组件参数表详细记录:“矩阵运算单元晶体管数量 1369 个(北京电子管厂 3AG1 型),运算速度 0.7μs / 次;密钥生成单元含 3AG1 晶体管噪声源,随机数生成速度 1 次 /μs;磁芯存储器容量 16KB,读写速度 0.8μs / 次;通信接口支持短波 1200 波特、有线 9600 波特”,参数与算法需求精准匹配。
总线设计说明标注:“数据总线宽度位,连接运算层、存储层、接口层,传输速率 1mHz;控制总线宽度 8 位,连接控制层与其他三层,传递时序信号;电源总线分 5V(运算 / 存储)、12V(接口),独立供电避免干扰”,总线参数确保信号传输稳定。
档案末尾 “架构评审记录” 显示:5 月日,内部评审确认架构覆盖算法需求,无组件功能缺失,可进入组件功能设计阶段,记录有王工、孙工签名,日期为 5 月日。
四、核心组件的功能定义
赵工团队基于架构框架,详细定义各核心组件功能,确保每个组件仅负责单一核心任务,与算法模块一一对应。
矩阵运算单元:功能为执行阶矩阵乘法与逆变换,接收存储层传来的矩阵参数(m1-m8)与分组向量,通过位乘法器(YX-1965 型)与累加器(mJ-1965 型)完成运算,运算结果经模 256 处理后传输至数据区,支持并行处理 2 组向量,运算错误率≤0.0001%,对应算法中的 “矩阵变换模块”。
密钥生成单元:集成随机数发生器(陈工优化后的 3AG1 晶体管噪声源)与密钥运算模块,接收控制层的生成指令,结合设备编号与时间戳生成 128 位动态密钥,密钥存储至数据区保密地址(0x5000-0x507F),生成速度 1 次 /μs,对应算法中的 “密钥动态生成器”。
磁芯存储单元:功能为存储程序代码与数据,程序区(0x0000-0x1FFF)存储组模块代码,数据区(0x4000-0x7FFF)存储密钥、分组向量等临时数据,备份区(0x8000-0x8FFF)存储程序备份与配置参数,支持硬件地址锁定(程序区仅读),防止代码篡改。
主控单元:功能为生成系统时序(1mHz 主时钟),控制组件间数据交互(如触发运算单元读取存储数据),接收异常检测单元的故障信号,触发降级或报警(如矩阵单元故障时切换至备用运算逻辑),时序同步误差≤0.02μs,确保各组件协同运行。
五、组件间的连接方式设计
孙工团队基于 “总线化” 理念,设计数据、控制、电源三类总线,明确组件间连接逻辑,确保信号传输稳定、无干扰。
数据总线连接:采用位并行数据总线(dB0-dB15),连接运算层(矩阵、密钥单元)、存储层(磁芯存储器)、接口层(通信接口),传输速率 1mHz,数据传输时通过 “握手信号”(REQ 请求、ACK 应答)确保同步,如存储层向矩阵单元传输数据时,先发送 REQ 信号,矩阵单元准备就绪后发送 ACK,再传输数据,交互延迟≤0.08μs。
控制总线连接:采用 8 位并行控制总线(CB0-CB7),由控制层主控单元发起,连接所有组件,传递时序信号(时钟、复位)与控制指令(如 “运算启动”“密钥更新”),控制信号采用 “高电平有效”,且附加奇偶校验位(CB7),错误率≤0.0001%,避免指令误判。
电源总线连接:采用独立电源总线,运算层与存储层供电 5V(电流≤5A),接口层供电 12V(电流≤2A),控制层供电 5V(电流≤1A),各总线串联 1A 保险丝与 EmI 滤波器,防止某组件短路影响整体,电源纹波≤50mV,确保组件供电稳定。
物理连接设计:组件间采用镀金引脚连接器(北京无线电元件厂 CJ-1965 型),接触电阻≤10mΩ,避免氧化导致接触不良;电路板间采用屏蔽电缆连接(铜网编织屏蔽层),减少电磁干扰,电缆长度≤30cm,控制信号衰减≤1dB,确保传输质量。
六、历史补充与证据:组件连接设计档案
1965 年 5 月的《“73 式” 硬件组件连接设计档案》(档案号:JY-1965-002),现存于研发团队档案库,包含总线连接图、握手时序图、连接器参数表,共页,由孙工、周工共同编制,是连接设计的直接证据。
档案中 “数据总线连接图” 标注:“矩阵运算单元 dB0-dB15 引脚→连接器 CJ-1965-16P→屏蔽电缆→磁芯存储器 dB0-dB15 引脚”,旁注 “传输速率 1mHz,握手信号 REQ(dB16)、ACK(dB17)”,连接路径无分支,避免信号反射。