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第1010章 分立电路整合规划(2/4)

 清单表” 按类别排序,每栏记录 PCB 名称、编号(如 “运算 - 01:矩阵乘法板”)、元件数量(1369 个晶体管、256 个电阻)、尺寸(18cm×15cm)、功耗(3.5w)、关联 PCB(如 “运算 - 01→运算 - 03:辅助运算板”),例如 “存储 - 01:程序区存储板” 标注 “元件个磁芯体、32 个寄存器,尺寸 20cm×16cm,功耗 2.2w,关联主控 -板”。

    功能关联图用热力图标注交互频率:运算类内部连线(如矩阵板→密钥板)标注 “高频”(交互次数≥100 次 / 秒),用红色标注;运算类→存储控制类连线标注 “中频”(50-100 次 / 秒),用黄色标注;接口类→其他类连线标注 “低频”(≤50 次 / 秒),用蓝色标注,直观体现整合优先级(高频交互优先整合)。

    功耗测试数据页记录:19 块 PCB 总功耗 38w,其中运算类 22.8w(矩阵板单块 3.5w×2=7w,密钥板 2.8w×2=5.6w)、存储控制类 7.6w(存储板 2.2w×2=4.4w,主控板 1.6w×2=3.2w)、接口环境类 7.6w(通信板 1.2w×3=3.6w,环境板 1.5w×2=3w),为整合后功耗分配提供依据。

    档案末尾 “整合可行性分析” 指出:运算类 7 块 PCB 可整合为 1 块(元件总量约 3000 个,PCB 尺寸 20cm×18cm 可容纳),存储控制类 5 块可整合为 1 块(元件约 800 个,20cm×16cm),接口环境类 7 块可整合为 1 块(元件约 600 个,20cm×14cm),总尺寸 48cm×38cm×18cm(≤限额),可行性结论为 “高”,档案有王工、赵工签名,日期为 7 月日。

    四、整合方案的核心逻辑与功能划分

    基于功能梳理,王工团队确定 “功能域聚合 + 信号路径最短” 的整合逻辑,将块 PCB 重构为 3 块,每块覆盖一个核心功能域,减少跨板信号传输与干扰。

    第一块:运算核心 PCB,整合原 7 块运算类 PCB 功能,核心逻辑为 “高频运算集中布局”—— 矩阵乘法 / 逆变换、密钥生成(含随机数)、辅助运算(模 256 / 异或)模块物理相邻,信号路径从原跨板 0.12μs 缩短至板内 0.05μs,功耗控制在 22w(原 22.8w,通过元件布局优化减少散热损耗)。

    第二块:存储控制 PCB,整合原 5 块存储控制类 PCB 功能,核心逻辑为 “调度中心就近布局”—— 磁芯存储器(程序区 + 数据区)、主控单元(时序 / 指令)、异常检测模块集中,与运算核心 PCB 通过位数据总线直接连接,交互延迟≤0.08μs,功耗控制在 7w(原 7.6w,优化电源布线减少损耗)。

    第三块:接口环境 PCB,整合原 7 块接口环境类 PCB 功能,核心逻辑为 “低速交互集中 + 环境适配独立”—— 通信接口(短波 / 有线)、本地配置(按键 / 指示灯)、环境适配(加热 / 屏蔽)模块分区布局,与存储控制 PCB 通过 8 位控制总线连接,信号为低速传输(≤1mHz),功耗控制在 3w(原 7.6w,合并冗余电源模块)。

    7 月日,团队形成《3 块 PCB 功能划分方案》,附功能域边界图(标注每块 PCB 的模块范围)、信号交互图(标注板间总线连接),明确 3 块 PCB 的功能无重叠、无遗漏,覆盖原块 PCB 全部功能,为后续布局设计提供框架。

    五、单块 PCB 的功能布局设计

    孙工团队基于功能划分,开展每块 PCB 的详细布局设计,遵循 “信号流向优化、散热均衡、抗干扰隔离” 三大原则,确保性能与可靠性。

    运算核心 PCB 布局(尺寸 20cm×18cm):采用 “L 型信号路径”—— 矩阵运算模块(左上部,含 1369 个晶体管)→密钥生成模块(右上部,含随机数噪声源)→辅助运算模块(下部,含模 256 运算器),高功率元件(如乘法器)靠近 PCB 边缘散热孔,敏感元件(随机数发生器)远离高频电路,板内电源布线采用 “星型拓扑”,电压波动≤0.05V,确保运算精度。

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    存储控制 PCB 布局(尺寸 20cm×16cm):采用 “中心辐射布局”—— 主控单元(中心,含 1mHz 时钟芯片)→磁芯存储器(左侧,程序区在上、数据区在下,物理隔离防篡改)→异常检测模块(右侧,含故障报警电路),板内数据总线沿边缘布线,避免与控制总线交叉,信号串扰≤-60dB,时序同步误差≤0.02μs。

    接口环境 PCB 布局(尺寸
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