中国第一台半导体大型计算机是？
——中国数字电子计算机的开创者和引领者。
(2006-09-11 16:18:31)
■中国科学院院士、北京科技大学教授高清时。
编者按:转眼间，中国的计算机产业走过了50年。在《计算机世界》纪念中国计算机工业发展50年的过程中，我们可以看到，在这50年中，有太多令人兴奋的创新，也有太多令人沮丧的创新。
几代大师为中国计算机事业的发展鞠躬尽瘁，更多的人为中国计算机事业的进步而努力。因此，我们特别邀请中国科学院院士、北京科技大学教授、中国科学院计算技术研究所终身研究员高清时撰写此文，既纪念过去，庆贺成就，也警醒当下，启迪未来。
50年后，为了寻求ICT的融合和在计算领域的更大发展，中国正在积极酝酿更好的政策环境。2006年8月29日，全国信息产业科技创新大会在北京召开。
从1946开始，世界上第一台数字电子计算机在美国诞生。数理学科的共和国领袖、世界数学大师华教授、中国原子能事业的奠基人钱三强教授，都很关心这项新技术在中国如何发展。
计算机诞生于中国。
从1951开始，国内外类似于计算机领域的其他领域的人才，尤其是从国外回来的教授、工程师、博士，源源不断地输送到这个行业。很多都在华领导的中科院数学所和钱三强领导的中科院物理所，有国际电路网络权威闵乃达教授，有美国公司多年实践经验的范新碧博士，有丹麦公司多年实践经验的吴，有英国留学回来的夏博士，有美国留学回来的蒋博士。
他们积极推动计算机的发展纳入12发展计划。
1956年3月，由闵乃达教授、胡世华教授、许宪宇教授、教授、吴副教授和北京大学党政官员组成的代表团参加了在莫斯科举办的“计算技术发展道路”国际会议，并前往前苏联“取经”，为我国12计划的计算机部分做技术准备。当时的代表团主要成员后来参与了12策划。此外，范新碧、夏和姜也加入了策划。在随后的12规划中，确定了中国要发展计算机，中科院获批成立计算技术、半导体、电子、自动化四个研究所。
计算技术研究所筹备处由科学院、第三总参谋部、第五国防院(第七机械部)、第二机械部十局(第四机械部)共同组建。北大、清华也相应开设了计算数学、计算机专业。为了快速培养计算机专业人才，这三家单位联合举办了首届计算机与计算数学培训班。计算数学培训班的学生有幸听到了钱学森教授和刚刚回国的董铁宝教授的讲座。钱学森教授在当时已经是国际控制论的权威专家，而董铁宝教授在美国有3-4年的编程经验，也是当时国内唯一真正接触过计算机的学者。那时我是学生之一。
钱学森的数学基础知识的深度和广度几乎涵盖了我们在数学方面学过的所有课程，他都能运用自如。作为北大数学系的学生，我们很佩服。同时，钱学森教授也帮助我们具体了解了数学是如何应用于现实物理世界的。
在前苏联专家的帮助下，中国第一台数字电子计算机103(定点32位二进制，每秒2500次)在中国科学院计算技术研究所诞生，并于1958年交付使用。参与R&D的骨干包括董占秋、王兴刚等年轻人。随后，由总参张孝祥教授领导的我国第一台大型数字电子计算机104(浮点40位二进制，每秒10000次)也在1959投入使用，以金怡濂、苏东壮、刘锡刚、姚锡山、周希龄等人为骨干。其中磁芯存储器由计算所副研究员范新碧和七机部高级工程师黄宇恒完成。由钟和董领导，在104上建立的我国第一个自行设计的编译系统，在1961 (Fortran类型)上测试成功。
国防是首要服务对象。
任何一个先进国家，计算机的发展首先是服务于国防，应用于国家战略部署，中国也不例外。65438年至0958年，北大张世龙带领包括当时还是学生的王选在内的北大师生，与中国人民解放军空军合作，设计研制了数字电子计算机“北京一号”，交付空军使用。当时，中国人民解放军朱德总司令亲自参观了位于北大北阁的“北京一号”机房。随后，张士龙带领北大师生(包括王选、徐卓群)立即投入到北大设计的“红旗”计算机的研制中。当时设定的目标高于前苏联专家研制的104计算机，1962试算成功。但由于搬迁和文革的干扰，“红旗”在搬迁后一直未能恢复和继续工作。
与此同时，1958年，在哈尔滨军事工程学院(国防科技大学的前身)海军部刘柯君的领导下，哈尔滨军事工程学院与中国人民解放军海军合作，设计了“901”海军计算机，交付海军使用。在康吉昌的带领下，哈尔滨军事工程学院与中国人民解放军空军合作，自行设计的“东风113”空军机载计算机也交付空军使用。随后，由刘柯君领导的国产晶体管军用计算机也于1961交付海军。
在1958 ~ 1962期间，中国人民解放军总参谋部也自主研发了一些自行设计、完全国产化的计算机。
1964年，中国科学院计算技术研究所吴和范新碧领导的自行设计的119计算机(通用浮点44二进制位，每秒5万次)也投入使用。它是我国第一台自行设计的大型通用电子管计算机，也是当时世界上最快的电子管计算机。当时，美国和其他发达国家已经转向晶体管计算机领域。119机虽然不能说明中国有了很高的水平，但还是能说明中国有能力做到“外国有，中国就该有；外国没有的，中国也应该有这个伟大的目标。
它是在119计算机上，由董领导自行设计的编译系统。该系统以1965 (Algol型)交付，后来移植到109 C计算机上继续工作。
哈尔滨军事工程学院计算机系慈云贵教授设计的晶体管计算机441B(浮点40二进制位，每秒8000次)于1964年研制成功。骨干人员包括康鹏等人。1965年，441B计算机改进为每秒计算20000次。
与此同时，中科院计算所蒋设计的晶体管计算机109 B(浮点32位二进制，每秒6万次)也在1965交付使用。为了研制“两弹一星”工程，1967年，在中科院计算机所蒋的带领下，设计并投入使用了计算机109 C，骨干有沈亚成、梁银造等人。两台109 C机分别安装在第二发动机部用于核弹研究，第七发动机部用于火箭研究。109 PC使用了15年，被誉为“功勋计算机”。它是中国第一台具有分时、中断系统和管理程序的计算机，中国第一个自行设计的管理程序建立在它上面。
这些由中国研究人员通过自力更生和艰苦努力研制的第一台计算机，代表了中国人民在掌握计算机方面的技术水平和成就，证明了中国有能力发展自己所有的国产计算机事业。
计算超越一百万到超过一亿。
虽然中国自己设计和研制了各种类型的计算机，但运算速度从未超过百万次大关。1973年，北京大学(张世龙培养，徐卓群、)和“738厂”(孙强南、陈)联合研制的集成电路计算机150(通用浮点48二进制位，每秒1万次)问世。这是我国第一台自主设计的第百万个集成电路计算机，也是我国第一台多程序、自主设计操作系统的计算机。该操作系统由北京大学杨福清教授开发，是中国第一个自主设计的操作系统。
1973年3月，在国家实际发展目标200-500万次不能满足我国飞行体设计计算流体力学需求的情况下，时任国防科委副主任的钱学森要求中科院计算所根据飞行体设计需要，在70年代研制1亿台高性能超级计算机，80年代完成10亿和100亿台高性能超级计算机，并指出必须考虑并行计算。中国科学院计算技术研究所根据国防信息研究所和计算技术研究所信息办公室提供的国际公开资料，分析了1970前后美国研制的高性能超级计算机的优缺点，并于1973年5月提出“1亿台高性能超级计算机(20M低功耗ECL、circuit-4流水线)及其模型机(757矢量计算机、6573由于文革期间的严重干扰和文革后素质参差不齐的领导的混乱指挥，虽然1979年崖城负责的20M低功耗ECL电路的ic芯片研制成功，但“所有器件国产化一亿次、高性能超级计算机”的研发最终因为任务的改变而搁浅。
表1和表2给出了代表中国掌握电子管、晶体管和集成电路的计算机技术发展时间表。水平主要依据创新的“三性”的先进性。需要注意的是，表中所列计算机仅代表我国已掌握的计算机技术水平，其中，带有* 103、104、119、150、757以及银河-1、银河-0的超级计算机。
除了研发水平，产业、市场、应用的发展同样重要。在计算机的批量生产中，电子工业部及其相关研究所(如著名的15)和工厂(如著名的738厂)功不可没。中国早期的计算机研制和批量生产不仅依赖于他们，而且他们还自主设计和研制了一些批量生产的计算机(如108系列和与清华大学合作的DJS-130等))，尤其是在卫星地面系统(如星上320计算机和718计算机)等军事任务中。这些研究所和工厂做出了杰出的贡献。科研院所和工厂的研究工作重点主要是技术和工艺。他们的领导人包括莫根生、、和曹、等一批骨干人员。中国工程院院士罗领导的仿制IBM系列也发挥了历史性作用，沈旭邦、李等也对卫星、天上和地面的计算机以及其他任务的计算机作出了重要贡献。另外，七机部、清华大学、中科院各分院对计算技术的发展也做出了很多贡献，这里就不一一列举了。
我国半导体和集成电路计算机的自力更生和国产化，与上世纪五七十年代林兰英、王守武、王守爵、徐元森等教授领导的中科院半导体所、上海冶金所、109厂的研发工作是分不开的。中科院半导体所和109厂都是从中科院物理所独立出来的，为我国计算机事业做出了巨大贡献。
人才培养很重要。
计算机行业的发展离不开人才的培养。上世纪五七十年代，中国科学院计算技术研究所(后为中国科学技术大学)副研究员夏和北京大学、哈尔滨军事工程学院在组织师生研制计算机、实习、培养人才等方面卓有成效。夏带领师生研制了一台107(定点32位二进制，每秒250次)计算机，于1960年投入使用，并制作了两台。107计算机的速度虽然比103(1958交付)和104计算机(1959交付)低10倍到40倍，但在培养人才方面发挥着重要作用。
一个计算机系统由许多研究成果组成。以范新碧为首的核心记忆长期处于领先地位，其中主要骨干有吴福宁、、许、杰森、甘洪等。王领导了中国第一个八层印刷电路板研究设计组。方光旦在磁头、磁胶、磁带中的张咸频、磁鼓中的谷尔王等方面都有突出贡献。事实上，大多数计算机R&D是集体的成就。例如，中国有几千人参加了757计算机R&D。
中国第一个“计算机系统结构设计”课题组于1957在中国科学院计算技术研究所成立。从50年代到70年代，承担了代表性计算机(119、109b、109c、757、717等)的系统结构设计任务。)在中科院。参与成员根据前苏联计算机领军人物、前苏联科学院院士列别杰夫的建议，由年轻的数学毕业生组成。第一任组长是国际网络权威闵乃达教授。第一次正式的设计任务是1958年5月国防部“导弹防御系统计算机”系统的结构设计。设计工作由北大张世龙、第二小组组长余承轩和6名数学系毕业的大学生组成。其中，周和沈旭邦后来分别从不同领域(软件、航空航天、系统结构)、不同单位当选为中科院院士。
我国60年代编译系统的领导人都是当时的年轻人，如中国人民解放军总参谋部杨琦、中科院计算所董、钟、南京大学、国防科技大学陈火旺等。中国60年代的操作系统领军人物有北大杨福清、南大仲孙秀，当时都是年轻人。软件的正确性设计(可以很容易地推广到硬件的正确性设计)是近20年来引起国际关注的一个具有重大经济、社会和理论价值的重要问题。中国的领军人物何基峰院士和周院士，现在都是世界知名的领袖。20世纪70年代，逐渐形成容错与检测理论与实践的领军人物是魏道正，知识处理的领军人物是卢如谦。
依赖进口的弊端太大了
70年代末以后，中国研制的计算机几乎全部采用进口元器件。
由于超大规模集成电路的迅速发展，几千万甚至上亿个晶体管逐渐可以集成在一个芯片上。20世纪80年代及以后迅速发展起来的计算机是“个人计算机”(PC)和超强的“微型计算机”(后者可作为服务器或高性能计算机进行并行处理)，而其他各种计算机(包括超中小型计算机)由于性价比问题无法与微型计算机竞争，自然逐渐退出舞台。CDC、王安等未能及时调整战略的国际计算机公司相继倒闭。尽管如此，为满足中国过渡时期用户需求而开发的各种型号也做出了巨大贡献，如张绣领导的KJ8920，它在为用户提供优质服务软件方面表现突出。
中国最早意识到个人计算机的发展趋势，转向“微型计算机”的研究，做出突出贡献的领导人是倪光南和韩成德。
国产高性能计算机包括以慈云贵、吕锡成、、杨为首的银河系列。以张孝祥、金怡濂、陈左宁为首的神舟系列；李国杰、孙宁辉领衔的黎明系列；朱领导的联想系列；和周兴明领导的银河2号数字模拟超级计算机。PC有联想系列、长城系列、方正系列、同方系列等。其学术代表领袖是倪光南，产业代表领袖是柳传志。
作为一个产业链，计算机行业的软件开发依赖于整机的开发和应用需求。整机的发展取决于芯片、元器件、需求的发展；芯片的发展有赖于“集成电路生产线大三角”的发展。这里的集成电路生产线三角形是指集成电路生产线的三个部分，即大基、中间层和顶层。大基座(价值十几亿美元的集成电路制造工艺生产线)从拉单晶硅到光刻、扩散、杂质掺杂、最后封装，相当于过去林兰英、王守武、王守爵、徐元森领导的研究工作。中间层是各种高速低功耗的电路设计，相当于过去江、沈亚成等人的研究工作。20世纪70年代，沈亚成进行的高速低功耗ECL电路设计直到做成芯片才完成。最上层是硅编译等软件工作，以前是计算小规模集成电路时把逻辑设计变成工程布线图的手工工作，加上半导体制造的小规模集成电路的各种掩膜需要的手工工作。在VLSI的情况下，从复杂度和可靠性的角度来看，绝对不能手工完成，需要硅编译自动完成。
在允许部分进口的环境下，如果一个产业链要求完全国产化，就会造成一个环节的落后，导致产业链后续部分的落后；进口元器件的使用，使得各种类型的整机都可以在国际先进的基础上开发，然后在国际先进的基础上开发软件和应用，从市场经济的角度来看无疑是正确的。
但是，当我国研制的计算机全部转向进口元器件时，一方面，我国高性能计算和PC的发展取决于进口元器件的水平；另一方面，由于缺乏巨大的经济支持，中国的集成电路研究力量转向了其他难度较小的非计算机用途的方向。
“元器件全部进口”的结果，不仅国产的上亿台高性能超级计算机研制暂停，真正自主的国产计算机集成电路研制也中断了，至今没有恢复，甚至没有任何恢复的迹象。这两个方面对国家安全非常不利。“集成电路生产线大三角”实际上依赖于进口的集成电路生产线，相当于依赖于国外集成电路生产线的水平和国外政府批准的集成电路生产线出口到中国的水平。引进达不到最先进，特殊情况下引进很可能会中断，引进生产线的备份件也更新不了。
“中国芯”何时真正崛起？
进入21世纪后，李德磊掌管的“方舟”、胡掌管的“龙芯”、掌管的“多思”、掌管的“国安”不断涌现，计算机产业链国产化向前迈进了一大步。但目前或未来将出现的众多“中国芯”的共同点，都是“集成电路生产线大三角”的一个应用。换句话说，它的水平仍然取决于国外集成电路生产线的水平和国外政府批准出口到中国的集成电路生产线的水平，仍然受制于人。
众多“中国芯”的主要区别在于系统结构或高速低功耗电路的设计是否有重大创新或突破。设计具有明显的创新性，国外一些学者称之为相当于“大学生课程设计”的水平。虽然难听，但也有一定道理。虽然能设计出“中国芯”的人或公司越来越多，但能设计出“中国集成电路生产线三角”的人目前不会存在，除非采取措施，否则恐怕在不久的将来还是空白。如果中国造不出中国的“集成电路生产线大三角”，那么无论“中国芯”有多少种，中国高性能计算机和中国PC的发展水平必然取决于美国“集成电路生产线大三角”的发展水平和美国政府允许对华出口的水平。
现实的道路是，可以通过引进、消化、吸收和自主研究相结合的方式发展芯片产业，建立完全自主的“集成电路生产线三角”应该是国家急需解决的当务之急。
早在1965，中科院半导体所王守爵就开始研制从逻辑图到掩膜版的自动成型系统“图形生成器”，比美国早。由于文化大革命的破坏，中断了三年。1971当初研制成功的时候，比美国晚了一年多。上述历史表明，中国人的独立研究能力和研究环境不容忽视。
如何让产业链各环节的发展都建立在国际最高水平的基础上，确保国家安全？这不仅是一个计算机产业链问题，也是很多产业链的共性问题，更是政策制定者迫切需要处理的政策问题。
半个世纪以来中国电子数字计算机行业的领军人物，是华和钱三强两位共和国功勋科学家关注下的一个群体。50年前，这个群体是10多名从邻近领域抽调的三四十岁的中青年领导，五六十名受过专业教育的20多岁的年轻骨干，还有几十名当时还没有出生的后起之秀。这篇文章列出的只是这个群体中的一百人。
链接:本文部分科学家简历。
华:江苏金坛人。中国是解析数论、典范群、矩阵几何、自守函数论和多重复变函数论的创始人和开拓者，国际著名数学家。曾当选美国科学院外籍院士、第三世界科学院院士、南锡大学、伊利诺伊大学、香港中文大学名誉博士、德意志联邦共和国巴伐利亚科学院院士。
钱三强:浙江湖州人，出生于浙江绍兴。核物理专家，中国核与原子科学之父，师从居里夫人的女儿、诺贝尔奖获得者艾琳娜？居里和她的丈夫伊奥里奥？居里夫人。在我国原子弹研发过程中，担任技术总负责人和总设计师，被追授“两弹一星功勋奖章”。
范新碧:计算机专家，湖南长沙人。1951年获得美国斯坦福大学电子学博士学位，在电子器件研究和应用领域获得8项美国专利。回国后，他领导了中国第一台大型计算机及其后多台大型计算机的磁芯存储器的研制，领导了中国半导体存储器件的研究，建立了第一批国产测试设备。
张孝祥:计算机专家，中国科学院院士(部员)，中国人民解放军总参谋部计算技术研究所研究员。他领导仿制了中国第一台大型通用电子计算机，并在随后的35年里主持研制了从中国自行设计的电子管、晶体管到大规模集成电路的各代大型计算机，为中国计算机工业的建立、发展和壮大发挥了重要作用。从65438到0985，他领导完成了中国第一个亿兆并行计算机系统。
钱学森:中国现代物理学家，世界著名火箭专家，中国人民政治协商会议副主席，出生于上海，浙江杭州。钱学森曾任美国古根海姆喷气推进研究中心讲师、副教授、教授、超音速实验室主任、主任。始于1950，历经五年努力，于1955回归祖国。自1958以来，长期处于火箭、导弹、航天器研制的技术领先地位。
董铁宝，力学和计算数学家，出生于江苏武进。他是“中国第一程序员”(王选)。他长期致力于结构力学、断裂力学、材料力学性能和计算数学的研究和教学，是我国计算机发展和断裂力学研究的先驱之一。1945去美国留学，1956回国教书，1968因文革迫害自杀。
金怡濂:中国工程院院士，著名高性能计算机专家，国家最高科学技术奖获得者，祖籍江苏常州。我国首批大型计算机研制者之一，先后提出了各时期各种类型、领先国内或国际先进水平的大型和巨型计算机系统的设计思想和技术方案，为我国高性能计算机技术的跨越式发展和赶超世界先进计算机水平做出了重要贡献。
王选:江苏无锡人。著名的计算机应用专家，主要致力于文字、图形、图像的计算机处理研究。中国科学院院士，中国工程院院士，第三世界科学院院士，国家最高科学技术奖获得者。曾任北京大学方正集团董事、方正控股有限公司首席科技顾问、九三学社副主席、中国科协副主席、九三学社副主席、中国科协副主席。2003年当选为第十届全国政协副主席。
周:计算机软件专家，祖籍江苏南汇，中国科学院院士(学部委员)，第三世界科学院院士，中国科学院软件技术研究所研究员，原联合国大学国际软件技术研究所所长。
杨福清:北京大学第一任计算机科学教授、博士生导师，中国科学院院士，计算机科学与技术和软件专家，出生于无锡。历任软件工程国家工程研究中心主任、北京大学信息与工程科学系主任、北京大学软件工程研究所所长、北京大学计算机科学与技术系教授。
孙忠秀:计算机科学家，中国科学院院士，祖籍浙江余杭，出生于江苏南京。历任南京大学助教、讲师、副教授、教授、博士生导师、副校长。1974后，主持开发了中国国产系列计算机的DJS200/XT1、DJS200/XT1P等操作系统。从1979开始，对分布式计算机系统的软件和应用进行了研究。1982年，ZCZ分布式微型计算机系统在国内首次研制成功，研究开发了几个实用的分布式计算机系统。
何继峰:中国科学院院士，计算机软件专家，生于上海，祖籍浙江宁波。现任华东师范大学终身教授、软件学院院长、上海嵌入式系统研究所所长、联合国大学国际软件技术研究所高级研究员。早年开发过管理信息系统和办公自动化系统。
吴:安徽歙县人。计算机专家，中国计算机行业的开拓者之一。从1951到1953在丹麦做无线电厂的开发工程师。回国后，他被调到中国科学院近代物理研究所，随后参与了计算技术研究所的创建。1965年负责研制成功两台大型通用计算机，后参与组建771微电子研究所，任副所长、研究员。
张子畅:计算机专家。江苏崇明(今上海)人。历任航天工业部第二研究所所长、测控公司总工程师、中国计算机联合会第一副理事长、中国航天学会第一届、第二届理事。长期从事电子设备和计算机的研制工作，曾负责我国第一台计算机的技术工作。他是中国计算机技术的学术带头人之一。
张世龙:教授，北京大学计算机科学与技术系主任。曾参与中国第一台自行设计制造的大型计算机119和北大红旗计算机的系统设计。
慈云桂:著名计算机科学家、教授，中国科学院学部委员，安徽桐城人。历任国防科技大学副校长、电子计算机系主任、计算机研究所所长，先后主持我国各型计算机的研制工作，从领导研制我国第一台电子管数字计算专用机，到担任“银河”亿次计算机研制的技术总指挥和总设计师，为国家经济建设、国防建设和科学研究做出了突出贡献。
冯康:应用数学和计算数学家，中国科学院院士，在世界数学史上有重要地位的科学家。生于江苏南京，祖籍浙江绍兴。它独立创立了有限元法、自然化和自然边界元法，开辟了辛几何和辛格式研究的新领域。中国现代计算数学研究的先驱。1997年底，国家自然科学一等奖授予冯康的另一部作品《哈密顿系统的辛几何算法》。历任中国科学院计算技术研究所副研究员、研究员，中国科学院计算中心主任、名誉主任。(排名不分先后)
(计算机世界新闻)