模組化設計:
各功能模組相對獨立,便於維護和升級。
總體設計方案
1 核心技術架構:電晶體邏輯電路
電晶體工業計算機的“心臟”是一套基於電晶體的邏輯電路。秦宇設計了一個8位架構的處理器,雖然效能遠不如後世的計算機,但在當時已經是了不起的突破。它主要包括以下幾個核心模組:
運算單元(a):
實現基礎的加、減、邏輯與或運算,用於處理簡單的資料計算。秦宇設計了一個“加法器”電路,利用電晶體的開關特性完成二進位制加法。
控制單元:
核心部分,負責讀取並執行預設的指令。控制單元透過一套電晶體邏輯,解析紙帶指令併發出訊號,指揮流水線上的裝置執行。
儲存單元:
使用磁鼓儲存器(當時較為先進的儲存技術),提供1kb的儲存容量,用於儲存簡單的程式和資料。雖然容量有限,但足夠滿足工業控制的需求。
輸入輸出系統:
秦宇設計了一套簡單的輸入輸出介面,包括打孔紙帶輸入和指示燈輸出。打孔紙帶用於“程式設計”,指示燈則顯示機器狀態和操作結果。
2 功能模組
為了讓計算機在工業生產中發揮作用,秦宇設計了以下幾個功能模組:
生產計劃排程模組:
透過讀取紙帶指令,自動安排流水線的生產計劃。例如:每個小時生產多少零件、每個工序的時間分配等。
裝置監控模組:
實時監控流水線裝置的執行狀態,包括溫度、壓力、電流等關鍵引數。如果某個裝置出現異常,計算機會發出報警訊號,並自動停機。
故障診斷模組:
透過簡單的邏輯判斷,分析裝置故障的原因,並在指示燈上顯示故障程式碼。工人只需對照程式碼即可快速定位問題。
資料統計模組:
自動記錄生產資料,例如完成的零件數量、裝置執行時間等。這些資料可以用於後續的效率分析和改進。
簡單程式控制模組:
工人可以透過紙帶預設程式,控制流水線的執行順序。例如:第一步是衝壓,第二步是焊接,第三步是組裝。計算機會按照程式自動切換裝置。
3 技術引數
處理能力:
資料處理能力:一次可處理8位二進位制資料。
指令集:包括加法、減法、邏輯運算、條件跳轉等基礎指令。
儲存容量:
主儲存器:1kb磁鼓儲存器(約相當於1000個字元)。
程式儲存:打孔紙帶,可儲存簡單的控制指令。
執行速度:
指令執行時間:約10毫秒(受限於電晶體邏輯的延遲)。
資料吞吐量:每秒處理約100個操作。
輸入輸出:
輸入方式:打孔紙帶(每個孔代表一個二進位制指令)。
輸出方式:指示燈(狀態顯示)和蜂鳴器(報警)。
功耗:
總功耗:約500瓦,主要用於電晶體和儲存器的執行。
體積:
主機箱尺寸:約1米高,05米寬,08米深,相當於一臺小型冰箱。
工業部的專家破防:設計震撼全場
秦宇帶著設計圖紙,再次來到工業部的會議室。在場的領導和專家們已經聽說了他的“電晶體工業計算機”計劃,但大部分人都抱著不相信的態度。
“秦宇同志,你真的認為用這些簡陋的元器件,能造出一臺計算機?”一位專家開口,語氣中帶著濃濃的質疑。