第1007章 算法模块协同调试（1 / 2）

卷首语

1965 年 3 月，“73 式” 19 组算法模块与密钥动态生成器已分别通过独立测试，但研发团队深知：独立达标不等于协同顺畅 —— 算法模块需实时接收密钥生成器输出的 128 位动态密钥，密钥生成器需响应模块的更新请求，若二者数据交互存在接口不兼容、时序冲突或数据丢失，将导致整个加密流程中断。这场为期 15 天的协同调试，不仅解决了 “数据格式不匹配”“时序不同步” 等 6 类核心问题，更形成 “模块协同测试规范”，使分散的技术单元融合为高效运转的加密系统，为 “73 式” 原型机研制打通了关键整合环节。

一、协同调试的背景与核心目标

19 组算法模块（如矩阵变换、分组补零）与密钥动态生成器虽独立通过测试，但首次初步整合时，李工团队发现：密钥生成器输出的 128 位密钥（二进制格式）与 “密钥整合模块” 预期的十六进制格式不兼容，导致加密流程在 “密钥注入” 环节中断，错误率 100%，暴露了独立开发阶段接口定义不一致的隐患，协同调试势在必行。

基于系统集成需求，团队明确调试三大核心目标：一是解决模块间数据交互问题，确保密钥生成器与 19 组模块数据格式统一、时序同步，交互错误率≤0.001%；二是验证整合后系统的连续性，1），现存于研发团队档案库，包含硬件平台清单、软件监控程序说明、交互图谱，共 32 页，由马工、李工共同编制，是环境搭建的核心依据。

档案中 “硬件平台清单” 详细标注：“JS-1965 计算机（运算速度 1 万次 \/ 秒，内存 64Kb）、SR-8 示波器（带宽 10hz，用于观测数据总线波形）、dL-1965 数据记录仪（采样率 1μs \/ 次，记录数据传输时序）、19 组模块硬件原型（含矩阵运算单元电路板，1369 个晶体管）、密钥生成器原型（含噪声源与运算单元）”，硬件参数与实际研发配置一致。

交互图谱页显示：每个交互节点用 “模块 A→模块 b” 箭头标注，旁注数据格式与时序要求，例如 “密钥生成器→密钥整合模块” 标注 “数据格式：128 位二进制，时序：生成后 0.05μs 内送达 0x5000-0x507F 地址，超时则重试”，图谱中用红色标注高风险节点（如 “密钥紧急销毁” 交互，需 0.02μs 内响应）。

软件监控程序说明页附界面截图：界面分为 “模块状态区”（显示 19 组模块与密钥生成器的运行状态）、“数据流向区”（动态箭头显示数据传输）、“错误报警区”（实时提示数据格式错误或超时），操作说明详细，确保调试人员可快速上手。

档案末尾 “环境验收记录” 显示：3 月 3 日，模拟 “密钥生成→注入” 交互 100 次，数据传输成功率 100%，波形捕捉清晰，监控程序状态显示准确，验收结论为 “合格”，档案有马工、王工签名，日期为 3 月 3 日。

四、初始整合测试与数据交互问题定位

3 月 4 日 - 3 月 8 日，团队开展初始整合测试，按交互图谱依次验证 8 个核心节点，共测试 1000 次全流程加密（1000 字符明文），定位出 6 类数据交互问题，问题集中在格式、时序、缓存三大维度。

数据格式不兼容问题：密钥生成器输出 128 位二进制密钥（如 “0101...1010”），但 “密钥整合模块” 预期接收十六进制格式（如 “5A...A5”），导致 100% 数据解析错误，需统一格式标准；此外，分组模块发送的 “时间戳同步请求” 为 8 字节 AScII 码，密钥生成器仅支持 4 字节二进制请求，交互失败率 85%。

时序不同步问题：矩阵变换模块运算速度 0.7μs \/ 次，密钥整合模块向其传递密钥的延迟达 0.2μs，导致矩阵模块 “等密钥” 耗时增加，全流程加密耗时从 6.8 秒增至 9.2 秒（接近指标上限）；更严重的是，多节点同步时，密钥生成器时间戳校准信号延迟 0.3 秒，导致从节点密钥与主节点偏差，加密错误率 0.5%。

缓存区溢出与数据丢失：“密钥生成→密钥整合模块” 交互节点的缓存区（0x5000-0x507F，128 字节）仅能存储 1 组密钥，当密钥更新周期缩短至 15 分钟（实战应急场景），缓存区来不及清空，新密钥覆盖旧密钥，导致数据丢失率 0.1%；分组模块向密钥生成器发送的请求数据因缓存区满，丢失率达 0.3%。

3 月 8 日，团队形成《初始整合测试问题报告》，详细记录 6 类问题的表现、发生节点、错误率，附数据记录仪捕捉的错误波形图（如格式错误时的数据乱码波形），为后续优化提供精准依据。

五、数据交互问题的优化策略与实施

针对定位的问题，李工团队联合郑工、王工制定 “格式统一 - 时序同步 - 缓存扩容” 的三维优化策略，避免单一优化无法解决根本问题，优化过程严格遵循 “不修改模块核心代码” 的约束。

数据格式统一：郑工团队设计 “格式转换适配层”（代码量 80 字节，存储于磁芯存储器 0x3F00-0x3F4F），无需修改模块代码即可实现格式兼容 —— 密钥生成器输出的二进制密钥经适配层转换为十六进制，再传入密钥整合模块；分组模块的 AScII 码请求经适配层转换为二进制，发送至密钥生成器，转换耗时≤0.01μs，格式错误率从 100% 降至 0。

时序同步优化：王工团队调整硬件时钟电路，将系统主时钟频率从 1hz 提升至 1.2hz，同时在关键交互节点（如 “密钥→矩阵”）增加 “时序校准信号”—— 密钥整合模块发送密钥前，先向矩阵模块发送 “准备就绪” 信号，矩阵模块响应后再接收数据，交互延迟从 0.2μs 降至 0.08μs；多节点同步时，密钥生成器校准信号发送周期从 10 分钟缩短至 5 分钟，同步误差从 0.3 秒降至 0.1 秒，全流程加密耗时恢复至 6.9 秒。

缓存区扩容与管理：王工团队在磁芯存储器中新增 2 个 128 字节缓存区（0x5080-0x50FF、0x5100-0x517F），与原缓存区构成 “三缓存轮换” 机制 —— 新密钥写入空闲缓存区，旧密钥读取完成后释放，避免覆盖；同时设计 “缓存状态监测程序”，当缓存区使用率≥80% 时，暂停新数据写入，缓存溢出率从 0.1% 降至 0，数据丢失率清零。

3 月 13 日，优化策略全部实施，形成《数据交互问题优化方案》，包含适配层代码、时钟调整参数、缓存区分配表，提交调试团队验证效果。

六、历史补充与证据：问题优化方案档案

1965 年 3 月的《“73 式” 数据交互问题优化方案档案》（档案号：Yh-1965-002），现存于军事通信技术档案馆，包含格式转换适配层代码、时序调整图纸、缓存区规划图，共 45 页，由郑工、王工共同编制，是优化实施的核心凭证。

档案中 “格式转换适配层代码” 片段显示：“；二进制转十六进制子程序，输入：R0（二进制密钥地址），输出：R1（十六进制密钥地址）oV A,@R0 ； 取二进制字节 ANL A,#0F0h ； 高 4 位转换 S AAdd A,#30h ； 转为 AScII 码 oV @R1,A ； 存储高 4 位...（代码共 80 字节）”，代码逻辑清晰，转换耗时经测算为 0.008μs，符合延迟要求。

时序调整图纸标注：“系统主时钟电路中，晶振从 1hz（c1=20pF）更换为 1.2hz（c1=16pF），时序校准信号通过与非门（74LS00）生成，延迟控制在 0.02μs 内；‘密钥→矩阵’交互节点增加 d 触发器（74LS74），实现‘准备就绪 - 响应’握手逻辑”，硬件修改细节明确，可直接落地。

缓存区规划图显示：“原缓存区 0x5000-0x507F（128 字节）、新增 0x5080-0x50FF（128 字节）、0x5100-0x517F（128 字节），缓存状态监测程序存储于 0x3F50-0x3F9F，通过读取缓存区‘空闲 \/ 占用’标志位（0x5000.0、0x5080.0、0x5100.0）判断使用率”，地址分配无重叠，与磁芯存储器其他区域兼容。