第569章 板卡仿真

猎猎秋风，吹着红星所院墙上的五星红旗。

1969年的国庆节，吕辰依然忙碌。

一大早，吕辰就到了办公室。

把残茶倒进纸垃圾桶，重新捏了一撮铁观音续上水，门就被推开了。

万人手里抱着一摞图纸，用麻绳捆着，码得整整齐齐，他抱得有些吃力，进门的时候侧着身子才挤过来。

李工跟在后面，手里同样抱着一摞图纸，二人把图纸放在吕辰办公桌上，摞起来足有半人高。

万人敌直起腰，长长地吐了一口气，从兜里掏出一块手帕擦了擦额头上的汗。

吕辰起身，给二人倒了一杯水。

万人敌接过喝了一口，从帆布包里拿出一个牛皮纸文件袋，鼓鼓囊囊的。

“吕工，板卡的设计图，全部完成了。”

他把文件袋往桌上一放，解开绑绳，从里面抽出一沓图纸，A0幅面的硫酸纸，折得四四方方，边角处用红蓝铅笔标注着修改痕迹。

“电源板、时钟板、总线背板、I/o板、存储板，五大类，23个型号，全部设计完毕。图纸、物料清单、装配图，一样不缺。”

他如释重负：“吕工，这活儿，总算交了。”

吕辰走到桌前，翻开最上面一张图纸。

那是一块电源板的设计图，A0幅面，硫酸纸，墨线描得工工整整。

整流桥、滤波电容、dc-dc变换器、过压保护电路、电流采样电路……

每一个元件都用标准符号画出，引脚标注清晰，走线流畅，密密麻麻的线条从图纸的左上角延伸到右下角，像一座微缩城市的交通图。

他看了一会儿，又翻开另一张，是一块运算板的设计图。

这块板子比电源板复杂得多，16个芯片插座整齐排列成四乘四的矩阵，每个插座周围密密麻麻地环绕着去耦电容、电阻排、测试点。

数据总线从插座边缘引出，汇聚成一组粗线，通往板卡边缘的金手指。

地址总线、控制总线各自分开，在板卡的不同层之间穿梭。

“李工，辛苦了。”吕辰把图纸放下，抬起头。

“应该的。”李工摆了摆手，从兜里掏出烟，给万人敌和吕辰各发了一根。

“现在图都画完了，这些板卡，我们都反复检查过，但自己画的图，自己看不出毛病，得找别人看，得用东西测。”

万人敌把烟点上，吸了一口，慢慢吐出来：“李工说得对。图纸画得再漂亮，不上机跑一遍，心里没底。手工画图，线宽够不够、间距够不够、有没有虚焊、有没有短路，全靠眼睛看。眼睛有时候会骗人。”

吕辰端着搪瓷缸子喝了一口水，他脑子里在转。

板卡设计图出来了，按流程，下一步应该是送红星轧钢厂的掐丝珐琅生产线加工。

不过，吕辰有些新的想法，在生产之前，能否上星河cAd跑一遍仿真验证。

板卡不是芯片，但比芯片更复杂。

芯片里是几百个门、几千个晶体管，逻辑相对规整。

板卡上是大电流的电源线、高速的数据总线、敏感的时钟信号、脆弱的复位线，还有那些离散的电阻电容、电感变压器，每一个元件都有自己的脾器。

手工画图，画得再仔细，也难免有疏漏。

电源线画细了，IR drop超标，远端芯片电压不足；信号线间距画小了，串扰毛刺，数据传错；去耦电容放远了，高频噪声滤不掉，芯片工作不稳定。

这些问题，眼睛看不出来，万用表量不出来，只有上机跑仿真才能发现。

“李工、万工，图纸先放我这儿。”吕辰把搪瓷缸子放下，“板卡的事，不能急。我安排一下，上星河cAd跑一遍仿真。没问题了，再送加工。”

万人敌眼睛一亮：“吕工，星河cAd能排上号？”

吕辰点点头：“我跟宋教授协调过了，工业计算机已经送流片，其他任务往后推五天，从明天开始，专门跑板卡仿真。”

“能测？”

“能，我已经和汪教授沟通过，他派工程师过来帮助配置验证环境。”

李工脸上露出了一丝紧张：“四天，够吗？”

“够不够，跑了才知道。”吕辰合上笔记本，“下午，汪教授的工程师就到。李工，你把所有板卡的数字化设计文件整理好，按型号分类，统一命名。万工，你那边把《元器件库》和《测试向量库》的最新版调出来，一起拷到星河cAd上。”

“行，我们这就去！”

万人敌和李工也不多话，提着包就走。

下午两点，万人敌和李工一人拿着一个灰色的金属盒子，就来到红星所。

盒子比饭盒大一圈，表面是银灰色的，边缘有散热孔，能看见里面墨绿色的电路板。

“吕工，板卡的设计数据，全在这儿了。”

万人敌把金属盒子往桌上一放，发出沉闷的一声响。

他掀开盒盖，露出里面的电路板。

那是板卡设计系统的存储模块。

一块掐丝珐琅工艺的陶瓷板，比A4纸小一圈，上面整整齐齐地插着八颗存储芯片，银灰色的陶瓷封装，表面印着白色的丝印字。

芯片周围环绕着一圈去耦电容，密密麻麻，像列队的士兵。

李工把另一个盒子也放在桌上，掀开盖：“这是备份。两块板子，数据一模一样。一块跑仿真，一块留着，万一出了问题，还有个底。”

吕辰低下头，仔细看了看那块存储板。

走线在釉面下若隐若现，铜线泛着温润的金色光泽。

金手指边缘光亮，镀层均匀，每个焊点都饱满光滑。

他伸出手，轻轻摸了摸其中一颗芯片的封装表面。

光滑，平整，没有毛刺。

“数据都在里面？”

“都在。”万人敌从兜里掏出一张折了好几折的纸，展开，上面密密麻麻写着目录，“所有板卡型号的数字化设计文件，包括元件位置、网络连接、走线几何信息，全部存在这八颗芯片里。格式按照汪教授定的规范，直接能导入星河cAd。”

吕辰看了万人敌一眼：“万工，直接从板卡设计系统上抠存储板，这主意谁想的？”

万人敌把烟叼在嘴角：“录磁带太慢，存二维卡怕要存几百张，打纸带也能打一屋子，时间紧急，我直接把存储板抠过来，插到星河cAd的存储柜上，数据直接调，省时省力。”

李工在旁边补充了一句：“而且磁带容易失真，纸带容易出错。存储芯片不一样，数据写在里面，不会丢不会错。”

吕辰点了点头，合上盒盖，把两个金属盒子摞在一起，夹在腋下。

“走，去机房。”

三人出了办公室，下楼往星河cAd的机房走。

机房的门口，一个穿着白衬衫的年轻工程师已经等在那里了。

三十出头，瘦高个，戴一副黑框眼镜，手里夹着一个黑皮本子。

这是汪涵教授的学生，卫知南，程序设计院的骨干，星河cAd的核心开发者之一，负责存储接口模块的微程序编写。

虽然年轻，但已经是星河cAd系统最熟悉的人之一了。

“卫老师，等久了吧？”吕辰迎上去。

“刚到。”卫知南推了推眼镜，目光落在吕辰腋下的两个金属盒子上，“汪教授让我过来配合你们。这就是板卡设计系统的存储板？”

“对。”吕辰把盒子递给他，“数据全在里面，卫老师，能不能直接挂到存储柜上？”

卫知南接过盒子，打开看了一眼，又关上，点了点头。

“能，午马机的存储模块都是一样的，只需要插入中央存储柜的扩展槽就可以了。”

“行。那先去看看。”

推开机房的门，卫知南走到存储柜前面，蹲下来，打开一个副柜的门。

柜门内侧贴着一张电路图，是存储柜背板的走线图，密密麻麻，看了让人眼花。

他用手指在背板上点了几下：“这个存储柜有十六个插槽，现在只用了八个，还剩八个插槽空着。”

他把板卡设计系统的存储板从盒子里取出来，插到存储柜背板的一个空插槽上，拧紧螺丝。

“上电试试。”

卫知南走到管理员终端前，敲了一行命令。

db＞ moUNt dEVIcE StoRAGE_SLot_09

屏幕上一行字跳出来。

dEVIcE moUNtEd. REAdING dIREctoRY…

几秒后，目录显示出来了。

/SImULAtIoN/pcbA/powER_V1

/SImULAtIoN/pcbA/cLocK_V1

/SImULAtIoN/pcbA/bAcKpLANE_V1

/SImULAtIoN/pcbA/Io_V1

/SImULAtIoN/pcbA/StoRAGE_V1

五大类，23个型号，527块板卡的目录，整整齐齐。

万人敌站起来，凑到屏幕前看了看，眼睛亮了。

“成了。”

李工在旁边搓了搓手，脸上露出如释重负的表情。

吕辰敲了一行命令，随便调出一块板卡的设计文件目录。

db＞ LISt /SImULAtIoN/pcbA/powER_V1/

屏幕上一行行文件名跳出来：

powER_V1_NEtLISt.dAt——112Kb

powER_V1_poNENtS.dAt——86Kb

powER_V1_GEomEtRY.dAt——234Kb

powER_V1_LAYER1.dAt——178Kb

powER_V1_LAYER2.dAt——165Kb

powER_V1_tESt.SEq——12Kb

数据都在，文本格式，每一行都是一个元件、一条连线、一个坐标参数。

没有图形，只有数字和文字。

吕辰点了点头。

“卫老师，这两天先把环境搭好。后天一早开始跑仿真。我把清单列一下。”

他从兜里掏出笔记本，翻开，上面用钢笔工工整整写了几行字。

“第一，导入板卡设计文件和元件库。数据已经在存储柜里了，明天直接调。但元件库的关联要确认，每颗芯片、每个电阻电容的电气模型，要从《元器件库》里调出来，跟设计文件里的元件标号一一对应。”

卫知南记下：“元件库关联校验，明天跑仿真前先做一遍。”

“第二，配置仿真参数。”吕辰继续念，“温度设三档，常温25度，高温85度，低温零下40度。电源电压设标称值正负5%两档。信号翻转率设20%和100%两档。这些参数要写成配置文件，放在存储柜的根目录下，每个仿真任务调用同一份配置，保证条件一致。”

“第三，设置测试向量。万工，《测试向量库》带来了吗？”

万人敌从文件袋里抽出一本册子，递给卫知南。

卫知南接过册子翻了翻，每一条测试向量都有编号、功能描述、输入输出定义、预期结果，条目清晰，格式规范。

他翻到最后一页，是一张总表，列着所有测试用例的编号和对应的板卡型号。

他把册子放在桌上：“明天导入系统，自动跑就行。我写一个批处理微程序，按顺序加载测试向量，不用手动一条一条敲。”

“第四，”吕辰竖起第四根手指，“问题记录和结果输出。仿真过程中发现的问题，自动记录到日志文件，按严重程度分级。跑完之后，生成汇总报告，打印出来。每一条失败或警告，至少要输出：板卡型号、网络名或元件标号、实测值、阈值、偏差百分比。”

卫知南点了点头，又补了一句：“还得再加一个断点续跑。板卡仿真比芯片仿真复杂，一次跑完可能要几个小时。如果跑到一半出了问题，中断了，从头再跑浪费时间。我写一个微程序，每跑完一个测试项，自动保存现场状态。中断之后，从断点继续跑，不浪费已经跑完的时间。”

吕辰眼睛一亮：“这个好。卫老师，多久能写好？”

卫知南推了推眼镜：“这套微程序我之前在芯片仿真上写过，移植过来改几个参数就行。”

“那就谢谢卫老师了。”

吕辰他转过身，看着万人敌和李工。

“万工、李工，后天跑仿真的时候，你们俩在边上看着。系统输出的数据，你们要过一遍。有些问题，系统不一定能判断出来，但你们凭经验能看出来。”

万人敌把烟点上，吸了一口：“行，我后天一早过来，带着《元器件库》的参数表，一一核对。”

李工也跟着点了点头：“我把图纸带来，摊在旁边。系统报一个数据，我对一个图纸。哪里不对，当场圈出来。”

吕辰又转向卫知南。

“卫老师，跑仿真的时候，能不能把结果实时打印出来？不是等跑完了再看报告，是跑的过程中，每完成一个测试项，就把结果打出来。哪条线串扰超标、哪个节点电压跌落，一目了然。”

卫知南想了想，从键盘上抬起头。

“能。每完成一个测试项，自动生成一行输出，写到电传打字机上。”

“行。那就这样。卫老师，这两天辛苦一下，后天一早我们过来，开始跑。”

卫知南点了点头，又转回屏幕前，继续敲代码。

吕辰走到万人敌和李工旁边，发了一圈烟。

“万工、李工，后天是关键。500多块板卡，能一次跑通最好，跑不通也正常。咱们一块一块地过，不急。”

万人敌眯着眼睛：“电源板、时钟板、总线背板、I/o板、存储板，五块核心板卡。这五块跑通了，剩下的就是修修改改。这五块跑不通，后面的就不用跑了。”

吕辰点了点头：“那就先跑这五块。其他的，等这五块定版了再说。”

三人又聊了几句，万人敌和李工先走了。

吕辰站在白板前，把那五个型号又看了一遍。

然后他转过身，走到卫知南身后。

卫知南正在写配置文件。屏幕上一行行的参数：

tEmp=25,85,-40

VoLtAGE=Nom,Nom+5pct,Nom-5pct

toGGLE_RAtE=0.2,1.0

VEctoR_dIR=/SImULAtIoN/VEctoRS/

oUtpUt_dIR=/SImULAtIoN/oUtpUt/

chEcKpoINt_INtERVAL=600

吕辰看了一会儿：“卫老师，辛苦了。今晚早点回去休息，明天还要盯一天。”

卫知南摇了摇头：“不回去了，机房凑合一宿。断点续跑的那个微程序还没写完，写完再说。”

吕辰看了他一眼，从兜里掏出两包烟，放在桌上。

“烟放这儿了，你抽。”

卫知南笑了笑，把烟收进兜里，转回屏幕前，继续敲。

10月3日，早上七点，吕辰就到了机房。

卫知南正坐在管理员终端前面，面前摊着一本打开的黑皮本子，本子上密密麻麻写满了微程序指令。

搪瓷缸子里的茶冒着热气，茶叶梗浮在水面上，散发出一股茉莉花香。

他眼睛下面有一圈青黑，但精神还好，手指搭在键盘上，随时准备敲。

万人敌和李工一人手里拿着一个笔记本，腋下夹着那本厚厚的《测试向量库》，在靠墙的位置坐下，翻开本子，把钢笔帽拧开，搁在本子旁边。

“开始吧。”吕辰走到管理员终端前，卫知南站起来，把位置让给他。

吕辰坐下来，深吸一口气。

屏幕上的光标一闪一闪的，等着他敲命令。

他的手指搭在键盘上，停了一瞬。

527块板卡，几十万个焊点，几百万条连线。

手工画了几个月，现在要在计算机上跑一遍验证。

跑通了，送加工；跑不通，改，改完再跑，跑到通为止。

他敲下第一行命令。

db＞ RUN SImULAtIoN /pcbA/powER_V1 /tEmp:25 /VoLtAGE:Nom /VEctoR:powER_SEqUENcE

屏幕上一行绿色的字符跳出来。

SImULAtIoN StARtEd. 16 NodES ALLocAtEd. EtA: 02:34:00

十六台午马机嗡嗡地响了起来，指示灯从绿色变成黄色，表示正在计算。

中央存储柜的指示灯也开始闪烁，读写的频率越来越快，像某种急促的心跳。

吕辰靠在椅背上，手指在桌面上轻轻叩着。

卫知南站在他身后，双手抱在胸前，眼睛盯着屏幕上的进度条。

万人敌端着搪瓷缸子，一口一口地喝着茶，目光在屏幕和笔记本之间来回移动。

机房里安静得能听见空调的嗡嗡声和磁带机偶尔转动的机械声。

进度条走了3%，停了。

屏幕上跳出一行警告：wARNING: NodE 07 tImEoUt. chEcK NEtwoRK coNNEctIoN.

吕辰眉头一皱。

卫知南已经走到第七台午马机前面，蹲下来，检查网线插头。

“松了。”他把插头拔下来，重新插紧，听到“咔嗒”一声，确认锁扣卡住了，才站起来。

“再试一次。”

吕辰敲了一行命令：

db＞ RESUmE SImULAtIoN

屏幕上，第七台午马机的状态从红色变成黄色，又从黄色变成绿色。

进度条继续往前走。

5%，10%，20%。

进度条走到32%，屏幕上跳出一行字符：INFo: IR dRop dEtEctEd oN powER_V1. NodE 12 VoLtAGE=4.72V (NomINAL 5.0V). thREShoLd=4.75V.

万人敌手里的搪瓷缸子停了一下，慢慢放到桌上。

吕辰敲了一行命令，调出详细信息。

db＞ dISpLAY IRdRop powER_V1 NodE12

屏幕上一行行数据跳出来：

NodE: KL-pwR_04

x_cooRd: 2450

Y_cooRd: 1870

NomINAL_VoLtAGE: 5.00V

SIm_VoLtAGE: 4.68V

dRop_pERcENt: 6.4

StAtUS: FAIL

万人敌站起来，凑到屏幕前，把那几行数据看了两遍。

他的嘴唇抿成一条线，眉头拧成一个疙瘩。

“4.68V，比标称值低了6.4%。规格书要求电压波动不超过正负5%。这颗芯片离电源入口最远，电源线画细了。”他的声音不大，但每个字都很清楚，“不解决，这块板子焊好了也不能用。远端芯片电压不足，会间歇性死机，而且极难复现。”

李工翻开笔记本：“得加宽电源主干道，远端增加去耦电容(100μF+0.1μF并联)。”

吕辰敲了一行命令，把这个问题记录到日志里。

db＞ LoG ISSUE powER_V1 “IR dRop oN KL-pwR_04, VoLtAGE 4.68V” SEVERItY:3

然后他敲了coNtINUE，仿真继续。

进度条走到58%。

这一次跳出来的是一行警告。

ALERt: cRoSStALK oN cLocK_V1. SIGNAL LINE cLK_oUt_4 coUpLING_cAp=0.38pF,xtALK_AmpLItUdE=2.30V (thREShoLd 2.00V)

卫知南“嘶”了一声，嘴里念叨着：“2.3V，超过阈值0.3V。这已经不是警告了，是警报。”

吕辰敲了一行命令，调出这条线的详细信息。

db＞ dISpLAY cRoSStALK cLocK_V1 cLK_oUt_4

屏幕上一行行数据跳出来：

SIGNAL: cLK_oUt_4

tYpE: cLocK

AdJAcENt_SIGNAL: dAtA_bUS_7

tYpE: dAtA

SpAcING: 0.28mm

REqUIREd_SpAcING: 0.50mm

coUpLING_cApAcItANcE: 0.38pF

xtALK_AmpLItUdE: 2.30V

thREShoLd: 2.00V

StAtUS: FAIL

万人敌凑过来看了一眼，摇了摇头。

“间距只有0.28毫米，要求是0.5毫米。两条线靠得太近，数据线翻转的时候，耦合电容在时钟线上感应出2.3V的毛刺。在ttL电平里，两伏就算高电平了。这个毛刺会被触发器误认为是有效时钟沿，导致系统不定时死机，而且极难复现。”

李工在笔记本上又写了一行：“得加大间距至0.50mm，中间插入地线隔离。”

吕辰把这个三级问题也记录到日志里。

进度条走到71%，屏幕上跳出一大片字符，一行一行往下滚。

wARNING: tImING VIoLAtIoN oN StoRAGE_V1. A12 dELAY=23.4ns (REqUIREd 20.0ns)

wARNING: tImING VIoLAtIoN oN StoRAGE_V1. d7 SEtUp=1.2ns (REqUIREd 2.0ns)

wARNING: tImING VIoLAtIoN oN StoRAGE_V1. cS pRop_dELAY=18.7ns (REqUIREd 15.0ns)

吕辰敲了一行命令，调出第一条时序违例的详细信息。

db＞ dISpLAY tImING StoRAGE_V1 A12

屏幕上一行行数据跳出来：

NEt: A12

FRom: mc_AddR_dRIVER

to: SRAm_08_AddR_pIN

LENGth: um

mIN_LENGth: 9800um

dELAY_cALc: 23.4ns

dELAY_REq: 20.0ns

SLAcK: -3.4ns

StAtUS: FAIL

万人敌把搪瓷缸子往桌上一墩，茶水溅出来几滴。

“这条地址线从存储控制器到远端芯片，走了微米，最短路径只有9800微米，绕了将近一倍。为了绕开那些电容电阻，自动布线器把关键路径绕远了。延迟超标3.4纳秒，时序收不住。”

李工在笔记本上写：“这个要手动拉直，得重新布局周围元件。”

卫知南在旁边补了一句：“不只这一条。存储板有好几条地址线和数据线都有类似问题。布线算法的目标函数是‘总连线长度最短’，不是‘单条关键路径延迟最小’。为了省几毫米的普通线，把关键路径绕远了。算法层面的问题。”

吕辰把这些警告一条一条地记录到日志里。

进度条走到89%。

这一次跳出来的虽然不算警告，但也不是好消息。

INFo: REFLEctIoN oN bAcKpLANE_V1. tERm_mISmAtch. ImpEdANcE=135Ω (tARGEt 120Ω)

吕辰调出详细信息。

db＞ dISpLAY REFLEctIoN bAcKpLANE_V1

NEt: bAcKpLANE_bUS_03

tERm_RESIStoR: 135Ω

tARGEt_ImpEdANcE: 120Ω

dEVIAtIoN: 12.5%

REFLEctIoN_coEFF: 0.059

StAtUS: pASS (mARGINAL)

万人敌看了一眼：“终端匹配电阻选大了。135欧姆，目标是120欧姆。反射系数0.059，不算大，但在高频信号里会有影响。100兆赫兹以上的信号，这种反射会累积，造成信号质量下降。”

李工在笔记本上写：“这个要更换电阻，控制在±5%以内。”

进度条走到95%，97%，97%，屏幕上的字符猛地一刷，整屏绿色。

SImULAtIoN pLEtEd.

totAL tImE: 02:58:21

pASS: 342

FAIL: 18

wARNING: 27

万人敌盯着那行数字看了好几秒，紧紧皱着眉头。

18个FAIL。27个wARNING。

卫知南敲了一行命令，生成汇总报告。

db＞ pRINt SImULAtIoN_REpoRt

打印机在角落里咔嗒咔嗒地响了起来。

针头打在复写纸上，一行一行地输出。

纸带从打印机里慢慢吐出来，软塌塌地垂下来，拖在地上。

吕辰走过去，撕下第一页。

那是一张总表，密密麻麻列着所有失败和警告的测试项，按严重程度排序。

最上面是SEVERItY:3（致命）的，两条。

powER_V1: IR dRop on KL-pwR_04, 4.68V (thREShoLd 4.75V)

cLocK_V1: cRoSStALK on cLK_oUt_4, 2.30V (thREShoLd 2.00V)

万人敌把那页纸接过去看了两遍：“这两个三级，必须改。不改，板子焊好了也是废品。”

李工点了点头，在笔记本上把这两个问题圈了起来，旁边画了两个大大的感叹号。

卫知南继续翻报告。

SEVERItY:2（严重）的5条。SEVERItY:1（一般）的11条。

吕辰把打印出的报告从头到尾翻了一遍，每翻一页停一下，目光在那些数字上扫过：“万工、李工，这两块板子，今天改完。明天一早再跑一遍仿真。通过了，送加工；通不过，再改。其他的板子，一级和二级的问题，也一并改完。”

万人敌点点头：“行，我马上去通知所里改，明天之前改完。”

李工站起来，把钢笔插回兜里，笔记本夹在腋下。

“万工你在这边看着，我回去看着他们改。”

吕辰道：“李工不要急，所里先改着，咱们一鼓作气，把仿真走一遍，然后再回去盯着。”

接下来，大家又开始了其他板卡的仿真。

直到深夜，白天，又一个深夜。