12月5日,團隊開展雙緩存續傳測試:用1000字符明文28組)測試“分組→矩陣→密鑰”全流程,雙緩存並行讀寫無等待,數據校驗成功率100,無滿溢情況,數據連續性完全達標,形成《數據連續性測試報告》。
六、曆史補充與證據:數據連續性測試檔案
1964年12月的《“73式”模塊切換數據連續性測試檔案》檔案號:sq1964002),現存於軍事通信技術檔案館,包含測試方案、原始數據、波形圖,共36頁,由馬工、鄭工共同記錄,是數據保障設計的核心證據。
檔案中“測試方案”明確:測試數據為1000字符軍事指令明文ascii碼,分28組37字節向量),測試節點為“分組→矩陣”“矩陣→密鑰”“密鑰→輸出”,監測指標為切換延遲、數據丟失率、校驗失敗率,測試環境為磁芯存儲器模擬環境地址0x40000x807f)。
原始數據頁12月5日)記錄:“第1組分組數據0x410x6f,對應ascii碼ao等)寫入a區0x40000x4024,耗時0.08μs;矩陣模塊0.05μs後開始讀取,耗時0.7μs;同時分組模塊寫入第2組數據至b區0x40250x4049,耗時0.08μs;矩陣讀完a區後立即讀b區,無等待,切換延遲0.05μs次”,時序數據精準。
數據校驗記錄顯示:“28組數據均附加2字節校驗頭,如第5組校驗頭為0x25長度37)、0x8c校驗和),矩陣模塊讀取後計算校驗和為0x8c,與校驗頭一致,校驗成功率100;模擬10次校驗錯誤手動修改1字節),模塊均成功請求重發,重發後校驗通過,重發成功率100”,校驗機製有效。
波形圖頁附示波器記錄:“分組模塊寫a區的信號波形地址0x40000x4024,數據有效電平高)與矩陣模塊讀a區的波形讀使能信號高)無重疊,並行讀寫時序正確;無滿溢時緩存區狀態波形ab區就緒信號交替高),驗證乒乓讀寫模式可行。
七、異常切換處理與降級機製
團隊預判模塊故障如矩陣模塊運算溢出、密鑰模塊求解失敗)可能導致切換中斷,設計“異常檢測故障定位降級切換”的三級處理機製,確保流程不中斷。
異常檢測:切換控製單元實時監測狀態寄存器的“故障位”如矩陣模塊故障時,0x8005第3位置1),同時監測數據校驗結果如校驗失敗次數≥3次),若觸發任一異常條件,立即進入異常處理流程,檢測響應時間≤0.02μs。
故障定位:異常處理模塊讀取狀態寄存器與模塊日誌存儲於0x3c000x3fff),定位故障模塊與原因——例如“0x8005故障位=1,日誌記錄‘矩陣3運算溢出’”,則定位為矩陣變換執行模塊矩陣01)故障,定位準確率≥99。
降級切換:針對不同故障場景設計降級策略:若核心模塊如矩陣01)故障,切換至備用模塊如矩陣01備用代碼,存儲於0x18000x19ff),備用模塊功能簡化如串行運算替代並行),雖速度降低20從0.7μs增至0.84μs),但可保障流程繼續;若輔助模塊如日誌記錄)故障,直接跳過該模塊,優先保障加密核心流程。
12月8日,團隊模擬“矩陣模塊故障”測試:觸發故障後,異常檢測耗時0.02μs,定位故障耗時0.03μs,降級切換至備用模塊耗時0.05μs,總中斷時間0.1μs,流程繼續運行,數據無丟失,驗證異常機製有效。
八、與磁芯存儲器及硬件的適配設計
王工團隊負責切換機製與磁芯存儲器、硬件運算單元的適配,確保邏輯設計可落地,重點解決地址跳轉、時序同步、接口兼容三大問題。
磁芯存儲器地址適配:切換控製單元通過“地址指針寄存器”0x80800x8081)管理緩存區地址跳轉——例如從a區0x4000)切換到b區0x4025)時,控製單元自動將地址指針從0x4000更新為0x4025,跳轉延遲≤0.01μs,適配磁芯存儲器的地址訪問速度0.8μs次讀寫)。
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硬件時序同步:切換控製單元輸出“切換時鐘信號”頻率10hz),與硬件運算單元如矩陣乘法單元)的時鐘同步,確保模塊切換時,硬件運算單元的輸入使能信號與數據讀取時序匹配,避免“數據未到就運算”或“運算完成未讀”,時序偏差≤0.005μs。
硬件接口兼容:每個模塊的切換信號通過“tt電平接口”輸出高電平1=觸發,低電平0=空閒),與磁芯存儲器、運算單元的接口電平一致,無需額外電平轉換模塊;同時預留“測試接口”0x8090),可外接示波器監測切換信號波形,便於硬件調試。
12月10日,團隊完成《切換機製硬件適配方案》,包含地址跳轉邏輯圖、時序波形圖、接口定義表,提交北京電子管廠硬件生產)確認,適配性無問題,可進入模擬驗證階段。
九、切換機製的模擬驗證與評審
12月11日12月14日,團隊開展切換機製全流程模擬驗證,用10類實戰明文含超長報文、異常格式)測試28個切換節點,驗證機製的穩定性與連續性。
全流程驗證結果優異:1000字符明文加密流程中,28個切換節點的平均延遲0.06μs≤0.1μs),數據丟失率0,校驗成功率100;模擬3次模塊故障矩陣、密鑰、補零模塊各1次),降級切換均成功,流程中斷時間≤0.1μs,加密結果與正常流程一致,無數據錯誤。
12月15日,團隊組織“模塊切換機製評審會”,邀請國防科工委專家3人)、硬件團隊王工)、代碼固化團隊中科院計算所2人)參會,重點評審機製的“連續性”“適配性”“魯棒性”。
評審中,專家隨機抽取“矩陣→密鑰”“密鑰→輸出”切換節點複現測試,切換延遲0.07μs,雙緩存並行讀寫無衝突;中科院計算所代表確認切換邏輯可通過代碼實現如地址指針跳轉代碼約50字節);王工確認硬件可適配時序與接口,評審一致通過。
最終,團隊形成《“73式”算法模塊切換機製設計總報告》,共108頁,包含邏輯設計、適配方案、測試數據、評審意見,12月15日正式定稿,作為代碼固化中切換邏輯編寫的官方依據。
十、切換機製設計的曆史意義與後續影響
從“73式”研發看,切換機製是模塊劃分與代碼固化的“銜接紐帶”——若未設計該機製,19組獨立模塊將淪為“孤立單元”,加密流程可能因切換故障中斷,機製通過“零延遲、零丟失”保障,確保1965年代碼固化後算法可順暢運行,為原型機研製節省2個月調試時間。
從技術創新看,該機製首次實現軍用加密算法“模塊化切換”的係統化設計——其“雙緩存乒乓讀寫”“優先級衝突處理”“異常降級”等技術,突破了當時蘇聯、美國同類設備“單流程無切換”的局限,使我國模塊化算法的流程協同能力達到國際先進水平。
從維護與升級看,切換機製提升了算法的可維護性——1972年“73式”升級密鑰算法時,僅需修改密鑰模塊的切換觸發條件如調整狀態寄存器地址),無需改動其他模塊的切換邏輯,升級周期從2周縮短至3天,維護效率提升80。
從技術傳承看,切換機製的設計理念影響深遠——1980年代“84式”加密設備采用的“多模塊並行切換”、1990年代“92式”的“動態緩存分配”,均借鑒了“73式”的雙緩存、優先級設計;1985年《軍用模塊化算法設計規範》中,“切換延遲≤0.1μs”“數據丟失率=0”等指標,直接源於此次設計的實戰需求。
從產業協同看,切換機製推動了“算法硬件”協同設計的成熟——北京電子管廠基於該機製的硬件適配需求,改進了晶體管的開關速度從0.1μs提升至0.08μs),上海無線電二廠優化了芯片的時序控製單元,間接促進我國電子元器件產業的技術升級,形成“需求牽引產業”的良性循環。
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