黎明机是什么？
李国杰
从1953到1，中国第一个计算机研究群体成立，到今天，中国的计算机研究人员已经走过了40多年的艰苦创业历程。从国外封锁下的仿制、跟踪、自主研究，到改革开放形势下的与狼共舞、同台竞技，从为国防建设和两弹一星做出贡献，到面向市场为产业化提供技术来源，科研人员为国家做出了不可磨灭的贡献，树立了一个又一个将载入史册的里程碑。本文简要回顾了中国通用计算机的发展历程，总结了历史经验和教训，为关心中国计算机事业的人们提供了一些历史参考。
一、华与中国第一个计算机研究群体
华教授是我国计算机技术的奠基人和最重要的开拓者之一。当冯·诺依曼开始设计具有存储程序的通用电子计算机EDVAC时，当时在美国普林斯顿大学工作的华·教授参观了他的实验室，并经常与他讨论学术问题。华教授于1950年回国，在1952年全国高校院系调整时，从清华大学电气工程系招聘了闵乃达、夏、王三位研究员。1956期间，中国科学院计算技术研究所成立，华教授担任筹备委员会主任。计算机科学是一门应用技术和工程学科，但从世界和中国计算机研究的起源可以看出，数学等基础学科在计算机发展中有很深的根基。在中国计算机工业的历史上，除了华之外，还有冯康、吴文俊等著名数学家和其他基础研究科学家做出了突出贡献。
二、第一代电子管计算机的发展(1958~1964)
65438年至0956年，周恩来总理主持制定了中国12年科学技术发展规划，发展电子计算机技术和成立中国科学院计算技术研究所被列为当时的四大应急措施之一。在计算机技术刚刚起步的时候，这个刚刚从解放战争和抗美援朝战争中走出来的年轻共和国，优先发展可能对国家长远发展产生重大影响的高科技，作为一种“应急措施”，充分显示了我国第一代人在发展科技方面的远见卓识。作为制定科技发展规划的典范，这段辉煌的历史应该永远铭记在我们心中。
我国从1957开始研制通用数字电子计算机。8月1958，1日，这台机器能进行短程序运算，标志着中国第一台电子计算机的诞生。为了纪念这一天，这台机器被命名为八一数码电子计算机。在八一计算机可靠性调整和试算的同一时期，该机在738厂开始小批量生产，并更名为103计算机(DJS-1)，共生产38台计算机。八一型是根据(前)苏联提供的M-3机设计图纸，在(前)苏联专家的指导下研制成功的，运算速度只有每秒几十次。后来安装了自主研发的磁芯存储器，运算速度提升到每秒3000次。1958年5月，我国开始研制第一台大型通用电子计算机(计算机104)。中国科学院以当时(前)苏联正在研制的бэсм–ii计算机为基础，在(前)苏联专家的指导和帮助下，进行计算，分为四部、七部和四部。夏院士领导的科研团队在研制104计算机的同时，于1960年4月首次设计研制成功了小型通用电子计算机——107计算机。1964年，我国第一台自主设计的大规模通用数字电子管计算机119研制成功，平均浮点运算速度为每秒5万次。约250名研究人员参与了119的开发，十几家单位参与了合作。
中国电子计算机的发展比美国晚了一代。1959 104计算机问世时，IBM推出了第一台晶体管计算机(IBM7090)。当国际社会致力于第二代计算机产品(1959~1964)的时候，我们正在研制第一代电子管计算机。日本几乎和我们同时起步。1958年，日本NEC公司研制成功日本第一台电子管计算机NEC1101。建国之初，我们在开始发展电子计算机的时候，采取了一系列正确的决策，比如派技术人员去苏联学习(当时唯一的选择是对外开放)，“先集中后分散”，举办学习班培养急需人才，与科研生产单位合作。中国第一代计算机开发人员努力学习先进技术，他们忘我工作的精神令人感动。直到20世纪90年代初，他们还是中国计算机发展的中坚力量。中国第一代电子管计算机在原子弹(104)和氢弹(119)的研制中发挥了作用。由于帝国主义的封锁政策，我国开始只发展“利用一切国产设备，依靠自己的技术力量”的技术路线。119计算机研制成功用了5年时间，可见当时从零开始研制大型计算机是相当困难的。我国第一代电子计算机发展的主要动力是军事应用，民用计算机需求不是很旺盛。高新技术往往首先应用在军事上，但高新技术的普及和产业的形成依赖于大量的民用需求。这是世界高科技发展的历史所证明的，中国计算机产业的发展也是如此。
三、第二代晶体管计算机发展(1965 ~ 1972)
中国在研制第一代电子管计算机的同时，开始研制晶体管计算机。1965年研制成功的我国第一台大型晶体管计算机(109 B计算机)，其实从1958年就开始酝酿了。为了在外国禁运下制造晶体管计算机，必须先建立一个半导体工厂(109工厂)来生产晶体管。经过两年的努力，109厂提供了机器所需的全部晶体管(109 B机器共用了20000多个晶体管和30000多个二极管)。这种“没有条件，就不创造条件”的战斗精神，至今仍激励着我们。109 B机改进，两年后推出109 C机。已经为用户运行15年，有效解决问题时间超过65438+百万小时。在我国两弹试验中发挥了重要作用，被用户誉为“功勋机”。中国工业部门在第二代晶体管计算机的研制和生产中发挥了重要作用。华北计算机研制成功108、108 B (DJS-6)、121 (DJS-21)、320 (DJS-6)，已在738厂等五个工厂生产。从1965到1975，738厂生产了320机等380多种二代产品。哈尔滨军工(国防科大前身)1965年2月成功推出441B晶体管计算机，小批量生产40多台。
中国的第二代晶体管计算机大部分是在文革前夕开发的。国外在开发第三代中小型集成电路计算机的时候(1964~1972)，对于以IBM 360为代表的大型机系列(介绍了IBM 360(1964)和以DEC的PDP-8系列为代表的小型机(介绍了1963)。我们直到1970年中期才开始关注兼容国外主流产品的系列，晚了10年。我国第一代和第二代计算机的系统软件大部分是我们自己开发的。早期以前苏联的算子法为指导思想，1962后，转而采用基于ALGOL 60的编译技术，开发了BCY、BX119等有影响的编译系统。但总的来说，自从中国研制出第一代计算机以来，就有一种重硬件轻软件的倾向。
四、基于中小型集成电路的第三代计算机发展(1973 ~ 80年代初)
中国第三代计算机的发展受到了文化大革命的影响。1964年IBM推出360系列主机，标志着美国进入第三代计算机时代。直到1970早期，我国才引进了集成电路的大、中、小型计算机。1973年北京大学与北京电缆动力厂等单位合作，成功研制出运算速度为每秒1万次的大型通用计算机，1974年与清华大学等单位联合设计研制出小型计算机DJS-130，后推DJS-140小型机，形成65438+。同时，以华北计算为主要基地，组织全国57个单位联合设计DJS-200系列计算机，还设计研制了DJS-180系列超级小型机。70年代末，电子部32所和国防科大分别研制成功655和151机，均为百万次速度。80年代，中国的高速计算机，特别是向量计算机有了新的进展。1983年，中科院完成了我国第一台大型向量机——757机的计算，计算速度达到每秒10亿次。这一纪录同年被国防科学技术大学研制的银河-I亿次超级计算机打破。银河一号超级计算机是我国高速计算机发展的一个重要里程碑，标志着在文革动乱时期(银河一号的参考机Cray -1于1976年发射)中外距离缩小到7年左右。
从20世纪70年代中期到80年代初，中国的计算机产业初步形成。1973年1月，第四机械工业部召开了“第一次电子计算机专业会议”(即7301会议)，总结了我国60年代计算机发展都是为了具体工程任务(主要是国防)而无法形成批量生产的教训，决定放弃单纯寻求提高运算速度的技术方针，确定了发展系列计算机的方针，提出了小、中、大系列计算机联合发展。7301会议在中国计算机发展史上具有重要意义。DJS-130小型通用机已生产销售近千台，标志着我国计算机工业走上了系列化批量生产的道路。20世纪60年代末，中国的电脑装机量约为500台，到1980，中国的电脑装机量已达6000多台。从70年代末国外pc机开始，到1983，美国的计算机容量已超过1000000，我国微型计算机的发展和普及比国外落后一拍。自从Intel在1971推出第一款微处理器芯片4004，特别是1974的8位微处理器芯片8080，摩尔定律(即集成电路的集成度，其性能每18个月翻一番)开始对计算机的发展产生决定性的影响，世界进入了第四代计算机时代(即第四代计算机)国外一些从事计算机开发的研究人员转向了微处理器设计而这一时期中国并没有重视这一重要的技术变革，造成了微电子和集成电路技术人员与计算机逻辑和电路设计研究人员的分离，集成电路企业严重缺乏计算机系统和逻辑设计人员。自20世纪60年代以来，中国开发了一些微处理器。1977年还成功研制了自行设计的16位大规模集成电路微处理器，但都是作为专用航天机使用。中国有许多从事专用计算机和芯片开发的研究所，但没有一个以开发通用微处理器为目标。今天中国人在呼唤自己的微处理器芯片，而我们却把造成90年代困境的隐患留在了70年代。
第五，基于VLSI的第四代计算机发展(从80年代中期开始)。
和国外一样，我国第四代计算机的发展也是从微型计算机开始的。1980年初，国内很多单位也开始研制Z80、X86、M6800芯片的微型计算机。1983 12第六电子所研制成功一台与IBM PC兼容的DJS-0520微型计算机。10年来，中国的微型计算机产业走过了一条不平凡的道路，如今以联想微型计算机为代表的国产微型计算机已经占据了国内市场的大半江山。由于篇幅所限，本文只着重讨论高速通用计算机，微型计算机的发展在此不再赘述。1992年，国防科大成功研究出Galaxy -II通用并行超级计算机，峰值速度达到每秒4亿次浮点运算(相当于每秒100亿次基本运算)。Galaxy -II是共享主存的四处理器向量机，其向量中央处理器采用中小型集成电路设计，达到了80年代中后期的国际先进水平。自20世纪90年代初以来，用主流微处理器芯片开发高性能并行计算机已经成为一种发展趋势。经过10多年的努力，中国已经面临对外开放的良好局面。与六七十年代相比，发展计算机的条件有了很大的变化。根据国家863计划的部署，经过分析，国家智能计算机研发中心采取了符合技术发展趋势、有所为有所不为的技术路线。以更少的人力和资金投入，更短的设计开发周期，曙光一号全对称共享内存多处理器于1993研制成功。这是国内首次设计开发基于通用微处理器芯片和标准UNIX操作系统的并行计算机并投放市场。曙光一号并行机的创新实践，探索了一条改革开放条件下发展高性能计算机的道路。沿着这条技术路线，在1995年，国家智能机中心推出了国内第一台大规模并行处理器(MPP)结构的并行机曙光1000(含36个处理器)，峰值速度达到每秒25亿次浮点运算，实际运算速度提高了每秒100亿次浮点运算。曙光1000类似于美国Intel公司在1990年推出的大规模并行计算机体系结构和实现技术，与国外差距缩小到5年左右。1997年，银河三号并行超级计算机系统由国防科大研制成功。它采用可扩展的分布式共享存储并行处理架构，由超过130个处理节点组成。峰值性能为每秒1300亿次浮点运算。该系统的综合技术达到了90年代中期的国际先进水平。近年来，国外大力发展具有高可扩展性和高可用性的集群系统，这已经成为高性能计算机的主流发展趋势。从1997到1999，国家智能机中心和曙光公司先后在市场上推出了曙光1000A、曙光2000-I、曙光2000-II集群结构超级服务器。峰值运算速度已超过每秒1000亿次浮点运算，机器规模已超过160。在超级服务器的开发中，技术突破集中在高速互联和易管理、单一系统映像的集群操作系统和用户友好的编程和运行环境。曙光集群超级服务器起步比国际同类产品(如IBM RS6000SP系列)晚3 ~ 4年，但目前已能与IBM同步推出新产品，在市场上具有较强的竞争力。
总结:
纵观我国高性能通用计算机40多年的发展历程，从103计算机到曙光计算机，走过了不平凡的历程。总的来说，除了文革动乱时期，我们的研究水平和国外的差距在逐渐缩小。下表列出了国内外各代(第四代分为几种典型架构)标志性计算机的推出时间，其中国外的代表计算机有ENIAC、IBM 7090、IBM 360、CRAY-1、Intel Paragon、IBM SP-2，国内的代表计算机有103、109B、65438。
第一代、第二代和第三代向量机的大规模并行机群
美国1946 1959 1964 1976 1990 1994。
中国1958 1965 1973 1983 1995 1998。
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在计算机发展方面，中国与发达国家的差距主要不在于同类型的机器比国外晚推出几年，而在于两点:(1)原始创新少，我们推出的大部分计算机都是参考国外机器改进的，几乎没有自主创新开发出被用户广泛接受的架构。(2)研究成果的商业化和产业化落后于发达国家。除了微型计算机取得了傲人的产业化成就(但自主知识产权并不多)，工作站以上高性能计算机的产业化道路仍在探索中。太极、华声等公司经过多年努力，在小型机、工作站方面有所建树。近年来，曙光公司在开发高性能服务器(包括超级服务器)方面做出了不懈的努力。中国国防科研机构已成功研制出具有当时国际领先水平的超级计算机，但美国政府在制定对华高性能计算机禁运标准时，仍将中国的产品称为具有市场竞争力的产品。黎明超级服务器已经在市场上推出了几百亿次，现在的禁运限制也是几百亿次。这也说明产业化和市场化的能力是一个国家计算机实力的主要标志。要想在市场上取得成功，中国计算机界人士和相关企业应进一步解放思想，转变观念，精诚合作，在竞争中开拓新的前景。