第1003章 组算法模块划分（1 / 1）

卷首语

1964 年 10 月，“73 式” 程序存储方案（磁芯存储器）确定后，算法团队面临新的技术挑战：37 阶矩阵加密逻辑涵盖明文处理、分组补零、矩阵变换、密钥生成、解密恢复等全流程，若直接进行代码固化，将导致程序结构混乱、维护困难，且难以适配硬件模块化设计。此时，将核心算法按 “功能独立、边界清晰” 原则拆分为 19 组模块，成为连接 “逻辑设计” 与 “代码落地” 的关键步骤。这场为期 1 个半月的模块划分工作，不仅让复杂的加密逻辑实现系统化拆解，更提升了代码的可测试性、可维护性与硬件适配性，为后续算法代码固化与硬件集成搭建了标准化的技术桥梁。

一、模块划分的背景与核心目标

37 阶矩阵加密逻辑通过初步测试后，李工团队在代码固化准备中发现：完整加密逻辑包含 28 个核心操作步骤（如明文校验、37 字节分组、随机补零、8 次矩阵变换等），若编写为单一程序，代码量将超 8KB（磁芯存储器程序区容量），且调试时难以定位错误（如矩阵变换错误与补零错误无法区分），模块划分势在必行。

基于 “73 式” 研发需求与后续维护考量，团队明确模块划分三大目标：一是功能独立，每个模块仅负责单一核心功能（如 “矩阵变换模块” 仅执行 M1-M8 变换，不涉及密钥生成）；二是边界清晰，明确每个模块的输入输出参数（如 “密钥生成模块” 输入密钥种子，输出 128 位密钥，不接收其他模块数据）；三是适配硬件，模块规模需匹配磁芯存储器分区（单模块代码量≤512 字节，便于加载至程序存储区）。

模块划分工作由李工牵头（算法板块负责人），组建 5 人专项小组：李工（整体逻辑拆解，把控模块分类）、吴工（矩阵运算模块设计，熟悉变换流程）、陈工（分组与补零模块设计，负责输入处理）、郑工（密钥管理模块设计，参与密钥生成理论）、马工（异常处理与辅助模块设计，擅长测试逻辑），确保覆盖加密全流程。

划分周期规划为 1 个半月（1964.10.1-1964.11.15），分三阶段：第一阶段（10.1-10.10）拆解加密流程，初步拟定模块清单；第二阶段（10.11-10.31）明确模块功能与边界，绘制模块交互图；第三阶段（11.1-11.15）组织评审，优化模块划分，衔接后续代码编写。

划分启动前，团队梳理核心约束条件：模块总数控制在 19 组（基于流程步骤拆解与硬件适配测算，19 组可实现功能全覆盖且单模块规模适中）；模块交互需通过指定缓存区（磁芯存储器数据区，地址 0x4000-0x7FFF），避免直接数据调用；每个模块需预留测试接口，便于独立验证。

二、加密流程拆解与模块划分逻辑

李工团队首先开展加密全流程系统化拆解，梳理出 “明文输入 - 预处理 - 分组补零 - 矩阵变换 - 密钥生成 - 加密整合 - 密文输出” 7 大核心阶段，以及对应的解密反向流程（“密文输入 - 解密矩阵变换 - 补零移除 - 明文整合 - 明文输出”），同时包含异常处理（如格式错误、运算溢出）与辅助功能（如版本管理、日志记录），形成完整流程图谱。

模块划分遵循 “流程阶段 + 功能属性” 双维度逻辑：流程阶段维度确保模块覆盖全流程（如输入阶段对应 “明文预处理模块”，分组阶段对应 “分组模块”）；功能属性维度确保模块单一职责（如 “矩阵运算” 按 “变换 - 逆变换 - 模运算” 拆分为独立模块，而非合并为一个），避免 “大模块” 导致的功能混杂。

拆解过程中重点解决 “跨阶段功能归属” 问题：例如 “补零校验” 功能，虽与分组阶段相关，但需在解密阶段验证补零位置，团队最终将其拆分为 “补零参数生成模块”（加密阶段，生成补零位置与校验位）与 “补零参数验证模块”（解密阶段，验证并移除补零），确保两个阶段的功能独立，互不依赖。

模块规模控制通过 “功能拆分” 实现：例如 “矩阵变换” 功能，若包含 M1-M8 变换、模 256 运算、并行控制，代码量将超 800 字节，团队按 “变换逻辑 - 运算控制 - 并行调度” 拆分为 “矩阵变换执行模块”“模 256 运算模块”“矩阵并行控制模块” 3 个模块，每个模块代码量控制在 400 字节以内，适配硬件存储需求。

10 月 10 日，团队完成初步拆解，形成《加密流程拆解图谱》，标注每个流程步骤的功能描述、输入输出数据、关联后续步骤，为后续 19 组模块的具体划分提供流程依据，确保模块划分不遗漏、不重复覆盖流程节点。