卷首语
1964 年 11 月，19 组算法模块划分定稿后，研发团队面临新的技术瓶颈：19 组模块虽功能独立、边界清晰，但加密流程需按 “输入 - 分组 - 矩阵 - 密钥 - 输出” 顺序连续执行，若模块间切换存在延迟、数据丢失或冲突，将导致整体加密中断。此时，设计适配磁芯存储器的模块切换机制，成为连接 “独立模块” 与 “连续流程” 的关键。这场为期 1 个月的设计工作，通过流程触发、双缓存续传、异常降级等技术，实现了模块切换时加密流程的 “零中断、零丢失”，为后续代码固化后算法的顺畅运行筑牢了衔接根基，也成为早期模块化算法 “流程协同” 的典型设计范式。
一、切换机制设计的背景与核心目标
模块划分完成后，李工团队在模拟测试中发现：19 组模块需通过磁芯存储器数据区（0x4000-0x7FFF）交互数据，若直接按流程调用，易出现 “数据未写完就切换”（如分组模块未输出完整向量，矩阵模块已开始读取）或 “切换延迟过长”（如密钥模块等待矩阵数据耗时超 0.5μs），导致加密流程卡顿，甚至数据错乱。
基于 “73 式” 19 项核心指标与流程需求，团队明确切换机制三大目标：一是切换延迟≤0.1μs（匹配模块运算速度，如矩阵变换单次 0.7μs，切换延迟需可忽略）；二是数据连续性，切换过程中数据丢失率 = 0（确保明文 - 密文完整映射）；三是兼容性，适配磁芯存储器的地址访问逻辑（如地址指针跳转、数据读写时序）与 19 组模块的接口规范。
设计工作由郑工牵头（熟悉模块交互逻辑），组建 4 人专项小组：郑工（整体机制设计，把控流程衔接）、马工（数据缓存设计，负责续传保障）、吴工（触发逻辑设计，适配矩阵等运算模块）、王工（硬件适配，衔接磁芯存储器与运算单元），确保机制覆盖 “软件逻辑 - 硬件接口” 全环节。
设计周期规划为 1 个月（1964.11.16-1964.12.15），分三阶段：第一阶段（11.16-11.25）梳理模块交互路径，确定切换核心需求；第二阶段（11.26-12.10）设计切换逻辑、缓存方案与异常处理；第三阶段（12.11-12.15）开展模拟测试，优化机制并形成设计报告，衔接代码固化。
设计启动前，团队梳理 19 组模块的交互图谱：明确 “输入处理→分组补零→矩阵运算→密钥管理→加密输出” 的正向流程，以及 “密文输入→解密处理→分组补零→矩阵逆运算→明文输出” 的反向流程，标注 28 个关键切换节点（如 “分组模块→矩阵模块”“矩阵模块→密钥模块”），为机制设计提供路径依据。
二、切换机制的核心逻辑设计
郑工团队基于模块交互图谱，确定 “流程触发 + 状态同步 + 双缓存续传” 的核心设计逻辑，确保切换时流程连续、数据不丢失，三大逻辑环环相扣。
流程触发逻辑：采用 “模块完成信号” 触发切换，每个模块执行完功能后，向 “切换控制单元” 发送 “完成信号”（如分组模块输出 37 字节向量后，置位状态寄存器的 “分组完成” 位），控制单元接收信号后，触发下一个关联模块启动（如触发矩阵模块读取分组数据），避免 “提前切换” 或 “延迟切换”。
状态同步逻辑：在磁芯存储器中开辟 128 字节 “状态寄存器区”（地址 0x8000-0x807F），记录 19 组模块的实时状态（空闲 \/ 运行 \/ 完成 \/ 故障）与数据地址（如分组模块输出数据的存储地址 0x4000-0x4024），切换控制单元通过读取该寄存器，同步掌握模块状态与数据位置，避免切换时数据地址错乱。
双缓存续传逻辑：针对数据交互频繁的节点（如 “矩阵模块→密钥模块”），在磁芯存储器数据区设置双缓存区（A 区 0x4000-0x4024、b 区 0x4025-0x4049），前一模块（如矩阵）先向 A 区写数据，写完后触发切换，密钥模块读取 A 区数据；同时矩阵模块可向 b 区写下一帧数据，实现 “写 - 读” 并行，避免数据覆盖或等待，保障流程连续。
11 月 25 日，团队完成核心逻辑框架设计，绘制《模块切换核心逻辑图》，标注触发信号路径（如 “分组完成信号→0x8001 地址”）、状态寄存器定义（如 “0x8000：系统总状态”）、双缓存地址范围，为后续细节设计提供框架支撑。
三、历史补充与证据：切换逻辑设计档案
1964 年 11 月的《“73 式” 算法模块切换逻辑设计档案》（档案号：Sq-1964-001），现存于研发团队档案库，包含核心逻辑图、状态寄存器定义表、双缓存地址规划，共 22 页，由郑工、马工共同绘制，是核心逻辑设计的直接凭证。
档案中 “核心逻辑图” 采用时序图绘制：横轴为时间（单位 μs），纵轴为模块状态（空闲 \/ 运行 \/ 完成），标注 “分组模块在 0.7μs 时输出完成信号→切换控制单元在 0.75μs 时触发矩阵模块→矩阵模块在 0.75μs-1.45μs 运行→1.45μs 输出完成信号”，切换延迟仅 0.05μs，满足≤0.1μs 的目标。
状态寄存器定义表详细记录：“0x8000：系统总状态（0 = 空闲，1 = 运行，2 = 异常）；0x8001：输入处理类状态（0 = 空闲，1 = 运行，2 = 完成）；0x8005：矩阵运算类状态（0 = 空闲，1 = 运行，2 = 完成，3 = 故障）；0x8010：密钥管理类数据地址（存储当前密钥数据的起始地址，如 0x5000）”，寄存器功能与模块需求精准匹配。
双缓存地址规划页显示：“‘分组→矩阵’切换节点双缓存区：A 区 0x4000-0x4024（存储第 1 组 37 字节向量），b 区 0x4025-0x4049（存储第 2 组）；‘矩阵→密钥’切换节点双缓存区：A 区 0x5000-0x5024，b 区 0x5025-0x5049”，地址不重叠，且与模块数据区（0x4000-0x7FFF）兼容，无地址冲突。
档案末尾 “逻辑验证记录” 显示：11 月 25 日，团队通过模拟环境测试 “分组→矩阵” 切换，触发延迟 0.05μs，双缓存并行读写无冲突，数据完整性 100%，验证核心逻辑可行，档案有郑工、吴工的签名，日期为 11 月 25 日。
四、切换触发机制与优先级设计
郑工团队基于核心逻辑，细化切换触发机制，分为 “事件触发” 与 “时序触发” 两类，同时设计优先级策略，解决多模块同时请求切换的冲突。
事件触发机制：适用于流程顺序明确的节点（如 “输入→分组”“分组→矩阵”），前一模块完成后主动触发 —— 例如 “明文格式校验模块”（输入 - 01）完成校验后，置位状态寄存器 0x8001 的第 2 位（完成标志），切换控制单元检测到该标志后，立即触发 “明文长度统计模块”（输入 - 02）启动，读取校验后的明文数据，触发延迟≤0.05μs。
时序触发机制：适用于需定时同步的节点（如 “密钥同步模块→其他节点”），切换控制单元按固定周期（如 1μs）触发模块交互 —— 例如密钥同步模块每 1μs 向状态寄存器写入最新密钥种子地址，其他模块按周期读取该地址，确保多节点密钥同步，时序误差≤0.02μs。
优先级设计：针对多模块同时请求切换的场景（如 “异常处理模块” 与 “矩阵模块” 同时发信号），按 “流程关键度” 划分优先级：核心流程模块（如矩阵、密钥）优先级为 1 级（最高），辅助模块（如日志记录）为 3 级，异常处理模块为 2 级 —— 例如异常信号与日志请求同时触发时，优先处理异常切换，确保核心流程不中断。
12 月 2 日，团队完成《切换触发与优先级设计报告》，包含触发方式定义、优先级表、冲突处理流程，通过模拟测试验证：100 次多模块并发请求中，优先级判断准确率 100%，无核心流程延迟，触发机制稳定可靠。
五、数据连续性保障的双缓存与校验设计
马工团队聚焦数据连续性，细化双缓存方案与数据校验机制，确保切换时数据无丢失、无错误，两大措施形成 “续传 + 校验” 的双重保障。
双缓存读写时序设计：采用 “乒乓读写” 模式，前一模块（如分组）写完 A 区后，向控制单元发送 “A 区就绪” 信号，控制单元触发后一模块（如矩阵）读 A 区；同时分组模块开始写 b 区，b 区写完后发 “b 区就绪” 信号，矩阵读完 A 区后立即读 b 区，实现 “写 - 读 - 写” 无缝衔接，数据等待时间 = 0。
数据长度与格式校验：每个模块写缓存区时，在数据末尾附加 “校验头”（2 字节，包含数据长度、校验和），后一模块读取时先校验：若长度与预期一致（如 37 字节分组）且校验和正确（如字节和模 256 等于校验头记录值），则正常处理；若校验失败，立即请求前一模块重发，重发成功率≥99.9%，避免错误数据进入下一模块。
缓存区满溢处理：当模块写数据速度超过后一模块读取速度（如矩阵模块运算快，密钥模块处理慢），控制单元检测到缓存区满（如 b 区写满且 A 区未读完）时，暂停前一模块写操作，发送 “等待信号”，待 A 区读完后恢复写操作，避免数据溢出丢失，满溢处理响应时间≤0.03μs。