第196章 压力都给到计算了（2/2）
这一块是控制核心，也可以叫大核，负责指令调度、内存交互、还有对外的IO接口，它跑的是1GHz到10GHz的兼容时钟频率，这个时钟会同步给外部系统、内存、总线，保证整个外围设备时序对齐，不会出错。
但里面这些运算小核不一样，它们是完全独立的。每个小核心内部，都可以跑自己的高频时钟，不需要跟外部控制单元同步，核跟核之间频率也可以不一样，有的一百GHz，有的几百GHz，甚至拉到1THz都没问题。
因为光速延迟的问题，频率到THz级别，信号一个周期跑不了多远，芯片一大就会时序错乱。但您这个设计很巧妙，每个运算核都做得特别小，对角线都控制在0.5毫米以内，刚好在光速限制之内，信号一个周期内完全能覆盖整个核心，内部是稳定同步的。
运算单元这边，我发现不仅得有2048位定点运算核心，64位整数运算核心也保留下来才是最合理的。高精度计算交给2048位定点，浮点转过来也就多一个周期，虽然比整数慢一倍，但对大计算量任务完全够用。而地址计算、循环计数、位操作这些高频整型任务，直接走64位整数单元，一个周期出结果，效率最高。
整体就是全局异步、局部同步，外慢内快，大小互补，既兼容现有系统，又把超导的速度优势拉满了。”
林野说完，稍稍收回目光，看向一旁的吴军。
吴军一直安静听着，虽然精神有些不太专注，脸上却露出释然又欣慰的笑意，语气里满是赞赏：“思路全对，我没有和你详细讲解，你居然不仅仅是看懂了设计，更是真的把这颗超导CPU的灵魂，彻底理解透了。”
林野的手指在设计图上快速划过一片密集的小方块，目光顿了顿，像是在心里默算。
吴军站在他身旁，轻声问了一句，“林野，你心里有数吗？这一版架构里，我们到底能塞进去多少个超导小核？按传统硅基CPU那样封装，一片大小能装下多少？”
林野没有抬头，视线依旧落在图纸上，语气平稳：“吴老师，我们单个超导运算核，控制在0.3毫米见方以内，面积不到0.1平方毫米。一颗标准桌面CPU大小，差不多是10毫米×10毫米，也就是100平方毫米。不算外围控制、IO、缓存那些区域，只算中间算力阵列部分，保守能放下1000个核，实际工程里留布线、散热、冗余，至少也能上500个。”
他顿了顿，补充了一句，“每个核内部都是2048位定点加64位整数ALU，独立跑高频。也就是说，一块指甲盖大小的封装里，就是几百个THz级别的超导核心。”
吴军听完，轻轻点了点头，眼神里带着明显的肯定：“你这一算，就把这颗芯片的真正量级给看透了。这颗芯片，不仅是强，而且是碾压级的强。”
吴军的语气里带着一丝期待，继续问道：“那你再算一算，这样一片封装出来，性能比现在最顶尖的硅基CPU，到底强多少倍？速度又快出几个量级？”
林野指尖轻轻敲了敲运算核心区域，没有犹豫，直接给出了答案，“我们按最保守的比。现在硅基旗舰CPU，整数运算单核大概3GHz左右，浮点单元则是要十几周期才能跑完一次。
而我们每个超导小核，整数1周期、浮点2周期，内部时钟轻松跑到100GHz到500GHz。单看整数运算，一个小核的频率，就是硅基单核的30倍到150倍。再加上2048位定点算力，单周期数据宽度就是硅基的32倍，一乘下去，单核算力就是硅基的近千倍。
更别说我们一片封装里，塞了五百到一千个这样的核。整体算下来，同等面积下，算力是顶尖硅基CPU的十万倍起步，极限能到百万倍级别。”
他在最后补上了最关键的一句：“至于速度，不是快一点，是把延迟压到了皮秒级。硅基还在等数据、等时序、等散热的时候，我们已经算完了。这不是优化，是降维打击。”
吴军假装惊讶：“哦？那岂不是已经达到桌面超算的水平了？”
林野又想了一下，还是说道：“极限性能是硅基的百万倍不假，但是只能算是纸上数字，还算不上跨时代的进步。”
林野也不傻，外面的评论他也看过，外界对他的过高期待他也知道，也许不够详细也许不够深入，但一颗这样的芯片就想让外界满意，说实话根本不现实，关键是他自己内心的阈值也提高了，多少有点贪心不足。
他盯着设计图，轻轻摇了摇头，语气很冷静：“理论上这一单颗芯片达到了超算的门槛，但要直接说等于国家超算，我觉得还是有点过了。
室温超导已经量产了一年多的时间，主板能换超导线路的全换了，总线带宽早就拉上去了，我之前做的约氏环超导硬盘，读写速度也早就不是硅基能比的。
整个系统，之前最大的瓶颈确实就是CPU。现在把这颗超导CPU换上去，整个机器的性能肯定会一次性解放一大截，快个几十倍、上百倍都正常，一千倍也不算稀奇，但想达到理论值一百万倍，不太可能！”
吴军点点头：“那你觉得，离真正的‘单机超算’还差在哪？”
林野很实在：“差在软件、算法、调度、指令效率，还有内存墙。硬件我们是拉满了，可程序不是说跑就能跑满所有核心的。有的任务天生就没法并行，有的要等数据，有的受限于内存延迟。就算全链路超导，也做不到零延迟、百分百利用率。这颗CPU一上，这台机器会是全世界最强的单机，吊打所有民用、甚至大部分科研超算的节点，这没问题。
但要说一颗芯片直接顶掉一整个超算中心，那还是夸张了。硬件到了，软件和实际应用还没跟上。它很强，是新一代计算的起点，但还称不上神。”
吴军欣慰的笑了，只是，师徒两人对视一眼，又同时陷入了沉默。