第四十八章：十歲的小老師
他像一塊乾燥的海綿，瘋狂吸收著關於這兩台機器的知識。
蘋果II上，他用BASIC寫簡單的圖形程序，畫會動的星星、跳動的音符；8086上，他學DOS命令，用DEBUG工具看內存，甚至嘗試用彙編語言寫幾行小程序（雖然語法生澀，但邏輯清晰）。
他的進步快得驚人。
兩周後，他就能用蘋果II的BASIC寫一個貪吃蛇遊戲——用方向鍵控制小方塊移動，吃到隨機出現的食物後變長，撞到邊界或自己身體則遊戲結束。
雖然畫面是粗糙的字符和簡單圖形，但邏輯完整，運行流暢。
張老師看到後，驚訝得半天說不出話：「這……這得學多久才能寫出來？」
「三天，每天放學後練兩小時。」陸沉說。
張老師沉默了。
他知道陸沉沒說謊，但三天寫出一個可運行的貪吃蛇，在任何一本編程教材里都是進階案例，而這個十歲的孩子，只用了三天。
陸沉的計算機能力很快在實驗班傳開。
孫鵬纏著他教怎麼改遊戲參數，陳浩想了解硬體原理，劉宇則和他討論算法優化。
陸沉從不藏私，但也不會主動炫耀。
他幫孫鵬修改了貪吃蛇的移動速度，給陳浩解釋了8086的寄存器結構（用修農機時齒輪傳動打比方），和劉宇一起用數學公式優化了圖形繪製效率。
——
特權帶來的意料之中的副作用，就是學霸三人組的請教越來越頻繁。
每天下午放學後，陸沉鑽進裡間機房沒多久，外間就會響起試探性的敲門聲，或者乾脆是孫鵬那標誌性的大嗓門隔著門板傳來：「沉子！開門！救命！」
這天周四，陸沉正在8086 PC機上，嘗試用DEBUG工具查看一段簡單的彙編程序在內存中的加載情況。
門又被敲響了，節奏急促。
陸沉保存好進度，起身開門。
門口站著三個人：一臉苦相的孫鵬，眉頭緊鎖的陳浩，還有抱著本厚厚《數學物理方法》的劉宇。
「沉子，江湖救急！」孫鵬率先擠進來，指著外間一台中華學習機，「我的坦克大戰，好不容易改了參數，坦克跑得飛快，可一開火就死機！肯定是哪個數據溢出搞崩了！」
陳浩則遞過來一張手繪的草圖，上面畫著8086 CPU的方塊圖，用箭頭標註著數據流，旁邊寫著密密麻麻的問題：「你上次說AX、BX這些寄存器像齒輪箱裡的不同齒輪，負責傳遞不同力道的的數據。那如果同時有多個力道要處理，CPU怎麼知道先轉哪個齒輪？還有這個時鐘周期，是不是就像柴油機的曲軸轉一圈，完成一個動作？」
劉宇沒說話，只是把手裡那本《數學物理方法》翻到某一頁，指著上面一個用級數展開近似計算積分的公式，又指了指裡間那台蘋果II：「我在想，如果要用計算機數值求解這個積分，是不是得把這個連續過程離散化？離散的步長怎麼取，才能在精度和計算量之間取得平衡？我用BASIC寫了個循環試算，但結果不太對，感覺是捨入誤差累積了。」
陸沉看著眼前三位同學，一個遊戲崩潰，一個刨根問底鑽研硬體原理，一個試圖用計算機解決高階數學問題。
他忽然覺得這場面有點熟悉，仿佛回到了前世的實驗室，同事們拿著各自的問題來找他討論。
「一個個來。」陸沉把門完全打開，讓三人進來。
裡間空間不大，一下子顯得有點擁擠。
他先走到孫鵬的機器前。
孫鵬的坦克大戰是他用BASIC模仿的，圖形極其簡陋，用字符表示坦克和牆壁。
陸沉調出原始碼，快速瀏覽。
「你這裡，」陸沉指著一行代碼，「BULLETX = TANKX + DIRX * 3，子彈初始位置用坦克坐標加上方向向量乘以3。你想讓子彈發射位置靠前一點，想法沒錯。但你沒檢查TANKX + DIRX*3會不會超過屏幕邊界。當坦克貼邊時，這個計算值可能為負或超過最大值，導致數組越界，訪問了不該訪問的內存地址，程序就崩了。」
「邊界檢查……」孫鵬恍然大悟，「我光想著讓坦克跑得快，忘了子彈出生點也可能出界！那怎麼辦？每發一顆子彈都判斷一下？」
「加個IF語句判斷計算後的坐標是否在有效範圍內，如果非法，就修正到邊界值，或者乾脆不允許發射。」陸沉說著，接過鍵盤，快速加了四行條件判斷。
運行，坦克貼邊開火，子彈穩穩出現在邊界處，不再死機。
「神了！」孫鵬一拍大腿，「就這麼簡單？我怎麼就沒想到！」
「經驗問題。多寫多崩幾次，就有感覺了。」陸沉笑了笑。
這確實是經驗，前世調試程序時，邊界條件是最容易出錯的角落之一。
接著是陳浩。
陸沉拿過他那張手繪的CPU圖，看了幾眼，發現陳浩的理解已經相當深入，甚至畫出了簡單的數據通路。
「你的比喻很對，時鐘周期就像曲軸轉一圈，指揮所有齒輪（寄存器、運算器）同步動作一次。但CPU內部不是只有一個曲軸，它有多級流水線，可以像工廠的流水線一樣，同時處理多條指令的不同階段。」陸沉儘量用陳浩能懂的比喻，「比如第一條指令在取齒輪（取指），第二條指令就可以同時在轉齒輪（解碼），第三條在咬合齒輪（執行）。這樣總的效率就高了。至於哪個力道優先，由控制器根據指令本身的依賴關係和流水線狀態動態調度，有點像碼頭調度員指揮不同貨船裝卸，要避免擁堵和衝突。」
為了讓陳浩更直觀地理解流水線，陸沉乾脆在草稿紙上畫了一條簡易的、分為取指-解碼-執行-訪存-寫回五個階段的流水線圖，用箭頭表示指令流動，並標出可能發生的數據衝突（比如下條指令需要上條指令的結果，但結果還沒寫回）和控制衝突（遇到跳轉指令）。
這些都是計算機體系結構課程的內容，但他用齒輪卡殼、傳送帶改道這樣接地氣的說法解釋，陳浩聽得眼睛發亮，連連點頭。
「我好像有點明白了！就是說，CPU不是傻乎乎地幹完一件事再干下一件，而是像……像幾個老師同時批改不同班級的卷子，雖然每個老師只負責一道題，但整體批改速度飛快！」陳浩興奮地總結。
「這個比喻好。」陸沉贊道。
蘋果II上，他用BASIC寫簡單的圖形程序，畫會動的星星、跳動的音符；8086上，他學DOS命令，用DEBUG工具看內存，甚至嘗試用彙編語言寫幾行小程序（雖然語法生澀，但邏輯清晰）。
他的進步快得驚人。
兩周後，他就能用蘋果II的BASIC寫一個貪吃蛇遊戲——用方向鍵控制小方塊移動，吃到隨機出現的食物後變長，撞到邊界或自己身體則遊戲結束。
雖然畫面是粗糙的字符和簡單圖形，但邏輯完整，運行流暢。
張老師看到後，驚訝得半天說不出話：「這……這得學多久才能寫出來？」
「三天，每天放學後練兩小時。」陸沉說。
張老師沉默了。
他知道陸沉沒說謊，但三天寫出一個可運行的貪吃蛇，在任何一本編程教材里都是進階案例，而這個十歲的孩子，只用了三天。
陸沉的計算機能力很快在實驗班傳開。
孫鵬纏著他教怎麼改遊戲參數，陳浩想了解硬體原理，劉宇則和他討論算法優化。
陸沉從不藏私，但也不會主動炫耀。
他幫孫鵬修改了貪吃蛇的移動速度，給陳浩解釋了8086的寄存器結構（用修農機時齒輪傳動打比方），和劉宇一起用數學公式優化了圖形繪製效率。
——
特權帶來的意料之中的副作用，就是學霸三人組的請教越來越頻繁。
每天下午放學後，陸沉鑽進裡間機房沒多久，外間就會響起試探性的敲門聲，或者乾脆是孫鵬那標誌性的大嗓門隔著門板傳來：「沉子！開門！救命！」
這天周四，陸沉正在8086 PC機上，嘗試用DEBUG工具查看一段簡單的彙編程序在內存中的加載情況。
門又被敲響了，節奏急促。
陸沉保存好進度，起身開門。
門口站著三個人：一臉苦相的孫鵬，眉頭緊鎖的陳浩，還有抱著本厚厚《數學物理方法》的劉宇。
「沉子，江湖救急！」孫鵬率先擠進來，指著外間一台中華學習機，「我的坦克大戰，好不容易改了參數，坦克跑得飛快，可一開火就死機！肯定是哪個數據溢出搞崩了！」
陳浩則遞過來一張手繪的草圖，上面畫著8086 CPU的方塊圖，用箭頭標註著數據流，旁邊寫著密密麻麻的問題：「你上次說AX、BX這些寄存器像齒輪箱裡的不同齒輪，負責傳遞不同力道的的數據。那如果同時有多個力道要處理，CPU怎麼知道先轉哪個齒輪？還有這個時鐘周期，是不是就像柴油機的曲軸轉一圈，完成一個動作？」
劉宇沒說話，只是把手裡那本《數學物理方法》翻到某一頁，指著上面一個用級數展開近似計算積分的公式，又指了指裡間那台蘋果II：「我在想，如果要用計算機數值求解這個積分，是不是得把這個連續過程離散化？離散的步長怎麼取，才能在精度和計算量之間取得平衡？我用BASIC寫了個循環試算，但結果不太對，感覺是捨入誤差累積了。」
陸沉看著眼前三位同學，一個遊戲崩潰，一個刨根問底鑽研硬體原理，一個試圖用計算機解決高階數學問題。
他忽然覺得這場面有點熟悉，仿佛回到了前世的實驗室，同事們拿著各自的問題來找他討論。
「一個個來。」陸沉把門完全打開，讓三人進來。
裡間空間不大，一下子顯得有點擁擠。
他先走到孫鵬的機器前。
孫鵬的坦克大戰是他用BASIC模仿的，圖形極其簡陋，用字符表示坦克和牆壁。
陸沉調出原始碼，快速瀏覽。
「你這裡，」陸沉指著一行代碼，「BULLETX = TANKX + DIRX * 3，子彈初始位置用坦克坐標加上方向向量乘以3。你想讓子彈發射位置靠前一點，想法沒錯。但你沒檢查TANKX + DIRX*3會不會超過屏幕邊界。當坦克貼邊時，這個計算值可能為負或超過最大值，導致數組越界，訪問了不該訪問的內存地址，程序就崩了。」
「邊界檢查……」孫鵬恍然大悟，「我光想著讓坦克跑得快，忘了子彈出生點也可能出界！那怎麼辦？每發一顆子彈都判斷一下？」
「加個IF語句判斷計算後的坐標是否在有效範圍內，如果非法，就修正到邊界值，或者乾脆不允許發射。」陸沉說著，接過鍵盤，快速加了四行條件判斷。
運行，坦克貼邊開火，子彈穩穩出現在邊界處，不再死機。
「神了！」孫鵬一拍大腿，「就這麼簡單？我怎麼就沒想到！」
「經驗問題。多寫多崩幾次，就有感覺了。」陸沉笑了笑。
這確實是經驗，前世調試程序時，邊界條件是最容易出錯的角落之一。
接著是陳浩。
陸沉拿過他那張手繪的CPU圖，看了幾眼，發現陳浩的理解已經相當深入，甚至畫出了簡單的數據通路。
「你的比喻很對，時鐘周期就像曲軸轉一圈，指揮所有齒輪（寄存器、運算器）同步動作一次。但CPU內部不是只有一個曲軸，它有多級流水線，可以像工廠的流水線一樣，同時處理多條指令的不同階段。」陸沉儘量用陳浩能懂的比喻，「比如第一條指令在取齒輪（取指），第二條指令就可以同時在轉齒輪（解碼），第三條在咬合齒輪（執行）。這樣總的效率就高了。至於哪個力道優先，由控制器根據指令本身的依賴關係和流水線狀態動態調度，有點像碼頭調度員指揮不同貨船裝卸，要避免擁堵和衝突。」
為了讓陳浩更直觀地理解流水線，陸沉乾脆在草稿紙上畫了一條簡易的、分為取指-解碼-執行-訪存-寫回五個階段的流水線圖，用箭頭表示指令流動，並標出可能發生的數據衝突（比如下條指令需要上條指令的結果，但結果還沒寫回）和控制衝突（遇到跳轉指令）。
這些都是計算機體系結構課程的內容，但他用齒輪卡殼、傳送帶改道這樣接地氣的說法解釋，陳浩聽得眼睛發亮，連連點頭。
「我好像有點明白了！就是說，CPU不是傻乎乎地幹完一件事再干下一件，而是像……像幾個老師同時批改不同班級的卷子，雖然每個老師只負責一道題，但整體批改速度飛快！」陳浩興奮地總結。
「這個比喻好。」陸沉贊道。