林秋静静地听着，没有反驳。他知道，这是他们最真实的想法，也是“经验模型化”这个项目，要面对的第一个，也是最大的障碍——两种思维方式的鸿沟。 “王师傅，我明白您的意思。”林秋说，“我没指望让您和马总工，去当大学老师，写一本教科书出来。我们换个方式。” 他看向老马：“马总工，我问您一个问题。您在手工优化ALU那块版图的时候，遇到一个关键路径，时序总是差一点点。您会怎么做？” 老马想了想，说：“看情况。先看看这条路径上，是哪个门的延迟最大。如果是连线延迟，就想办法把线走得更短，更宽，或者在中间加个‘中继器’（Buffer）。如果是单元延迟，就看看能不能换个驱动能力更强的单元，或者把这个单元里的晶体管尺寸，调大一点。” “好。”林秋接着问，“那‘调大一点’，是调大多少？10%？还是20%？为什么是这个数，而不是另一个数？” 老马被问住了。他皱着眉，似乎在回忆当时的操作。“……凭感觉。调一下，仿真一次，看看结果。不行，就再调。有时候调大了，速度是上去了，但功耗也上去了，或者对旁边的信号线产生了干扰，还得再调回来。来来回回，试个十几次，总能找到一个差不多的点。” “问题就在这儿。”林秋一针见血，“您说的‘凭感觉’，还有这‘来来回回十几次’的尝试，在您的大脑里，其实是一个非常复杂的，非线性的优化过程。您可能没有意识到，但您的大脑，在瞬间就综合考虑了速度、功耗、面积、串扰等十几个变量，然后给出了一个‘感觉上’最优的解。而周毅他们要做的，就是把您这个‘黑箱’一样的大脑决策过程，用数学的方式，‘翻译’出来。” “这怎么翻译？”王师傅还是觉得不可思议。 “不是让您来翻译。”林秋笑了，“是让周毅他们，像学生一样，来‘学习’您的操作。从明天开始，周毅会带一个小组，进驻你们的办公室。他们的任务不是设计，而是‘记录’。” “记录？” “对。马总工，我需要您和您的团队，重新做一遍‘龙芯一号’里，那几个最关键模块的手工优化。但是，这一次，你们的每一个操作，都要被记录下来。你们在屏幕上的每一次点击，每一次修改，每一次仿真，以及你们做出这个修改时的‘想法’，哪怕只是一句‘我感觉这里不太对劲’，都要被录音、录像，整理成文档。” “周毅的小组，就像一群拍纪录片的。他们会把你们工作的全过程，变成海量的原始数据。然后，他们会在这些数据里，去寻找规律，去建立模型。比如，他们会发现，当一个单元的负载超过某个阈值，同时它的输入信号的跳变时间又低于某个值的时候，马总工您，有80%的概率，会选择将它的驱动晶体管宽度，增加15%。这个，就是我们要找的‘规则’。” 林秋的这番话，让老马和几个老师傅恍然大悟。他们终于明白了，不是要他们去“写书”，而是要他们去“表演”，去当那个被研究的“样本”。这让他们心里的包袱，一下子轻了很多。 “就只是……让我们再做一遍？”老马确认道。 “对。而且，这一次，你们可以更大胆一点。”林秋的眼睛里闪着光，“忘了功耗，忘了面积，我只要一个指标——速度。我要你们把每一个模块，都压榨到物理极限。我要看看，我们这群‘老司机’，在不考虑任何交规和油耗的情况下，到底能把车开多快。你们负责把油门踩到底，周毅他们负责在旁边，测量你们的发动机转速、进气量和轮胎磨损。” 老马的眼中，重新燃起了一股斗志。这种纯粹的、不计后果的性能挑战，正是他骨子里最喜欢的事情。他感觉自己仿佛又回到了几十年前，在简陋的车间里，为了攻克一个技术难题，不眠不休地做着各种极限实验。 “好！”老马端起了面前的酒杯，那杯他嫌有“酱油味”的茅台，他仰起头，一饮而尽。“林总师，这活，我们接了！” 庆功宴在深夜结束。大部分人都喝得东倒西歪，被互相搀扶着送回了宿舍。 周毅没有喝酒，他带着他的小组，连夜就把办公室搬到了老马他们隔壁。两间办公室中间的墙壁，被连夜凿开了一个窗口，拉了十几根视频线和音频线。一台全新的、高性能的图形工作站，也搬了进去，专门用来记录和处理即将产生的海量数据。 第二天一早，当老马和他的团队走进办公室时，看到的就是这样一幅景象。周毅和他的几个博士生、硕士生，像严阵以待的战场记录员，每个人面前都摆着好几个显示器，一个显示着老马他们工作站的实时镜像，一个显示着密密麻麻的数据记录窗口，还有一个，则准备用来做笔记。 “马总工，王师傅，各位老师，早上好。”周毅站起来，态度恭敬得像个小学生，“我们都准备好了。这是录音笔，麻烦各位师傅一人一个，别在领口。你们工作的时候，不用管我们，就当我们在开会，你们有什么想法，自言自语说出来就行。” 老马看着这阵仗，感觉自己不像是在上班，倒像是在医院里做一次全身的核磁共振，浑身上下都贴满了传感器，每一个细胞的活动都要被记录分析。他有些不自在，但还是依言把录音笔别在了工作服上。 工作开始了。 老马打开了熟悉的版图设计工具，调出了ALU的核心模块。他很快就进入了状态，几十年的肌肉记忆，让他几乎忘记了隔壁还有一双双眼睛在盯着他。 “嗯……这条进位链太长了，延迟肯定好不了。”他一边移动着鼠标，一边下意识地自言自语，“得把它断开，加一个先行进位（Carry-Lookahead）的逻辑进去。” 隔壁，周毅立刻在键盘上飞速敲打：“记录：上午9点15分，目标模块‘ALU_CARRY_CHAIN’。马总工识别出‘长进位链’问题，提出‘先行进位’优化方案。” 一个年轻的博士生低声问：“师兄，这个优化，我们的逻辑综合工具其实也能做。” “不一样。”周毅头也不抬，“工具做，是根据教科书的标准算法。你看马总工的实现方式。” 屏幕上，老马没有使用工具库里标准的先行进位单元，而是用一堆最基础的与非门和异或门，手动“搭建”了一个结构。那个结构看起来有些“野路子”，不符合常规的设计范式，但却巧妙地利用了上下游单元的布局位置，使得连线长度被缩短到了极致。 “他把物理布局信息，耦合到逻辑设计里去了。”周毅看得入了神，“我们的工具，是先做逻辑，再做布局，两步是分开的。而马总工的大脑里，这两步是同时完成的。他在搭逻辑的时候，就已经想好了每一个门，应该放在芯片的哪个角落。我的天……这简直是‘四维设计’。” 在接下来的几个小时里，周毅和他的团队，见证了一场晶体管级别的“艺术创作”。 老马他们，就像一群经验丰富的雕塑家。他们时而大刀阔斧，将整个模块的结构推倒重来；时而精雕细琢，为了0.1个皮秒（ps）的延迟，去微调某个晶体管的宽度。他们嘴里不断念叨着一些周毅他们听着耳熟、但又似是而非的“黑话”。 “这个地方‘太软了’，得让它‘硬’一点。”（信号跳变时间太长，需要增强驱动能力） “这根线‘太胖’，会把旁边的信号‘带跑偏’。”（连线电容太大，会产生串扰） “给这个门‘喂饱’一点，让它跑快点。”（适当提高该单元的供电电压） 周毅的团队，一开始还试图把这些“黑话”，翻译成标准的学术术语。但他们很快发现，这根本做不到。因为老马他们的很多操作，是“反直觉”的，甚至是“反常规”的。比如，他们会故意在一个非关键路径上，使用一个速度很慢、功耗很低的单元，目的仅仅是为了“骗”综合工具，让它把更多的优化资源，留给真正需要的地方。 这是一种充满了“狡黠”和“智慧”的工程艺术。 到了下午，矛盾开始出现了。 王师傅在优化一个寄存器堆的读端口时，为了追求极致的速度，用了一个非常激进的电路结构。这个结构在仿真时，性能数据好得惊人，比标准设计快了将近30%。 隔壁的周毅小组，却炸开了锅。 “不行！这个电路结构，在PVT（工艺、电压、温度）的某些极端角（corner）下，是有功能性风险的！”一个博士生指着自己的仿真波形图，激动地喊道，“你们看，在低温、高电压的条件下，这里会产生‘竞争冒险’（Race Condition），有千分之一的概率，会读出错误的数据！” 周毅也皱起了眉。从学术的角度看，这确实是一个“错误”的设计。任何有概率出错的设计，在商业芯片里，都是不可接受的。 他拿着自己的仿真结果，通过那个小窗口，递给了王师傅。“王师傅，您看，您这个设计，在‘Fast-Fast Corner’下，会出错。” 王师傅拿过来看了一眼，满不在乎地摆了摆手：“什么‘Fast-Fast’？我知道。这个问题，我三十年前在做大型机的时候就遇到过。你放心，在实际的芯片里，这种情况根本不会出现。” “为什么？”博士生不服气地问。 “因为芯片在跑起来的时候，会发热！”王师傅敲了敲桌子，像在教训一个不懂事的孩子，“你说的那个‘低温’条件，只有在上电的百万分之一秒内，才可能存在。等芯片的核心温度一上来，所有的晶体管速度都会变慢，这个‘竞争’的问题，自然就消失了。我们做设计的，不能只看你那仿真软件画出来的理想线，要考虑实际情况！这叫‘工程裕量’！” 博士生被噎得说不出话来。他觉得王师傅是在“狡辩”，是在用一个不可靠的“经验”，去掩盖一个明确的“设计缺陷”。而王师傅则觉得这帮年轻人，是书呆子，只知道死抱着理论，不懂得实际工程中的取舍和权衡。 气氛，第一次变得有些尴尬和紧张。 两代工程师，两种知识体系，在这一刻，发生了最直接的碰撞。 “王师傅，我理解您的意思。”周毅开口，试图缓和气氛，“您是说，利用芯片工作时的温升，来规避掉低温下的时序风险。这在工程上，是一种很巧妙的思路。” 他话锋一转：“但是，我们这个项目的目标，是‘模型化’。而‘模型’，要求的是普适性和确定性。我们不能把一个设计的正确性，建立在‘芯片一定会发热’这种不确定的物理现象上。万一，我们的芯片用在了北极的科考站，或者卫星上呢？那里的环境温度本身就很低。” 王师傅被问得一滞，他确实没想过这么极端的应用场景。在他几十年的职业生涯里，他做的东西，都是在正常的机房环境下运行的。 “再说了，”周毅继续说，“就算在常规环境下，芯片的功耗也不是一成不变的。它在空闲的时候，温度就会降下来。如果这时候，突然来一个高强度的计算任务，那么在核心温度爬升起来之前的那一小段时间里，您说的那个‘竞争冒险’，理论上还是有可能发生。哪怕概率只有百万分之一，但对于一颗每秒运算一亿次的CPU来说，一秒钟就可能发生一百次错误。这是灾难性的。” 周毅的这番分析，有理有据，让王师傅无法反驳。他张了张嘴，最后只是闷闷地说了一句：“那你们说怎么办？又要快，又这里不行，那里不行。那干脆用工具自动生成的好了，保证不出错，也保证跑不快！”