“你还乱抓不？”
陈雪茹拿着一根棍子，指着小何骏，一脸来气。
小何骏靠墙站着，瑟瑟发抖，脸上泪痕未干。
“妈妈，我不敢了！”
何雨柱在一旁劝：“算了，雪茹，骏骏不懂事，再说那个米，不是什么大事，别气坏了身子。我这就去捡干净，咱们今天就吃米。”
陈婶一把把小何俊搂到怀里：“哎哟，你看大过年的，俊俊都知道错了，以后就改了！”
念青在一旁道：“骏骏浪费粮食不对！”
陈雪茹道：“你也不是好人，看见他往米缸里丢沙子也不拉着，他不懂事，你也不懂事吗？”
念青立马闭嘴。
吕辰、娄晓娥和雨水乐呵呵的看着。
大年初三一早，小何骏就惹了大麻烦，不知从哪里抓来一把沙子，就丢在了米缸里。
把陈雪茹气得不轻。
正操练着，诸葛彪急匆匆就来到了吕辰家里。
看见家里的情况一愣：“陈婶儿，何科长，大家好！”
说完，从兜里掏出三块钱，一人一块塞在念青、何骏和小吕晓手里。
“吕辰，你跟我走！”
“这么急，去哪里？”
“我这两天思前想后，咱们还漏了一样东西。”
吕辰疑惑：“什么？”
“存储柜！”
“存储柜？”
“对，这个分布式电路设计辅助系统，科研机是KJ-0，咱们熟，编辑机是咱们做的，显示器也是，键盘也没问题，通信是咱们在设计，唯独这个存储柜，咱们不知道。这可是系统的核心，要存标准单元库的。你想想，万一设计出来不可用，找谁说理去？”
吕辰点点头：“那你的意思是？”
“咱们去找陈教授去！”
“现在？”
“对，现在！”
吕辰有点无语，不过想想也对，的确应该去问清楚，正好也顺道给梁先生送个火腿。
和家里交待一声，推出三轮车，装上一只火腿，又拿了些蔬菜鸡蛋。
一路顶几冒雪，先来到清华园，往梁先生家送了火腿，这才来到燕园。
陈教授是北大数学系的，搞拓扑，在星河计划理论组里负责指令集设计和数据结构。
吕辰把车骑进陈教授家楼下，和诸葛彪提着蔬菜鸡蛋上了楼。
敲门之后，陈师母开门出来。
“师母好，我们是来给教授拜年。”
二人把礼物递过去，陈师母接过菜篮子，翻看下面的菠菜和蒜苗，惊讶道：“腊月里还能见到这个？还带着水珠呢！”
吕辰笑着说：“自家暖棚种的，不值什么。”
陈教授从书房走出来，摘下老花镜，看见二人，乐了：“小吕、诸葛。来，坐坐坐。”
寒暄几句，陈师母去厨房张罗。
屋里安静下来，只听得见炉子上水壶咕嘟咕嘟的声音。
陈教授端起茶杯，看着二人：“你们来得正好，标准单元库的事，我让研究生想了几个方案，年后想找你们一起讨论。”
吕辰接过茶杯：“教授，我们今天来，就是想请教这个事。我们集成电路实验室是分布式系统的用户，有些地方没想明白。”
“你说。”
吕辰看了看诸葛彪。
诸葛彪会意，从兜里掏出个小本子，翻开一页。
“陈老师，我在琢磨一个事。标准单元库有四百多个单元，每个单元有逻辑图、版图、仿真模型、测试向量。这些东西，现在都记在纸面上，手册、图纸、卡片。工程师画图的时候，翻手册查参数，翻图纸看布局，翻卡片找测试数据。”
陈教授点点头。
诸葛彪继续说：“以后上分布式系统了，用计算机辅助设计。我就琢磨着，这些数据是要存在存储柜里给计算机调用的。工程师坐在终端前面，敲几个命令，就能查到某个单元的参数，就能调出它的版图，就能跑仿真……”
陈教授放下茶杯：“的确是这样，你遇到什么问题了？”
诸葛彪笑了笑：“问题就是——这些数据怎么存？”
他从本子里抽出一张纸，上面画了一个简单的增值表。
“您看，一个与非门单元，它的逻辑功能可以用真值表描述：输入A、输入B、输出Y。四个组合，每个组合对应一个输出。这个真值表，在纸面上很好写，四行两列。但存在计算机里呢？怎么表示？是存成一张表，还是存成一组数？怎么让计算机知道‘这是一个与非门’，而不是一个‘与门’或者‘或非门’？”
陈教授接过那张纸，看了一眼，笑了。
“你这个问题，问到了根子上。”
他站起来，走到书桌前，拿了一张大纸和一支铅笔，坐回沙发上。
“你刚才说的真值表，在数学上是一个映射，从输入组合的集合，映射到输出值的集合。这个映射，可以用表来表示，也可以用逻辑表达式来表示。但你说得对，光存这个表不够。计算机要知道‘这是一个与非门’，还要知道它的版图在哪儿、仿真模型在哪儿、测试向量在哪儿。”
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他在纸上画了一个树状图。
“你看，单元库是一个‘根’，每个单元是一个‘分支’，每个单元的属性是‘叶子’。这种结构，在数学上叫树。计算机要存这些数据，就需要一种能表示‘树’的数据结构。”
吕辰插了一句嘴：“陈老师，您这么一说，我倒想起一个东西，图书馆。”
陈教授愣了一下：“图书馆？”
“对。”吕辰指着那个树状图，“图书馆里几万本书，是怎么找到想要的那本的？先查卡片目录，找到索书号，再去书架上找。卡片目录就是索引，按书名查、按作者查、按分类查。书架就是存书的地方，索书号告诉你去哪个书架拿。”
陈教授眼睛亮了。
吕辰继续说：“标准单元库，不就是一个‘图书馆’吗？每个单元是一本书，单元型号是索书号，功能分类是分类法。工程师要查一个与非门的参数，就像读者要找一本拓扑学的书，先查索引，找到位置，再去取数据。”
陈教授哈哈大笑：“你这个比方，打得太准了！图书馆的分类法、索引、目录，就是一套数据管理系统。几百年前就有了，只不过管的是书，不是单元库。”
他在纸上又画了一个图，这次是图书馆卡片目录的示意图。
“图书馆的卡片目录，按书名排、按作者排、按分类排。标准单元库，也应该有按型号查、按功能查、按参数查的索引。这就是数据结构里的‘多级索引’，树结构、哈希表，都是为了让计算机不用扫遍所有数据就能找到目标。”
诸葛彪听明白了：“所以，单元库的数据结构，不是一个简单的存起来，是得像图书馆一样，有分类、有索引、有目录？”
“对。”陈教授说，“你这个问题，不是存储问题，是数据结构问题。数据怎么组织，决定了计算机怎么访问、怎么查询、怎么修改。如果组织得不好，数据越多，越难用。”
陈教授靠在椅背上：“图书馆除了放书，还要管借书、还书、谁借了哪本书、什么时候还……”
“这就是数据之间的关系。书和读者之间、读者和借阅日期之间、书和书架位置之间，这些关系，比书本身还重要。标准单元库，也是一样。光把单元存进去不够，还要管谁在用、谁在改、什么时候改的、新版本和旧版本什么关系。”
他拿起铅笔：“怎么存、怎么查、怎么管关系，合在一起，就叫数据库。这不是我发明的词，国外已经在搞了。IBM给阿波罗计划做了一套系统，专门管数据。叫IMS，Information Management System。就是用来管大型项目的数据的。”
IMS，IBM为阿波罗计划开发的，世界上第一个真正的数据库管理系统。
陈教授居然知道这个。
“标准单元库，四百多个单元，几十个参数，还不断在改、在加、在被不同的人用，这就是一个小型的IMS。需要一套数据管理系统，能存、能查、能改、能管版本、能管谁在用。”
他放下铅笔，看着二人：“这个问题，比造一台计算机还难。计算机是算数的，这个是管事的。算数有公式，管事没有。得自己琢磨。”
诸葛彪低头翻了翻本子：“教授，还有一个问题，跟这个连着。以后分布式系统搭起来了，好几台机器共用一个存储柜。在具体使用过程中，会出现A工程师在改一个与非门的版图，B工程师同时在跑这个与非门的仿真。”
陈教授看着他。
诸葛彪继续说：“A改了一半，B跑出来的结果是旧的还是新的？A改完了，B不知道；B跑完了，A还没改完。最后谁的数据算数？”
陈教授皱起眉头。他拿起铅笔，在纸上画了一个简图。
“你是说——并发控制？”
“我就是这个意思。”诸葛彪说，“多个用户同时访问同一份数据，怎么保证每个人看到的是正确的、最新的？”
陈教授想了想：“银行里存钱取钱，两个人同时操作一个账户，也会出问题。银行的解决办法是加锁，一个人在改，别人只能看不能动。或者做日志，谁最后改的算谁的。”
他在纸上写了几个字：锁、日志、版本。
“你说的情况更复杂。工程师不光是在改数据，还在跑计算。跑一个仿真可能要几分钟，这段时间里别人能不能看？能不能改？如果允许别人看，看到的是中间状态还是旧状态？如果允许别人改，改完了仿真结果还算不算数？”
诸葛彪点头：“就是这个意思。我就是担心，系统设计的时候不考虑这些，到时候用起来全是麻烦。”
陈教授在纸上又写了一个词：事务。
“这个问题，国外也在研究。把一组操作打包成一个‘事务’，要么全做完，要么全不做。中间状态别人看不到。做完了再告诉别人‘我改完了’。这就是‘强一致性’，任何时候，每个人看到的数据都是一致的，不会出现‘A看到新的、B看到旧的’这种乱子。”
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吕辰心里一动，陈教授连“强一致性”这种词都整出来了，这可是后世的规则。
陈教授继续说：“这个问题，年后我让研究生专门查资料。你们做工程的有个说法，磨刀不误砍柴工。数据结构没想好，后头全是坑。”
吕辰又说：“还有一个问题。工程师坐在终端前面，敲一个命令，等半天才有反应，这也不行。”
“什么命令要等半天？”
“比如查一个单元的参数。标准单元库有四百多个单元，每个单元有几十个参数。如果存得不好，查一个参数要扫描整个库，那就慢了。工程师翻手册只需要几秒钟，计算机不能比手册还慢吧？”
陈教授若有所思：“你是说响应速度？”
“对。”吕辰说，“用户等不起。翻手册是几秒钟，计算机如果做不到几秒钟，人家还不如翻手册。所以数据组织方式必须考虑‘怎么查得快’，不能每次都从头扫到尾，得有索引，得能直接定位。”
陈教授笑了，在纸上画了一个树状图，又画了一个格子图。
“你这个问题，就是索引和检索。树结构、哈希表，都是为了让计算机不用扫遍所有数据就能找到目标。你把图书馆的卡片目录搬过来就行，按型号建一个索引，按功能建一个索引，按参数建一个索引。想查什么，先查索引，再取数据，不用扫遍整个库。”
他在哈希表旁边写了两个字：O1。
“这就是数学上的常数时间，不管库有多大，查一次的时间是一样的。你要的低延迟，就是这个。”
吕辰接着追问：“还有一个问题，算得慢。”
“算什么？”
“仿真。一个与非门单元，跑一遍仿真，可能要几分钟。四百多个单元，每个跑一遍，就是几十个小时。这还只是一个版本。工程师改一版，又要重新跑。”
陈教授放下铅笔，靠在椅背上：“你是说吞吐率？高吞吐？”
“对。”吕辰说，“不能让大家排队等着。得让机器同时跑多个仿真，A工程师的与非门在跑，B工程师的或非门也在跑，互不干扰。这就是您刚才说的并发，但不是‘数据并发’，是‘计算并发’，多个人同时用，机器不能闲下来。”
陈教授想了想：“这个问题，比前两个复杂。前两个是‘怎么存’‘怎么查’，这个是‘怎么调度’。多个任务同时提交，谁先算、谁后算、怎么分配算力。如果机器够多，还可以并行算，一个任务拆成几块，几台机器同时算，算完了再拼起来。”
他在纸上画了一个任务队列的图。
“这个在数学上叫调度算法。我们要的是单位时间内处理的任务尽可能多。但不是越多越好，还要考虑每个任务的等待时间。这就是权衡。”
吕辰最后说：“还有一个问题，也是最头疼的。”
陈教授看着他。
吕辰说：“集成电路设计，不是一个人干的活。有人画版图，有人跑仿真，有人做测试。版图画好了，仿真模型要跟着改；仿真模型改了，测试向量也要跟着改。这些数据是连着的，这边改了，那边不知道，就乱了。”
陈教授坐直了身子：“你是说——模型耦合？”
“对。”吕辰说，“版图、仿真模型、测试向量，是同一个单元的不同侧面。它们应该是一体的，改版图的时候，系统应该提醒仿真模型可能也要改；跑仿真的时候，系统应该自动用最新的版图数据。不能这边改完了，那边还在用旧的。”
陈教授沉默了一会儿，站起来走到书架前，抽出一本书翻了翻，又放回去。
他转过身，看着吕辰：“你这个问题，比前面几个都深。前面是‘怎么存’‘怎么查’‘怎么算得快’，这个是‘怎么让不同的数据保持同步’。”
他走回来坐下，拿起铅笔，在纸上画了一个有向图，几个圆圈，箭头从一个指向另一个。
“这涉及到数据之间的依赖关系。A改了，B要跟着改，C也要跟着改。这种依赖关系，可以用有向图来表示。节点是数据，边是依赖关系。A指向B，表示A改了B要跟着改。”
吕辰二人凑过去看那个图，诸葛彪道：“那计算机能不能自动知道这种依赖关系？工程师改了一个单元的版图，系统自动找出所有依赖它的仿真模型和测试向量，提示这些也要更新？”
陈教授点点头：“理论上可以。但依赖关系要定义清楚，数据要能追踪来源和去向。这又回到数据结构的问题，数据不能孤立地存，要存它们之间的关系。这就是刚才说的模型耦合，不同模型之间怎么对齐、怎么同步、怎么保证一致性。”
陈教授放下铅笔，靠在椅背上，看着茶几上那张画满图的纸，沉默了好一会儿。
“诸葛、小吕，你们今天问的这几个问题，多个人同时用、查得快、算得快、数据对得上，其实是一个问题。”
吕辰二人听着。
陈教授说：“就是怎么把标准单元库的数据组织好，让计算机既能存、又能查、还能管住它们之间的关系。这不只是一个‘库’，这是一个‘知识系统’。就像图书馆不只是放书的地方，还是一个能查、能借、能管住书不丢、能知道谁借了哪本书的系统。”
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他端起茶杯喝了一口，又放下。
“咱们刚才讨论了‘强一致性、低延迟、高吞吐、模型耦合’，你们说的那些问题，就是这几个词的意思。”
吕辰二人对视一眼。
陈教授继续说：“一致性，就是多个人同时用的时候，数据不能乱。延迟，就是查东西不能等。吞吐，就是算东西不能太慢。耦合，就是不同模块的数据要能对上。”
他看着二人，笑了笑：“你们想的问题，跟国外那些搞数据库的人想的一样。你们从用户的角度，把需求说清楚了。剩下的事，怎么实现，是我们搞数学和搞理论的事。”
又坐了一会儿，诸葛彪站起来：“教授，那我们就不打扰了。您过年好好歇几天，年后见。”
陈教授送他们到门口，他忽然想起什么：“你们今天说的这几个问题，每一个都是真问题，我记下来了，会在存储柜的设计中考虑进去。”
吕辰点头：“打扰教授了。”
陈教授摆摆手：“打扰什么？用户提需求，施工方负责落实，这样才好，那些问题，从在办公室里可想不出来，还得听听一线的声音。”
二人了门，一路出了燕园。
吕辰问道：“诸葛师兄，这个放心了吧？”
诸葛彪点点头：“放心了，陈教授太厉害了，我现在好后悔，当时为什么不学数学。”
吕辰笑道：“得了吧，数学这碗饭，你确定啃得动？”
诸葛彪不服道：“怎么啃不动？咱可以啃简单的！”
吕辰打击道：“你不学数学，见他如井中蛙观天上月，你要是学了数学，见他如蜉蝣见青天。”
诸葛彪哈哈笑了起来：“你敢说我是蜉蝣？”
吕辰继续打击道：“严格来说，你不算蜉蝣，你是井中蛙！”
雪地上，两行脚印歪歪扭扭地延伸向前方。