电子计算机由来与发展----李国杰
电子计算机由来与发展----李国杰
千百年来，历史的长河奔流不息，科技与文明互相促进着在其中卷起汹涌的波涛，推动着人类社会不断向前发展。回首已经过去的二十世纪，倍受列强凌辱的旧中国民不聊生，曾令多少科技先驱报国无门，是新中国的成立为中国科技的发展创造了广阔的新天地。特别是改革开放以来，我国的广大科技工作者更是焕发出了无穷的动力。伴随着全球信息化的浪潮，我们的科技人员也在坚持不懈地求实创新，用他们的勤奋与智慧为国家的发展奉献着各自的才智，同时也在世界科技与文明的进步史上添上了自己厚重的一笔。
中国计算机的历史
提到中国计算机，就不能不提起华罗庚教授，他是我国计算技术的奠基人和最主要的开拓者之一，1952年在全国大学院系调整时，他从清华大学电机系物色了闵乃大、夏培肃和王传英三位科研人员在他任所长的中国科学院数学所内建立了中国第一个电子计算机科研小组。1956年筹建中科院计算技术研究所时，华罗庚教授担任筹备委员会主任。
第一代电子管计算机研制（1958-1964年)
我国从1957年在中科院计算所开始研制通用数字电子计算机，1958年8月1日该机可以表演短程序运行，标志着我国第一台电子数字计算机诞生。机器在738厂开始少量生产，命名为103型计算机(即DJS-1型)。1958年5月我国开始了第一台大型通用电子数字计算机(104机)研制。在研制104机同时，夏培肃院士领导的科研小组首次自行设计并于1960年4月研制成功一台小型通用电子数字计算机107机。1964年我国第一台自行设计的大型通用数字电子管计算机119机研制成功。
第二代晶体管计算机研制(1965-1972年)
1965年中科院计算所研制成功了我国第一台大型晶体管计算机：109乙机；对109乙机加以改进，两年后又推出109丙机，在我国两弹试制中发挥了重要作用，被用户誉为“功勋机”。华北计算所先后研制成功108机、108乙机(DJS-6)、121机(DJS-21)和320机(DJS-8)，并在738厂等五家工厂生产。1965～1975年，738厂共生产320机等第二代产品380余台。哈军工(国防科大前身)于1965年2月成功推出了441B晶体管计算机并小批量生产了40多台。
第三代基于中小规模集成电路的计算机研制(1973-80年代初)
1973年，北京大学与北京有线电厂等单位合作研制成功运算速度每秒100万次的大型通用计算机，1974年清华大学等单位联合设计，研制成功DJS-130小型计算机，以后又推DJS-140小型机，形成了100系列产品。与此同时，以华北计算所为主要基地，组织全国57个单位联合进行DJS-200系列计算机设计，同时也设计开发DJS-180系列超级小型机。70年代后期，电子部32所和国防科大分别研制成功655机和151机，速度都在百万次级。进入80年代，我国高速计算机，特别是向量计算机有新的发展，下面有详细的阐述。
第四代基于超大规模集成电路的计算机研制(80年代中期至今)
和国外一样，我国第四代计算机研制也是从微机开始的。1980年初我国不少单位也开始采用Z80，X86和6502芯片研制微机。1983年12电子部六所研制成功与IBM PC机兼容的DJS-0520微机。10多年来我国微机产业走过了一段不平凡道路，现在以联想微机为代表的国产微机已占领一大半国内市场。
最具有代表性的高性能计算机已成为国际高科技竞争的前沿阵地，我国在这方面也已经取得了有目共睹的成绩。
高性能计算机独树一帜
信息技术在二十世纪的迅猛发展与广泛应用是有目共睹的，并且已发展成为一个国家综合实力的象征。在高性能计算机发展中，任何一个国家都坚持研发与产业化并进的策略：一是高性能计算机研究是一个国家行为，由政府投资研究，用于国防、关键经济领域等大规模计算问题；二是高性能计算机公司进行商业化开发，并形成产品，推向市场，形成一个高性能计算机产业。我国高性能计算机的发展应该说是兼顾了这两个方面，既有神威、银河在峰值浮点运算速度方面与国外尖端产品并驾齐驱，又有曙光超级服务器系列在产业化方面走出了独创的发展模式。
一、神威高性能计算机
由国家并行计算机工程技术研究中心研制的神威高性能计算机是一个可扩展的大规模并行处理系统，1999年9月投入运行，2000年７月２５日“神威Ｉ”面向社会开放使用。该系统峰值速度达到每秒3840亿次，单元处理机384个，主存储器容量48GB，磁盘1.28TB，加上功能完善的系统软件，与国外同时代高性能计算机相比，属于世界领先行列。
神威机系统软件由分布并行操作系统、并行程序设计语言、并行程序开发和支持环境、分布式数据库管理系统、科学计算可视化系统组成。自行研制的分布并行操作系统采用Mach微内核技术，并与OSF/1系统保持兼容。并行程序设计语言包括并行C、HPF、OpenMP和Java。并行程序开发和支持环境为用户提供PPME、MPI、PVM和科学计算软件库。
神威高性能计算机系统是20世纪90年代计算机技术的结晶，也是自主创新的重大成果。主要体现在：采用分布共享体系结构，结构上的分布特性保证系统可扩展和可分割，逻辑上的共享特性使系统具有透明性和可编程性；采用消息处理机、高速路由器、及硬件支持的全局操作和同步机制，减少了消息传送开销，提高了并行处理速度；操作系统采用两级分布式结构和多虚空间、多重映射与主动消息相结合的技术，实现了在分布共享结构下操作系统的可扩展性，并实现单一系统映象；采用相关性分析、数据流分析、通讯优化和数据重分布等多种编译优化措施，提高了并行程序的执行效率；支持消息传送、分布共享、结点共享、数据并行编程模型，以满足不同用户开发大规模并行程序的需要；面积大、密度高的印制板和表面安装技术减少了信号传输延迟，提高了系统可靠性。
神威机投入使用以来，在气象、石油、药物、航空航天等方面获得了可喜的应用。国家气象局投入业务运行的集合数值预报在神威机上同时运行32个样本，在国内尚属首次，并达到世界先进水平。
二、银河高性能计算机
1978年以来，国防科技大学计算机学院先后研制成银河－I、II、III高性能计算机系统，总体水平达到了当时国际先进水平，为不断打破国际封锁，提高我国综合国力，为国防和国民经济建设作出了重大贡献，产生了很好的社会、经济和军事效益。
银河－Ⅰ研制开始于1978年5月，于1983年12月研制成功，1984年获中央军委特等国防科技成果奖。它是我国自行研制的第一台亿次通用电子计算机系统，以向量运算为主，字长64位，是我国当时运算速度最快、存储容量最大、功能最强的巨型计算机系统，被列为1983年全国十大科技成果之首。它的研制成功，填补了国内巨型计算机的空白，标志着我国进入世界巨型机的研制行列。银河－Ⅰ计算机系统分别安装于原石油部物探局和中国工程物理研究院西南计算中心和国防科技大学计算机研究所，为我国国防和国民经济建设做出了重要贡献。
银河－II研制开始于1987年，于1992年11月研制成功。银河－II主机为4个高性能向量中央处理机共享主存紧耦合系统，基本字长64位，是我国自行研制的首台面向科学/工程计算和大规模数据处理的通用十亿次并行巨型机。1993年10月，银河－II在国家气象中心正式投入中期数值天气预报业务系统运行，使我国成为世界上少数几个能发布5～7天中期数值天气预报的国家。1995年3月，第2台银河－II在九院九所投入运行，作为“核加速”项目的重要计算平台，在我国核武器的研制和改进中发挥了重要作用。
银河－III研制开始于1993年，于1997年6月研制成功。银河－III采用可扩展分布共享存储并行处理体系结构，系统性能从每秒百亿次到每秒千亿次，具有良好的可扩展性，可靠性高。目前银河－III正运行于军内外七家用户，如以银河- III为业务主机的“军用数值天气预报系统”；计算建模和数据模拟系统；中期数值天气预报（T106）系统；此外，银河- III还是国防科技大学“211工程”建设项目“高性能并行处理技术研究实验基地”的核心设备。
三、曙光高性能计算机
1990年3月，中科院计算所建立了国家智能计算机研究开发中心，智能中心在几年内陆续向市场推出了曙光并行机系列产品，为促进我国高性能计算机的产业化做出了重大贡献。
曙光一号于1993年10月推出，是我国自行研制的第一台全对称共享存储的并行计算机系统，达到了90年代初国际先进水平，使我国并行处理技术迈上了一个新台阶，并且开拓了在外开放条件下研制并行计算机的新路子。
曙光1000于1995年研制完成，是国内独立研制的第一套大规模并行机系统，曙光1000整体上达到了国际先进水平，使我国迈上了计算机实际运行速度超过10亿次浮点运算的台阶。曙光1000其升级产品曙光1000A顺利进入若干行业，并出口国外，打破了外国在大规模并行机方面的封锁和垄断。
曙光2000-I超级服务器于1998年上半年研制成功，开拓了我国研制大型机群系统的路子，总体上达到了90年代中期国际先进水平。曙光2000-II超级服务器作为863计划的重大成果1999年9月面世，它由82个结点164台处理机组成，峰值速度达到每秒1117亿次，该服务器总体上达到了当时国际先进水平，在某些方面如机群操作系统和集成化并行编程环境等已进入国际领先行列。曙光2000II安装在中科院的网络中心，做为我国科技网的科学计算、海量数据库查询和信息服务主服务器，这是当时进入国内市场性能最高的国产超级服务器产品。
曙光3000是一种通用的超级并行计算机系统，是目前性能最高的国产超级服务器。它兼顾大规模科学计算、事务处理和网络信息服务，是国民经济信息化建设的重大装备。该系统峰值浮点运算速度为每秒4032亿次，内存总容量为168GB，磁盘总容量为3.63TB。它具有先进的机群体系结构，由70台节点计算机组成，共280个处理机。曙光3000超级服务器在可扩展、好用、易管理和易维护等方面有明显特色，有利于市场推广。
2000年曙光系列超级服务器共签约销售40多套，占该年度国内同类产品台数25%左右的市场份额。曙光高性能计算机已渗透到各行各业，不仅为企业创造了效益，更以其优良的性价比赢得了客户的信任，迫使国外产品大幅降价，对发展我国高性能计算机产业做出了重要贡献。
微机产业化凸现联想、长城
80年代后期以来，微机（PC机）已成为我国计算机的主流产品，联想集团与长城集团等公司为发展我国微机技术与产品作出了重要贡献。联想集团成立于1984年，是一家在信息产业内多元化发展的大型企业集团，于1994年在香港上市，目前拥有员工9000余人。1999年和2000年联想集团曾连续2年被评为中国电子百强企业第一名；2000年7月，入选香港恒生指数成份股；2000财年联想电脑整体销量达到262万台，销售收入284亿元人民币；截至2001年一季度，联想电脑占据中国市场30.2%的份额，已连续18个季度位居国内市场销量第一，其中家用电脑占39.6%的市场份额；并连续四季度获得亚太市场（除日本外）第一；联想昭阳笔记本销量2000年达到11万台，连续5个季度居中国市场销量第一。联想现已申请专利231项，获授权112项。在技术竞争日益激烈的今天，联想集团不断加大对研发技术的投入和研发体系的建立.目前，已成立了以联想研究院为龙头的二级研发体系。
中国长城计算机集团公司成立于1986年12月，2000年集团资产总额已经超过100亿元，净资产达30亿元，员工12000人，在2001年全国电子信息百强企业名列第7位（未含深科技）。长城集团控股3家A股上市公司（长城电脑、深科技、湘计算机）和1家H股上市公司（长城科技），直属成员企业近40家。长城集团以“长城0520CH”微机起步，现已涵盖PC整机、电脑零部件、磁头系列、终端系列、网络设备、移动通信、光通信、大型应用系统、网络安全软件等诸多领域，形成年产计算机整机100万台、显示器100万台、硬盘驱动器100万只、多媒体光盘盘片100万片、电源200万台、终端50万台、电子板卡500万块、磁头过亿只的生产能力。
计算机网络的发展
我国的网络发展也是由来已久的。早在60年代初，计算机技术与通信技术相结合的研究课题便开始提上日程，也就有了网络的早期研究与应用。1960年－1964年中科院计算所、自动化所和七机部一院研制成功飞行器缓变参数遥测数据自动收集与处理系统（计算机与无线通信结合的系统）。60年代中、后期建立了卫星地面测控系统（计算机与电话网专线结合的系统）。70年代，计算机通信系统的应用扩展到国民经济领域。80年代以后，局域网开始在国内应用，金融、气象、石化等部门开始率先建设专用广域计算机网，包括各种管理信息系统、办公自动化系统和金融电子化等专用业务网。
80年代中到1993年是中国计算机互联网发展的重要时期，主要由高等院校和研究所的一些学者倡导和推动，为中国计算机互联网的形成和发展，在技术、人才方面准备了条件。如1987年，清华大学校园网建成为我国第一个用TCP/IP协议的校园网；次年，清华校园网通过中国公用数据网CNPAC，开通了Internet电子邮件。1991年，中科院高能物理研究所，采用DECNET协议，以X.25方式连入美国斯坦福大学的LIVEMORE实验室，开通了电子邮件。1989年，中关村地区教育科研示范网（NCFC）立项，由中科院主持、联合北大、清华，在中关村地区建设了连接三个院校网的高速互联网络。
1993年后，世界各国政府纷纷规划建设国家信息基础设施NII，我国政府也着手规划建设中国国家信息基础设施。1993年12月，国家经济信息化联席会议成立，1996年1月，改为国务院信息化工作领导小组。1997年4月，召开全国信息化工作会议，通过了“国家信息化九五规划和2000年远景目标”，将中国互联网列入国家信息基础设施建设，并提出建立国家互联网信息中心和互联网交换中心。1994年4月20日，NCFC网通过64K专线接入Internet，这是国内第一个直接接入Internet的互联网。在此前后，1990年10月，注册登记我国顶级域名CN。1993年制定了我国的域名体系。1994年5月完成中国国家顶级域名CN服务器设置。
1994年，中国四大互联网开始空前发展。1994年9月，中国公用计算机互联网建设开始启动；1995年1月,中国电信分别在北京、上海通过64K专线接入美国；1995年5月，开始筹建中国公用计算机互联网全国骨干网，于1996年1月建成；1998年7月，骨干网二期工程启动，带宽扩至155M。1994年10月，中国教育和科研计算机网工程建设启动；1995年7月，连入美国的128K国际专线开通；1995年12月，一期工程提前一年完成；1994年春天，国家智能计算机研究开发中心曙光BBS正式开通，成为中国大陆第一个Internet上的BBS。1995年4月，中国科技网工程启动，同年12月，中科院百所连网工程完成。1996年9月，中国金桥信息网连入美国的256K专线正式开通，并提供上网服务。1997年，上述四大网实现互连互通。1997年6月组建中国互联网信息中心（CNNIC）。
近年来，中国互联网的规模和应用有了很大发展，互联网用户数每半年增加一倍。中国互联网的发展还带动了国内各种专用计算机网向 Intranet、Extranet发展。并且，我国已进行了下一代高速信息网络的规划，1999年10月至2000年9月，国家自然科学基金委资助建设了“中国高速互联研究试验网NSFCnet”，并与美国Internet2实现互连；1999年到2000年，863－300项目建立了“中国高速信息示范网”（CAINONET）；中国网通公司于2000年开始建设高速CNCnet等等。
科技是第一生产力，邓小平同志的精辟论述一语概括了科技在社会生产发展过程中的决定作用。我国近几十年计算机技术的发展与普及，已经极大地推动了国民经济的进步和方方面面的发展，计算机已进入我国上千万家庭。计算机无疑是我国20世纪最重大的工程技术成就之一，相信在国家的支持下，在广大科技人员的努力下，计算机技术在21世纪将会更加普及和发展，改变人们的工作方式与生活方式。。