說起計算機,我們(men) 第一時間就會(hui) 想到非常熟悉的日用電腦,但如果是巨型計算機的話,大家可能就不是那麽(me) 了解了。
在湖南長沙,中國人民解放軍(jun) 國防科技大學計算機學院寬敞明亮的機房裏,就存放著一個(ge) 紅黃相間的大機櫃,它就是我國自行設計和研製的第一台每秒運算速度達到億(yi) 次的巨型計算機——“銀河1號”。它的誕生,使我國成為(wei) 當時世界上第三個(ge) 能夠獨立設計和研製巨型計算機的國家。
今天,我們(men) 就沿著曆史的長河,逆流而上去探尋巨型計算機背後的故事。
20世紀70年代初期,外國科學家率先研製出了每秒運行一億(yi) 次的巨型計算機,被人們(men) 簡稱為(wei) 巨型機。這種巨型計算機的麵世,以及它強大的數據處理能力迅速在國際計算機領域引發了強烈反響,同時也改變了其他生產(chan) 領域的發展態勢。
比如,石油的開采就需要借助巨型計算機來計算相關(guan) 數據。要知道,對於(yu) 那些被表麵土壤、沙漠和海水覆蓋住的,沒有岩層,直接暴露的地區,就主要依靠土壤研究等方法間接了解地質構造和岩層性質,進而來尋找地下的石油和天然氣,這一步驟被人們(men) 稱為(wei) 石油物探,是一種覆蓋區勘探石油不可缺少的方法。但在當時的條件下,我國石油物探的數據是用磁帶記錄的,數據磁帶多到需要卡車裝運,更不要說需要耗費多少人力物力進行計算分析了。
由於(yu) 我國沒有高性能的計算機,計算處理能力不足,這些數據磁帶不得不用飛機空運到國外處理,然而這樣會(hui) 有很大的缺陷,一方麵是經費消耗巨大,另一方麵是處理時間沒有辦法滿足工作需要,更重要的是容易導致我國的勘探資料泄露出去。
而當我國提出向其他發達國家進口一台性能不算很高的計算機時,對方卻提出要求,讓我國為(wei) 這台機器建一個(ge) 六麵不透光的“安全區”,並且能進入“安全區”的隻能是國外的工作人員。麵對這種情況,我國科學家下定決(jue) 心,一定要自己研製出巨型計算機,打破國外的技術封鎖。
1978年,那是一個(ge) 科學的春天。也正是這一年,以計算機專(zhuan) 家慈雲(yun) 桂教授為(wei) 代表的科研人員接受了研製巨型計算機的任務,並表露心跡說:“假如人生能實現一個(ge) 夢,我的這個(ge) 夢,就是讓中國在世界高性能計算領域擁有一席之地。”
但想要研製出巨型計算機,談何容易?當時我國的技術比較落後,資料匱乏,因此了解國外研製巨型機的情況十分有限。中國國防科技大學雖然是國內(nei) 最早研製計算機的單位,此前為(wei) “遠望號測量船”研製的“151”機,每秒運算速度隻有100萬(wan) 次,現在要研製每秒運算一億(yi) 次的機器,計算機運算速度一下要提高100倍,可以想象得有多麽(me) 地困難。麵對這樣的情況,大家隻有一個(ge) 信念,全力以赴打造出自己的巨型計算機,大家把它叫做“爭(zheng) 氣機”,就是要爭(zheng) 一口氣,不再讓外國人卡著我們(men) 的脖子。慈雲(yun) 桂教授更是立下軍(jun) 令狀表示,無論如何,都要把中國首台巨型計算機製造出來。
“遠望號測量船”是中國航天遠洋測控船隊的總名稱,中國擁有的7艘遠洋測控船,分別命名為(wei) 遠望一號到遠望七號。我國第一艘“遠望號測量船”是在20世紀70年代研製成功,主要擔負衛星、飛船和火箭飛行器全程飛行試驗測量和控製任務。從(cong) “遠望一號測控船”工作以來,它圓滿完成了我國洲際導彈、潛射導彈、通信衛星、氣象衛星、導航定位衛星和“神舟”號飛船以及澳星、亞(ya) 太二號、菲律賓星等34次重大科研試驗任務,並於(yu) 2010年退役,目前放置在江南造船廠進行展覽。
剛剛提到為(wei) 服務“遠望號測量船”而製造的“151”計算機,就是在慈雲(yun) 桂教授和其他幾十名科研人員的共同努力下研製成功的。隨後該計算機便在20世紀80年代首次向南太平洋發射了運載火箭,首次潛艇水下發射導彈以及第一顆試驗型廣播通信衛星的發射和定位中,出色地完成了計算測量任務,為(wei) 中國航天等重點試驗的圓滿成功做出了巨大貢獻。
不過,“151”計算機的成功雖然可以為(wei) 製造巨型機提供一些經驗,但研製工作迅速展開之後,還是有各種複雜技術問題。比如,走什麽(me) 樣的技術路線?采取什麽(me) 樣的體(ti) 係結構?如何實現每秒一億(yi) 次的運算速度?這些問題就像“攔路虎”一樣,阻攔著研究人員的前進,但他們(men) 並沒有任何氣餒,而是迎難而上,解決(jue) 問題。他們(men) 把實驗室當戰場,像打仗一樣攻關(guan) ,大家吃在工廠,睡在機房,夜以繼日地進行著這一場沒有硝煙的戰鬥。
當時參與(yu) 研製的李思昆教授回憶說:“那時加班費一個(ge) 晚上兩(liang) 毛錢,我讓大家登記領錢,結果沒一個(ge) 人願意來領。大家心裏想的是省下每一分錢,盡快造出中國的巨型機。”
俗話說,天道酬勤。經過幾年沒日沒夜的頑強拚搏後,以慈雲(yun) 桂教授為(wei) 代表的科研人員,闖過了一個(ge) 個(ge) 理論、技術和工藝難關(guan) ,攻克了數以百計的技術難題,大大提高了機器的運算速度,提前一年完成了研製任務,係統達到並超過了預定的性能指標,機器更是穩定可靠。
1983年12月26日,我國第一台億(yi) 次巨型計算機順利通過了國家技術鑒定,並被命名為(wei) “銀河1號”。它的研製成功標誌著:中國成了當時世界上第三個(ge) 能夠獨立設計和製造巨型計算機的國家。
到了1984年10月1日,在國慶大典上,我國首台“銀河”巨型機模型受閱通過天安門廣場,向世人展示了她那迷人的風采。
“銀河1號”巨型計算機的橫空出世,可以說是震驚中外,引起世界各國一片嘩然。但沒過多久,西方國家突然同意把每秒億(yi) 次級巨型機向中國出口,而且價(jia) 格十分低廉,降價(jia) 幅度在50%以上。
“銀河人”心裏明白,這是西方國家試圖用“價(jia) 格戰”打入中國巨型計算機市場,把剛剛問世的“銀河1號”巨型計算機衝(chong) 垮。由於(yu) 當時我國的經濟尚不樂(le) 觀,國內(nei) 有需要的行業(ye) 都想選擇性價(jia) 比高的計算機,於(yu) 是“銀河1號”巨型計算機就被逐漸擠出了巨型應用機市場。這種情況在不斷地警示我們(men) ,如果我們(men) 的巨型機研製工作不奮起直追,最後隻會(hui) 被西方越甩越遠。因此,除了繼續創新發展,我們(men) 別無選擇。
1987年,國防科工委在北京邀請全國巨型機主要用戶和同行專(zhuan) 家對“銀河2號”進行方案論證,確定了“銀河2號”的應用方向主要是麵向氣象、石油、航空與(yu) 航天等大型科學計算、工程計算與(yu) 大規模數據處理,並與(yu) 用戶密切合作,支持用戶建立應用係統,開發應用軟件。
通過商討,我國搶占世界巨型機“製高點”的重任,落在以陳福接等人為(wei) 代表的第二代“銀河人”的肩上。黨(dang) 的支持、人民的信任、科研條件的改觀,給了“銀河人”前所未有的勇氣與(yu) 信心。為(wei) 了節省科研經費,采購元器件時“銀河人”精打細算,貨比三家,能自己開發的元件設備堅決(jue) 不采購,“銀河人”的艱苦奮鬥創造了“銀河2號”的高性價(jia) 比。
最終,我國“銀河人”以精益求精的態度快速穩妥推進任務進程,在1992年成功實現了中國巨型機的又一次跨越,使我國再次成為(wei) 世界上第三個(ge) 掌握了每秒10億(yi) 次計算能力巨型計算機研製技術的國家。
此後,我國“銀河人”又研製出“銀河3號”“銀河4號”等一係列巨型計算機,孕育形成了“胸懷祖國、團結協作、誌在高峰、奮勇拚搏”的“銀河精神”。
回望激情燃燒的歲月,是為(wei) 了更好地延續老一輩“銀河人”的優(you) 良傳(chuan) 統,讓新一代“銀河人”領悟“銀河精神”的真諦。讓我們(men) 的祖國在世界科技領域不斷譜寫(xie) 出新的輝煌。
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