跨越这“人机交互”的鸿沟，成了摆在面前的要难题。

就在这时，吕辰缓缓举起了手。

所有人的目光瞬间聚焦到他身上，这个年轻的“构想师”再次在关键时刻开口。

“诸葛师兄的问题，正是关键所在。”吕辰的声音带着一种令人信服的力量，“我们不能让用户去适应机器的语言，而要让机器来理解人的习惯。输入，我们必须采用最符合人类直觉的方式。”

他站起身，走到谢凯旁边，拿起粉笔，在小木板的空白处画了一个简单的方框，里面标着按键的图示。

“我提议，借鉴电报机的思路，为我们计算器设计一个‘键盘’。”吕辰一边画一边解释，“这个键盘不需要像电报机那么复杂，它只需要有限的按键：数字o到，一个小数点，功能符号加、减、乘、除、等号，再加一个清零键。用户看到什么按键，按下，就代表输入什么。直观，无需学习。”

“那么，如何将按键动作转化为运算器能理解的二进制代码呢？”吕辰继续阐述他的构想，“我们需要设计一个相对简单的‘键盘编码器’电路。这本质上也是一个组合逻辑电路。当某个按键被按下时，编码器就会输出一组预先设定好的、代表这个按键含义的二进制代码。比如，按下‘’，编码器就输出‘oo’。”

接着，他将话题转向输出：“至于结果显示，我们可以采用‘七段led数码管’。”

他在黑板上画了一个“”字的轮廓，并将其分解为七段独立的笔划，“大家看，通过控制这七个笔划的亮灭，我们可以组合出o-这十个数字。对于一个八位数的计算器，我们只需要并列放置八个这样的数码管。”

“核心在于，”吕辰强调，“我们需要设计一个‘解码器’电路。它的功能正好与编码器相反，能将运算器输出的、用二进制表示的十进制结果，转换成一整套驱动信号，去点亮对应数码管上特定的笔划段。比如，二进制‘oo’（代表）输入解码器，解码器就会输出信号，点亮构成数字‘’所需要的那几段笔划。这也完全可以通过我们已有的组合逻辑设计方法来实现。”

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吕辰的描述，如同在众人眼前展开了一幅清晰的蓝图。

从直观的键盘输入，到编码转换，再到核心运算，最后通过解码驱动进行直观显示。

一条完整的技术路径被清晰地勾勒出来，巧妙地绕开了二进制与十进制之间令人望而生畏的直接转换，将复杂留给了机器，将简便留给了用户。

诸葛彪听得双眼放光，立刻补充道：“吕辰这个思路太好了！但这还不够，计算器还需要一个‘指挥中心’。”

他拿起粉笔，在吕辰绘制的框图基础上，添加了一个核心模块。

“我称之为‘控制核心’或者‘状态机’。”诸葛彪解释道，“它内部应该固化一个简单的‘微程序’。这个核心能根据用户按下的按键序列，来理解和指挥整个计算流程。比如，用户先输入‘’，再按下‘+’号，这时控制核心就应该知道，第一个操作数‘’已经输入完毕，接下来是加法操作，它要等待第二个操作数。当用户再输入‘’，并按下‘=’号后，控制核心就立刻‘下令’：将之前暂存在输入寄存器里的‘’和刚输入‘’一起送入加法运算器，计算完成后，再将结果‘’送到输出解码器，最终驱动数码管显示出来。”

他用力点了点那个代表控制核心的方框：“这个‘微程序’，定义了计算器的行为逻辑，是协调输入、运算、存储、输出各个模块有序工作的‘大脑’！它保证了计算过程不再是杂乱无章的电信号，而是有步骤、有逻辑的自动化流程。”

吕辰和诸葛彪的这一番补充，将一个模糊的概念，彻底具象化为一个由输入编码器、控制核心、运算器、寄存器、输出解码器、显示器等模块构成的、可行性极高的系统方案。

办公室里的气氛瞬间被点燃，之前的迷茫又被兴奋和跃跃欲试所取代。

宋颜教授一直认真聆听着，手指无意识地在桌上轻轻敲击，此刻，他终于露出了肯定的笑容。

他站起身：“好！非常好！键盘输入、编码转换、微程序控制、运算核心、解码显示……这条技术路径清晰、可行！吕辰、诸葛彪，你们的构想解决了最关键的人机交互和控制逻辑问题。谢凯的运算器是坚实的数学基础。这样一来，我们‘红星一号’计算器的顶层架构，就算定下来了！”

他走到木板前，用红粉笔将几个核心模块圈连起来，形成一个完整的系统框图。

“那么，接下来，我们分工协作，全力攻坚！”宋教授的声音斩钉截铁。

吕辰、吴国华、谢凯，你们三人负责核心的系统架构与微程序逻辑设计，务必细化每一步的控制流程和状态转换……

诸葛彪，你带领电路组，根据架构设计，开始将各个模块转化为具体的晶体管级电路，重点攻关键盘编码器和显示解码器这两个组合逻辑电路……

钱兰，你们工艺组要密切跟进半导体所和长光所的进展，确保我们设计的电路能够被顺利制造出来……

版图组的同志，可以开始熟悉和准备坐标绘图工具了……

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