(一)昨夜西風(fēng)凋碧樹(shù),獨(dú)上高樓,望盡天涯路
2000年的時(shí)候,做設(shè)計(jì)基本都是使用Xilinx公司的Virtex和Virtex-E系列芯片。那時(shí)候Altera技術(shù)實(shí)力還比較弱,基于A(yíng)ltera的芯片做設(shè)計(jì)是要被大家diss的。某天晚上大概十點(diǎn)多了吧,我正如癡如醉的沉浸在編碼的快感當(dāng)中。主管悄無(wú)聲息的站到了我身后,我從顯示器中看到了隱約的影子,轉(zhuǎn)頭一看果然是他老人家。
主管神色凝重,眉頭緊蹙。我在腦子里迅速回顧了一下自己最近的所作所為,確信沒(méi)干什么罪大惡極、自絕于人民的壞事兒,用顫抖的語(yǔ)氣小心翼翼的問(wèn):老大,您找我?老大的神色迅速地轉(zhuǎn)換,分明在說(shuō):蠢貨,你又不是什么萌妹子,要是沒(méi)事兒你以為我老人家愿意屈尊站到你這兒么?after一個(gè)藍(lán)衣女子般的風(fēng)情萬(wàn)種的白眼之后,老大終于開(kāi)腔了。
“我們學(xué)理科的都不信鬼神對(duì)吧?”大哥,你這是什么開(kāi)場(chǎng)白?!我那會(huì)兒不過(guò)才工作兩年多,純潔的像一張黑不溜秋的白紙,根本識(shí)別不了您這是準(zhǔn)備給我刨什么坑好吧,為啥你要給我出這樣的難題?老大露出了一些不耐煩:“幾個(gè)月之前到現(xiàn)在,有一批單板邪門(mén)兒了,有的工作正常,有的就不斷地出亂碼。經(jīng)過(guò)大家夜以繼日沒(méi)白沒(méi)黑嘔心瀝血玩兒命的加班定位之后,大家一致認(rèn)為問(wèn)題出在這塊單板上的FPGA上”。早說(shuō)嘛,F(xiàn)PGA我熟啊。“老大,問(wèn)題既然都定位了,那就解決嘛”。老大露出了詫異的神情:我X,你這貨是怎么混進(jìn)我司的?回頭老子要找當(dāng)初面試你的人算賬!老大深吸了一口氣,帶著“老子再忍你十秒鐘的神情”繼續(xù)說(shuō):“這個(gè)FPGA一共9000多接近一萬(wàn)行代碼,最關(guān)鍵的是,設(shè)計(jì)這個(gè)FPGA的同事三周前就離職了。現(xiàn)在雖然確定了問(wèn)題出在這個(gè)FPGA,但是究竟是什么問(wèn)題還不知道。所以呢,大家商量了一下,決定暫時(shí)把你抽調(diào)出來(lái),全力投入這個(gè)事情。一呢,要搞清楚到底是什么問(wèn)題,二呢,把問(wèn)題徹底解決掉”。
要不怎么說(shuō)當(dāng)年的我就是純潔啊,要是放到現(xiàn)在,這肯定是一個(gè)絕佳的跟老大討價(jià)還價(jià)、多給自己爭(zhēng)取個(gè)仨瓜倆棗的好機(jī)會(huì)啊。彼時(shí)單純(其實(shí)就是弱智)的我卻覺(jué)得天大的展示自己身手的時(shí)刻終于到來(lái)了,于是欣然接受。老大神情輕松了一些,但還帶著少許疑惑:這貨不知道行不行,但愿不要把老子也坑了。然后溜溜達(dá)達(dá)的走了。
(二)衣帶漸寬終不悔,為伊消得人憔悴
我一夜無(wú)眠,小心臟一直在忽冬忽冬滴亂跳。第二天我一頭扎進(jìn)了封閉的實(shí)驗(yàn)室。實(shí)驗(yàn)室里堆了好多單板,好的一堆,壞的一堆,然后各種儀器和電腦。整整一周,我都在實(shí)驗(yàn)室里瞎折騰,除了一遍又一遍的證實(shí)了問(wèn)題現(xiàn)象,確實(shí)如老大所描述的一樣,然后就是看那9000多行的HDL代碼。寫(xiě)代碼的同事不知道是故意的還是習(xí)慣如此:注釋少的可憐、設(shè)計(jì)文檔和實(shí)際代碼差異極大(文檔在說(shuō)水果里面桃子最好吃,代碼寫(xiě)的是大飛機(jī)C919很威武)、變量的命名也毫無(wú)規(guī)律,后綴_addr的變量居然是數(shù)據(jù)總線(xiàn),而后綴_data的變量才是地址總線(xiàn)。我心說(shuō):“哥啊,地球人都知道花花轎子人抬人。你我素昧平生、素不相識(shí)、萍水那個(gè)從未相逢,可為神馬你就知道我要被派來(lái)收拾你的爛攤子,這么多花樣來(lái)收拾我涅?”
一周毫無(wú)進(jìn)展,我很沮喪。渾渾噩噩的過(guò)了周末(其實(shí)也就是周日一天),周一繼續(xù)鉆進(jìn)實(shí)驗(yàn)室。開(kāi)放辦公區(qū)里鶯歌燕語(yǔ),其樂(lè)融融,就我一個(gè)人傻兮兮的在實(shí)驗(yàn)室里古佛青燈兼顧影自憐,相當(dāng)稱(chēng)得上凄凄慘慘戚戚。中間老大時(shí)不時(shí)的過(guò)來(lái)關(guān)心我一下,其實(shí)就是監(jiān)工外加檢查進(jìn)度。可是沒(méi)進(jìn)度可言:我根本不知道問(wèn)題出在哪里,這么短的時(shí)間把小一萬(wàn)行HDL代碼都看明白也不可能。如果我能的話(huà),那我應(yīng)該去做老大的老大了(那會(huì)兒大家都崇拜技術(shù)牛人,普遍覺(jué)得誰(shuí)技術(shù)牛誰(shuí)就應(yīng)該做老大)。
一轉(zhuǎn)眼就到周五下午了,我在實(shí)驗(yàn)室里垂頭喪氣。雙手捂著臉,開(kāi)始埋怨自己為什么接任務(wù)的時(shí)候才出現(xiàn)智商余額不足的fatal error。大顯身手是徹底的forget about it了,弄不好倒可能因此把自己給葬送了。繼而開(kāi)始埋怨主管:我一直是順民,挺聽(tīng)話(huà)也挺出活,你為啥要給我刨這么大的一個(gè)坑涅?百思不得其解啊。一頭霧水兼百無(wú)聊賴(lài),我拿起一塊單板,盯著那片F(xiàn)PGA。嗯,這里寫(xiě)著Malaysia,沒(méi)想到Xilinx在大馬還有工廠(chǎng)。換一塊單板,嗯,還是Malaysia。這不是廢話(huà)么,買(mǎi)一批至少也是幾千片,當(dāng)然都是Malaysia。正要仰天長(zhǎng)嘆“天亡我也,非我不能也”,忽然瞥見(jiàn)另一塊單板的FPGA上印的似乎不是Malaysia,拿起一看,果然印的是Taiwan。終于找到一點(diǎn)有意思的事情做了,于是再拿一塊,嗯,Taiwan,再拿一塊,嗯大馬。拿著拿著,忽然發(fā)現(xiàn)一個(gè)規(guī)律:從那堆壞板子里拿的都是印著Malaysia;從那堆好板子里拿的都是印著Taiwan。
(三)眾里尋他千百度,驀然回首,那人卻在,燈火闌珊處
工程師都知道,尋找好板和壞板之間的“差異”是定位問(wèn)題的利器之一啊。因此當(dāng)時(shí)雖然沒(méi)有欣喜若狂,但是也隱隱看到了一絲曙光。
我沖出實(shí)驗(yàn)室,一溜小跑去了焊板實(shí)驗(yàn)室。找到了焊板的同事,讓他現(xiàn)場(chǎng)給我焊兩塊單板,一塊必須用產(chǎn)自大馬的FPGA,一塊必須用產(chǎn)自***的FPGA。那個(gè)老兄很奇怪的看了我一眼,然后又一眼。后來(lái)我才想明白估計(jì)我是第一個(gè)在乎芯片產(chǎn)地的怪咖。
我就站在他旁邊,看著他工作,覺(jué)得時(shí)間過(guò)得奇慢無(wú)比。拿到了焊好的兩塊板子,又以百米沖刺的速度殺回實(shí)驗(yàn)室,隱隱約約聽(tīng)到有同事在抱怨:發(fā)哪門(mén)子神經(jīng),刮這么大的風(fēng)。我以迅雷不及掩耳盜鈴之勢(shì),先把***板子安裝好,上電啟動(dòng)、加載、運(yùn)行,果然是好的;拆掉***,換上大馬板子,上電啟動(dòng)、加載、運(yùn)行,果然出誤碼了。問(wèn)題確診了!為了保險(xiǎn)起見(jiàn),我從壞板和好板堆里各取了兩塊單板進(jìn)行了驗(yàn)證,現(xiàn)象是一致的。
此時(shí)距離下班也就十幾分鐘了,我趕緊去了老大的工位,強(qiáng)壓著雞凍滴小心情,向老大匯報(bào):“老大,告訴生產(chǎn)那邊,發(fā)貨只能用產(chǎn)自***的芯片,馬來(lái)西亞的堅(jiān)決不能用。我懷疑產(chǎn)自馬來(lái)西亞的芯片的容差小,產(chǎn)自***的芯片的容差比較大。而設(shè)計(jì)本身肯定存在時(shí)序打擦邊球的情況,導(dǎo)致使用產(chǎn)自馬來(lái)西亞芯片的單板會(huì)出誤碼,而使用產(chǎn)自***的芯片則沒(méi)有問(wèn)題。到底是哪里的時(shí)序存在擦邊球的隱患,我還需要進(jìn)一步熟悉代碼,尋找之而修改之而長(zhǎng)治久安也”。老大難得的露出了笑容:“嗯,不錯(cuò)不錯(cuò)!這兩周辛苦了,回去好好休息,下周全力解決問(wèn)題。啊,對(duì)了,你該刮胡子了。”
周末跟老婆(那時(shí)候還是女朋友)去搓了一頓大餐,逛街,看電影,累得半死,但是心情那是相當(dāng)?shù)挠淇臁?/p>
我從實(shí)驗(yàn)室回到了工位,在感受人間煙火氣的同時(shí),全力看代碼。認(rèn)真的看了一整天之后,我發(fā)現(xiàn)前同事對(duì)于“同步”、“組合邏輯嵌套層次不能過(guò)多”等設(shè)計(jì)原則完全不care,隱患到處都是,要想徹底的解決這些隱患,只有一個(gè)辦法:推倒重來(lái)。我去找老大說(shuō)明了想法,老大說(shuō):“要不要這么夸張?勞資派你去解決問(wèn)題,你解決問(wèn)題就是了,搞這么大工程出來(lái),有必要么?”我說(shuō):“老大,我以一個(gè)工程師滴半生清譽(yù)擔(dān)保:如果不推倒重來(lái),問(wèn)題根本不能徹底解決。”老大無(wú)奈的揮了揮手,說(shuō)話(huà)的同時(shí)目露兇光兼咬牙切齒:“是否推倒你來(lái)定。但是,市場(chǎng)那邊給出的預(yù)測(cè)是最多三個(gè)月內(nèi),這塊單板就會(huì)迎來(lái)發(fā)貨高峰,到那時(shí)無(wú)論如何也要保證FPGA不出任何問(wèn)題。你有信心滴干活?”“餓夫考斯啊老大,沒(méi)有金剛鉆,不攬瓷器活啊”,我心說(shuō):“你要是答應(yīng)給我加五百塊工資,沒(méi)準(zhǔn)兒我敢承諾一半的時(shí)間就給你搞出來(lái)”。
結(jié)果不到三個(gè)月,我的全套重寫(xiě)的代碼就完成了,編譯、加載、測(cè)試:不論是產(chǎn)自***的芯片還是馬來(lái)西亞的芯片,完全沒(méi)問(wèn)題。老大不放心,特地多找了幾塊焊著馬來(lái)西亞芯片的板子一遍又一遍的測(cè)試,結(jié)果仍然是no problem at all。
老大笑靨如花(港版那個(gè)),眼睛瞇成了一條縫兒:“小樣兒,行啊!”我只顧嘿嘿傻笑,結(jié)果忘了趁熱打鐵跟老大提加薪。曾經(jīng)有一個(gè)機(jī)會(huì)擺在我面前,我沒(méi)有珍惜。如果有重來(lái)一次的機(jī)會(huì),我特么會(huì)加一個(gè)十萬(wàn)光年的期限。
過(guò)了沒(méi)多久,Xilinx公司也發(fā)來(lái)了報(bào)告:由于馬來(lái)工廠(chǎng)的某個(gè)車(chē)間頂部一個(gè)窗戶(hù)沒(méi)關(guān)嚴(yán),導(dǎo)致車(chē)間純凈度不夠,所以那段時(shí)間生產(chǎn)的芯片盡管各項(xiàng)指標(biāo)都在合格范圍內(nèi),但是都在邊緣,從而容差能力都比較低。公司已經(jīng)發(fā)現(xiàn)并做了相應(yīng)處理,之后生產(chǎn)的芯片從一致性方面跟***產(chǎn)的芯片沒(méi)有區(qū)別了。
Well,這就是我從業(yè)生涯中碰到的“芯片也要看出身”的“靈異”事件。給我的印象是如此之深,18年后我仍然記得清清楚楚。問(wèn)題解決是在2000年的9月份,第二年,我慘遭表?yè)P(yáng),獲得了某公司的最高榮譽(yù):XXXX獎(jiǎng)。
后記:
1.真實(shí)問(wèn)題定位的過(guò)程很痛苦,也比文中描述的要復(fù)雜,因?yàn)槟桥鷨伟迨褂玫腇PGA芯片還有另外一個(gè)產(chǎn)地:韓國(guó)。在定位問(wèn)題的過(guò)程中,***和韓國(guó)的芯片加載原同事的設(shè)計(jì)都沒(méi)有問(wèn)題,馬來(lái)產(chǎn)的就不行。于是比對(duì)、比對(duì)、再比對(duì),最終確定了問(wèn)題出在馬來(lái)產(chǎn)的芯片上。
2. 我重寫(xiě)后的設(shè)計(jì)完全不區(qū)分芯片的產(chǎn)地。采用原同事設(shè)計(jì)、已經(jīng)發(fā)貨的那批單板,使用產(chǎn)自***、韓國(guó)的芯片而暫時(shí)沒(méi)出問(wèn)題的,總量大概幾千塊吧,這些單板在條件發(fā)生變化時(shí)(比如溫度變化、電壓變化),出誤碼是必然的。好在那時(shí)候運(yùn)營(yíng)商對(duì)國(guó)產(chǎn)廠(chǎng)家都比較寬容,用服的同事找了各種機(jī)會(huì),神不知鬼不覺(jué)的對(duì)這些單板上的FPGA重新加載了新版本,徹底消除了隱患。
3. 9000多行代碼,我用了大概70個(gè)工作日進(jìn)行了重寫(xiě),計(jì)算開(kāi)發(fā)效率,大約是130行/人天。實(shí)際上,我做過(guò)個(gè)人職業(yè)生涯的不完全統(tǒng)計(jì):使用HDL開(kāi)發(fā)FPGA,從全流程的角度來(lái)計(jì)算(從需求分析到最終發(fā)布),效率不會(huì)超過(guò)20行/人天,跟軟件開(kāi)發(fā)效率大致類(lèi)似。當(dāng)然,隨著新的設(shè)計(jì)語(yǔ)言以及工具等方面的進(jìn)步,開(kāi)發(fā)效率會(huì)逐步提升是毫無(wú)疑問(wèn)的。
4. 文檔真的很重要、很重要、很重要。很多人會(huì)說(shuō):整個(gè)設(shè)計(jì)(模塊)我閉著眼睛都能知道哪行代碼是干嘛的,文檔意義不大。但是,人的記憶是會(huì)衰退的。如果設(shè)計(jì)天衣無(wú)縫、沒(méi)有任何問(wèn)題,在整個(gè)生命周期里沒(méi)有任何升級(jí)或者功能變動(dòng),那么文檔也許沒(méi)那么重要。可是,大家想一想,對(duì)于FPGA來(lái)說(shuō),上述條件全部滿(mǎn)足的概率是不是和行星撞地球差不多?我?guī)缀踔貙?xiě)了整個(gè)設(shè)計(jì)文檔,基本能保證文檔描述的是西施,而設(shè)計(jì)至少是鳳姐。
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原文標(biāo)題:阿里云專(zhuān)家講FPGA設(shè)計(jì)遇到的奇葩問(wèn)題:芯片要看出身
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