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模块化设计:

各功能模块相对独立,便于维护和升级。

总体设计方案

1. 核心技术架构:晶体管逻辑电路

晶体管工业计算机的“心脏”是一套基于晶体管的逻辑电路。秦宇设计了一个8位架构的处理器,虽然性能远不如后世的计算机,但在当时已经是了不起的突破。它主要包括以下几个核心模块:

运算单元(ALU):

实现基础的加、减、逻辑与或运算,用于处理简单的数据计算。秦宇设计了一个“加法器”电路,利用晶体管的开关特性完成二进制加法。

控制单元:

核心部分,负责读取并执行预设的指令。控制单元通过一套晶体管逻辑,解析纸带指令并发出信号,指挥流水线上的设备运行。

存储单元:

使用磁鼓存储器(当时较为先进的存储技术),提供1Kb的存储容量,用于存储简单的程序和数据。虽然容量有限,但足够满足工业控制的需求。

输入输出系统:

秦宇设计了一套简单的输入输出接口,包括打孔纸带输入和指示灯输出。打孔纸带用于“编程”,指示灯则显示机器状态和操作结果。

2. 功能模块

为了让计算机在工业生产中发挥作用,秦宇设计了以下几个功能模块:

生产计划调度模块:

通过读取纸带指令,自动安排流水线的生产计划。例如:每个小时生产多少零件、每个工序的时间分配等。

设备监控模块:

实时监控流水线设备的运行状态,包括温度、压力、电流等关键参数。如果某个设备出现异常,计算机会发出报警信号,并自动停机。

故障诊断模块:

通过简单的逻辑判断,分析设备故障的原因,并在指示灯上显示故障代码。工人只需对照代码即可快速定位问题。

数据统计模块:

自动记录生产数据,例如完成的零件数量、设备运行时间等。这些数据可以用于后续的效率分析和改进。

简单程序控制模块:

工人可以通过纸带预设程序,控制流水线的运行顺序。例如:第一步是冲压,第二步是焊接,第三步是组装。计算机会按照程序自动切换设备。

3. 技术参数

处理能力:

数据处理能力:一次可处理8位二进制数据。

指令集:包括加法、减法、逻辑运算、条件跳转等基础指令。

存储容量:

主存储器:1Kb磁鼓存储器(约相当于1000个字符)。

程序存储:打孔纸带,可存储简单的控制指令。

运行速度:

指令执行时间:约10毫秒(受限于晶体管逻辑的延迟)。

数据吞吐量:每秒处理约100个操作。

输入输出:

输入方式:打孔纸带(每个孔代表一个二进制指令)。

输出方式:指示灯(状态显示)和蜂鸣器(报警)。

功耗:

总功耗:约500瓦,主要用于晶体管和存储器的运行。

体积:

主机箱尺寸:约1米高,0.5米宽,0.8米深,相当于一台小型冰箱。

工业部的专家破防:设计震撼全场

秦宇带着设计图纸,再次来到工业部的会议室。在场的领导和专家们已经听说了他的“晶体管工业计算机”计划,但大部分人都抱着不相信的态度。

“秦宇同志,你真的认为用这些简陋的元器件,能造出一台计算机?”一位专家开口,语气中带着浓浓的质疑。

秦宇没有多说,把设计图纸一张张铺开:“这就是我的设计方案,包括核心架构、逻辑电路、模块功能和技术参数。”

专家们围上前,仔细查看图纸。随着他们的目光逐渐深入,原本的质疑逐渐变成了震惊。

“这……这套逻辑电路竟然如此简洁!用晶体管模拟控制器和运算器的方式,完全可行!”一位专家忍不住惊呼。

“还有这个存储设计,磁鼓存储器的结构非常合理,容量虽然小,但完全能满足工业控制的需求!”另一位专家也连连点头。

“最关键的是,这套系统的指令集非常实用,完全针对工业需求设计,简直就是为流水线量身定做的!”白发专家的语气已经从质疑变成了佩服。

工业部的领导们也被震撼了。他们虽然不懂技术,但从专家们的反应中已经看出,这台工业计算机的设计完全超出了所有人的预期。

“秦宇同志!”副部长站起身,激动地说道,“如果你的设计能成功实现,那我们国家的工业化进程将提前至少十年!工业计算机的出现,将是一次革命性的突破!”

工业部当场拍板,批准秦宇的工业计算机设计进入试制阶段,并拨出专项资金,调拨最优秀的技术员协助他完成机器的制造。

秦宇握紧拳头,心中热血沸腾。他知道,这不仅是一次技术上的突破,更是一次彻底改变国家工业命运的机会。

“晶体管工业计算机只是开始,未来,我要让龙国的技术领先世界!”秦宇目光如炬,仿佛已经看到了一片属于未来的曙光。

……

秦宇的工业计算机设计方案获得工业部的批准后,一场规模空前的试制计划正式启动。工业部不仅拨下专项资金,还从全国范围内调集了一批技术精湛的工程师和工人。秦宇成为了这场计划的总负责人,带头扎进了轧钢厂的临时实验室。

然而,理想很丰满,现实却异常骨感。晶体管工业计算机的试制一开始,秦宇就发现了许多意料之外的技术难题。

技术难题一:晶体管的质量和寿命

在六十年代,晶体管技术刚刚起步,国内的晶体管质量参差不齐。许多晶体管在实验中还没运行几个小时就烧毁了。更让人头疼的是,晶体管的参数波动极大,导致电路运行不稳定。

实验室里,秦宇和技术员们望着一大堆烧焦的晶体管,气氛一度陷入低迷。

“秦工,这样下去不行啊!咱们的晶体管根本撑不住,机器还没造出来零件就先报废了!”老吴抱着一堆废品,满脸愁容地说道。

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