司宏偉 馮立昇

(內(nèi)蒙古師范大學(xué)科技史研究院，呼和浩特 010022；清華大學(xué)科技史暨古文獻研究所，北京 100084)

中國第一臺億次巨型計算機是國防科技大學(xué)計算機研究所自行研制的“銀河- I”(圖1)。銀河- I研制始于1978年5月，1983年12月6日通過國家鑒定，該機榮獲“特等國防科技成果獎”，研制單位榮立集體一等功。1984年10月1日，該機模型在北京天安門前參加了“建國35周年”國慶檢閱，引起社會廣泛關(guān)注。

銀河- I是跟蹤世界先進主流巨型計算機技術(shù)，以向量運算為主，字長64位，運算速度為每秒1億次以上的通用電子計算機。它的問世使中國成為世界上少數(shù)幾個成功研制巨型計算機的國家之一，在國防建設(shè)事業(yè)和國民經(jīng)濟發(fā)展中發(fā)揮重大作用。

圖1 銀河- I億次巨型計算機真機陳列

由于銀河- I是國防重大項目，技術(shù)資料長期保密，國內(nèi)外科技史研究不多。國防科技大學(xué)原人文與社會科學(xué)學(xué)院曾組織力量主要從科技哲學(xué)的角度對銀河系列巨型計算機工程的整體特征、工程組織、管理創(chuàng)新、團隊建設(shè)、科學(xué)精神等進行過一些研究。*參見文獻[3]、[4]、[7]、[14]、[33]。

本文將從技術(shù)史的角度，通過發(fā)掘研制單位一批原始檔案資料，訪談有關(guān)親歷者，還原銀河- I的研制歷程，分析銀河- I的技術(shù)創(chuàng)新，總結(jié)銀河- I的經(jīng)驗教訓(xùn)，并將中國和美國各自的第一臺億次巨型計算機技術(shù)性能與指標(biāo)進行對比研究，以期對當(dāng)前我國探索軍民深度融合的科技創(chuàng)新路徑和高校自主創(chuàng)新科技成果轉(zhuǎn)化提供一定的借鑒。

1 銀河- I的研制過程

銀河- I是我國大科學(xué)工程任務(wù)，它的研制起因、經(jīng)過和成果始終以國家和軍隊重大戰(zhàn)略為中心。

1.1 研制起因

20世紀(jì)60年代，中國依靠自己的力量研制成功“兩彈一星”，大大提高了國防實力和國際地位。但當(dāng)時中國的尖端科技也遇到了明顯發(fā)展瓶頸，有些重要理論研究和模擬實驗，尤其是第二代核武器的發(fā)展、核動力裝置的研究、航空航天飛行器的設(shè)計、軍事情報分析和衛(wèi)星圖片判讀等，需要解決大量的計算問題才有可能取得新的突破，因此迫切需要運算速度極高的計算機；而中長期天氣預(yù)報和氣象設(shè)計分析、石油地震處理、油藏工程與能源開發(fā)、大型圖像處理、遺傳工程等也都需要巨型計算機?？梢哉f，沒有巨型機就沒有第二代尖端武器，就不能進行準(zhǔn)確的中長期天氣預(yù)報、有效的能源開發(fā)和石油勘探等。所以，研制巨型計算機對加強中國的國防實力、發(fā)展國民經(jīng)濟、促進科學(xué)技術(shù)的進步等，都有十分重要的意義。而高性能的巨型計算機，西方國家對中國實行嚴(yán)格的技術(shù)封鎖，自主研究和開發(fā)是唯一的出路。

1972年秋，國防科委根據(jù)發(fā)展第二代戰(zhàn)略武器、增強國防實力的迫切需要，責(zé)令長沙工學(xué)院計算機研究所(國防科技大學(xué)計算機研究所的前身)負(fù)責(zé)人慈云桂教授，向中央專門委員會起草報告，建議將巨型計算機研制列入國家重點工程項目。[1]

圖2 銀河- I億次巨型計算機總設(shè)計師、中國科學(xué)院學(xué)部委員慈云桂

慈云桂(1917～1990)是我國、我軍知名的計算機專家和開拓者之一，1917年4月5日出生于安徽省桐城縣麒麟鎮(zhèn)楊樹灣村(今安徽省樅陽縣楊樹灣鎮(zhèn))，1943年畢業(yè)于湖南大學(xué)機電系，后考入清華大學(xué)無線電研究所讀研究生，畢業(yè)后留校任清華大學(xué)物理系助教、講師，1954年調(diào)任哈爾濱軍事工程學(xué)院(國防科技大學(xué)前身)海軍系雷達教研室主任，1966年任哈軍工電子計算機系主任，1970年起任長沙工學(xué)院計算機研究所負(fù)責(zé)人(圖2)。長期從事我國電子計算機的研制工作，曾主持研制成功我國第一臺電子管專用數(shù)字計算機——901機、我國第一臺全晶體管化通用計算機——441B機和我國第一臺百萬次級集成電路計算機——151- 3/4型機。[2]

由于國防軍工的需要，巨型機研制項目一直得到黨政軍高層領(lǐng)導(dǎo)重視，特別是鄧小平1973年3月復(fù)出后，巨型機相關(guān)工作受“文革”干擾相對較少。同時，151百萬次機的研制成功為巨型機研制奠定了基礎(chǔ)。慈云桂的建議很快獲準(zhǔn)，長沙工學(xué)院計算機研究所便開始巨型計算機的預(yù)研和技術(shù)儲備工作。首先對主要用戶進行了多次的調(diào)研，了解了他們的主要應(yīng)用領(lǐng)域，數(shù)學(xué)模型的范圍、常用算法、精度、速度和容量要求等。同時廣泛深入搜集國內(nèi)外關(guān)于巨型計算機軟硬件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、性能評價、并行算法、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和軟件工程等方面的書刊和論述，并在此基礎(chǔ)上開展了各種方案的探索與論證，以及邏輯模擬與系統(tǒng)模擬等研究工作。

1975年10月，時任國防科委主任的張愛萍指示，組織國內(nèi)計算機知名單位進行全國調(diào)研，慈云桂任調(diào)研組組長，調(diào)研側(cè)重于巨型機需求、國內(nèi)元器件和外部設(shè)備的生產(chǎn)狀況和水平等。[3]但這時由于“四人幫”的干擾，1976年4月鄧小平再次被打倒，此項工作被迫中途停頓。“文革”后的1977年9月，張愛萍再次指示慈云桂，抽調(diào)技術(shù)骨干為研制巨型機進行調(diào)研，之后形成報告上報國防科委。同年11月14日，國防科委向中央呈報《關(guān)于研制巨型電子計算機事》的請示報告，同月26日黨中央批準(zhǔn)了此報告。[4]當(dāng)時，也有中國科學(xué)院和電子工業(yè)部有關(guān)單位希望承擔(dān)此項任務(wù)。1978年3月，時任中央軍委副主席兼總參謀長的鄧小平*此處《國防科大計算機系兼研究所史(1956～1993)》記載“1978年3月，中央軍委鄧小平主席……”([1]，117頁)有誤，經(jīng)查閱原始檔案[5]和核實鄧小平同志生平，1981年6月中共十一屆六中全會上，鄧小平才當(dāng)選中央軍委主席，1978年3月，他時任中央軍委副主席兼總參謀長，當(dāng)時的中央軍委主席為華國鋒。在中央部署巨型計算機研制會上說：“一億次機只能搞一臺，一億次的就由長沙工學(xué)院搞算了，要在國家科委領(lǐng)導(dǎo)之下來搞。論證的時候，可以多請一些人來參加。什么時候完成，長沙工學(xué)院要簽字。有些器件可以購買，主要是為了搶時間。我們科學(xué)院就搞千萬次的。一億次的，國家科委要牽頭?！盵5]

會后，張愛萍一方面?zhèn)鬟_中央精神，一方面組織從上到下的領(lǐng)導(dǎo)班子和各方面技術(shù)力量投入巨型計算機的研制工作。任務(wù)確定：用六年左右的時間，花兩億元左右的經(jīng)費，研制一臺每秒運算一億次的巨型計算機。([1]，117頁)

1.2 研制經(jīng)過

從1978年5月至1983年12月，銀河- I的研制工作重點大致可以分為6個階段。[6]

1.2.1 總體方案論證和工程準(zhǔn)備階段(1978年5月～12月)

1978年5月，國防科委在北京召開巨型機方案論證和協(xié)作會議，確定該機代號為“785工程”。會上通過一個分兩期完成的雙處理機方案，并確定引進一些元器件，由國內(nèi)協(xié)作研制外圍機和外部設(shè)備。1978年7月，國防科委在長沙召開了785工程軟件協(xié)作會，落實了協(xié)作任務(wù)和各單位分工，并提出了785億次機和美國有關(guān)巨型機指令級兼容的建議。之后根據(jù)專家和用戶的建議，又對國內(nèi)外巨型機研制使用情況進行了深入調(diào)查，經(jīng)過多方調(diào)研和論證，對巨型機總體方案進行了修改，形成了巨型機的總體方案。鑒于在國內(nèi)籌辦外圍機和外部設(shè)備尚有困難，確定由國外引進。

方案確立的指導(dǎo)思想是立意新、起點高、追蹤世界計算機的先進水平。當(dāng)時確定的總體技術(shù)指標(biāo)是：中央處理機運算速度在高效時每秒1億次以上，存儲器容量200萬字，字長64位，平均故障時間24小時以上，可用性不低于90%。外圍機字長16位，定點運算速度每秒50～100萬次，存儲容量512KB。

國防科技大學(xué)成立“785工程”領(lǐng)導(dǎo)小組，時年60歲的慈云桂擔(dān)任總設(shè)計師。他立下“我就是豁出老命，也要把中國的億次巨型機搞出來”的誓言*司宏偉在“紀(jì)念慈云桂教授誕辰一百周年座談會”期間對慈云桂長子慈林林的訪談，2017年4月14日，長沙。，率領(lǐng)研制隊伍，技術(shù)上開始瞄準(zhǔn)美國德克薩斯儀器公司1972年研制的向量巨型機TI- ASC和CDC公司1973年推出的向量超級計算機STAR- 100。但當(dāng)他到北京調(diào)研時，看到一套美國克雷研究公司1976年最新研制成功的“克雷- 1”巨型計算機(CRAY- 1)新聞報道和廣告宣傳資料*此處《國防科大計算機系兼研究所史(1956～1993)》記載“但當(dāng)看到新聞報道美國Cray- 1簡介后”([1]，118頁)不準(zhǔn)確，經(jīng)查閱原始檔案[18]和采訪親歷者，當(dāng)時慈云桂看到的不僅是克雷- 1的新聞報道，還有幾張印有克雷- 1指令系統(tǒng)和粗略結(jié)構(gòu)介紹的廣告資料，從而給他很大啟發(fā)。后，與研制團隊成員一起分析研究認(rèn)為，“克雷- 1的設(shè)計思想、實現(xiàn)的手段更為先進，有獨到之處”。慈云桂馬上組織人員從國防科委情報所、中科院計算技術(shù)研究所等處收集更詳細的資料，好不容易獲取一份克雷- 1的用戶公開參考手冊，較詳細地介紹了克雷- 1的內(nèi)部結(jié)構(gòu)(圖3)。他據(jù)此決定：“舍去苦苦奮斗8個月之久已完成的總體方案，將瞄準(zhǔn)點移過來，設(shè)計出符合中國國情，與國際主流機兼容的億次機總體方案?！?[1]，118頁)

圖3 慈云桂(左三)與團隊核心成員確定巨型機總體方案

當(dāng)時在研究巨型機體系結(jié)構(gòu)時提出了兩個方案，以解決在元器件水平受限的條件下做成巨型機的難題。一個方案是雙向量(及浮點)陣列部件，另一個是共享主存的雙中央處理機系統(tǒng)。經(jīng)研究，最終決定采用雙向量陣列的方案。[7]

對于這個決策，經(jīng)過查閱和分析原始檔案[8- 9]，筆者認(rèn)為主要原因有二：一是銀河機主要服務(wù)對象是核工業(yè)部等單位，計算的主要課題是必須用億次級以上的巨型機才能解決的大型算題，據(jù)調(diào)查，這些課題75%以上是屬于向量運算，采用雙向量陣列的方案非常適合于這類大型科學(xué)計算，同時，多功能部件、全流水化、并行運算和分布式結(jié)構(gòu)等先進技術(shù)會有很好的應(yīng)用；二是如果采用雙中央處理機系統(tǒng)，就必須開發(fā)并行處理系統(tǒng)，而這在當(dāng)時是世界上的前沿技術(shù)，無論在技術(shù)力量方面還是任務(wù)時限方面，都存在很大困難，難以實現(xiàn)。

1.2.2 實驗、邏輯設(shè)計、插件工程化和模型機研制階段(1978年10月～1980年3月)

巨型機總體方案確定后便開始研制工作。為了使設(shè)計理論更符合高速度與高質(zhì)量的指標(biāo)，研制人員進行了大量的理論研究和實驗，提出設(shè)計方案，確定邏輯設(shè)計原則、實現(xiàn)技術(shù)和生產(chǎn)工藝，并通過研制模型機檢驗其可行性與有效性，為研制整機系統(tǒng)奠定了可靠的基礎(chǔ)。

1980年初完成了模型機的研制。同年3月，國防科委在長沙召開了785模型機研制情況匯報會。模型機研制成功表明已攻克了巨型機硬件研制中的理論和技術(shù)難關(guān)以及生產(chǎn)工藝等一系列問題，在國防科技大學(xué)計算機研究所的計算機工廠初步形成了巨型計算機的生產(chǎn)線。

1.2.3 主機生產(chǎn)階段(1980年5月～1981年7月)

1980年5月，各項工作準(zhǔn)備就緒，全面準(zhǔn)入主機生產(chǎn)階段。785主機生產(chǎn)歷時15個月，質(zhì)量控制、工藝規(guī)范和元器件的配套是這一階段的主要工作。當(dāng)時，巨型機要生產(chǎn)大面積多層印制板，高密度組裝，使用的繞接、焊錫等工藝技術(shù)難度極大，國內(nèi)相關(guān)工廠無力承擔(dān)這一艱巨任務(wù)。國防科技大學(xué)“785工程”領(lǐng)導(dǎo)小組決定由本校的計算機工廠自行承擔(dān)，組建了印制板車間、焊接車間、機加工車間，成立了生產(chǎn)、器材、技術(shù)科室。在超過一年多的時間、溫度和濕度變化極大和大部分操作靠手工勞動的情況下，100多名生產(chǎn)人員以高度的責(zé)任心和嚴(yán)格的崗位責(zé)任制，克服重重困難，勝利完成銀河- I主機的49塊6層底板、861塊7層插件板生產(chǎn)任務(wù)，整機230萬焊點無虛焊、掛錫，主機底板工程化設(shè)計100%正確。([1]，118頁)

1.2.4 巨型機硬件系統(tǒng)調(diào)試階段(1981年3月～12月)

這個階段集中解決了三個問題：一是插件、底板、焊接點、繞接點等全面細致的反復(fù)檢查；二是解決插件測試問題，研制了符合巨型機實際工作，特別是惡劣條件下工作的測試設(shè)備；三是解決調(diào)試工具和方法。

為了確保巨型機硬件質(zhì)量，“785工程”領(lǐng)導(dǎo)小組成立了質(zhì)量控制組和產(chǎn)品檢驗組，建立了嚴(yán)格的崗位責(zé)任制，實行全過程質(zhì)量跟蹤控制，把科學(xué)求實精神落實到每個環(huán)節(jié)。一個人設(shè)計，三個人審查；生產(chǎn)工藝自檢互查，層層把關(guān)；調(diào)試時每前進一步都嚴(yán)格考核，每項設(shè)計、每道工序都必須有人簽字負(fù)責(zé)?？蒲腥藛T還研制了一套計算機自動測試系統(tǒng)來完成785機插件板測試任務(wù)，大大提高了工作效率和測試正確率。過去調(diào)試一臺百萬次級的計算機需要一年，甚至幾年，而銀河- I的分調(diào)、聯(lián)調(diào)、正確性調(diào)試和考核僅用了66天。[8]

1.2.5 軟件系統(tǒng)的研制和聯(lián)調(diào)階段(1979年8月～1983年6月)

785機軟件研制與調(diào)試幾乎貫穿工程全過程，面對國際上軟件迅速發(fā)展和中國軟件還比較薄弱的現(xiàn)實，決策人員深知巨型機軟件研究和開發(fā)的重要性，必須下大力解決，這一階段主要做了以下工作：調(diào)集人員，充實軟件研制隊伍；采取不同形式，組織全國橫向聯(lián)合和大協(xié)作；實現(xiàn)軟件工程化和規(guī)范化；抓緊模擬器和調(diào)試工具的開發(fā)，爭取時間，縮短研制周期；做好軟、硬件的約定和協(xié)調(diào)以及軟件設(shè)計的審定和階段成果的檢查與考核。

785機一百多人的龐大軟件開發(fā)隊伍，成功開發(fā)出200萬行巨型機系統(tǒng)軟件：功能齊全、使用方便、可擴展性強的分布式操作系統(tǒng)和批處理系統(tǒng)；根據(jù)巨型機特點，采用FORTRON- 77標(biāo)準(zhǔn)文本，采用三級優(yōu)化技術(shù)的向量FORTRON語言YHFT，可進行向量運算擴充并配有向量識別器，增強了向量識別能力；能描述巨型機全部機器指令，發(fā)揮程序員編程技巧，充分發(fā)揮巨型機優(yōu)勢，實現(xiàn)程序高效運行的YHAL匯編語言；建立了80類292個模塊數(shù)學(xué)子程序庫以及多級診斷系統(tǒng)。[9]

1.2.6 試算和國家技術(shù)考核、鑒定階段(1983年4月～1983年12月)

試算，是為了檢測機器解決實際問題時發(fā)揮的性能如何，這是進一步提高巨型機系統(tǒng)穩(wěn)定性和可靠性的關(guān)鍵階段，主要做了如下工作：針對試算的組織和選擇算題類型來暴露機器存在的問題，分析其原因，認(rèn)真加以解決；抓技術(shù)測試的組織和測試大綱的制定，創(chuàng)造一切條件，保證對巨型機的技術(shù)測試是科學(xué)、嚴(yán)格的；排除薄弱環(huán)節(jié)和隱患，全面提高巨型機的性能指標(biāo)。(圖4)

巨型機考核由用戶考核和國家技術(shù)考核兩部分組成，為了保證785工程高質(zhì)量高標(biāo)準(zhǔn)達到設(shè)計目標(biāo)，在國家考核前，先行組織了用戶技術(shù)考核。1982年6月和9月，785機接受了用戶單位的全系統(tǒng)軟硬件正確性和可靠性考核，為國家考核奠定良好基礎(chǔ)。1983年9月，國防科工委(國防科委于1982年與國防工業(yè)辦公室、軍委科委辦公室合并組成國防科工委)在長沙組織了785機國家技術(shù)鑒定組工作會，完善了技術(shù)鑒定大綱與實施細則，成立了7個考核小組，完成了對同年12月份國家鑒定會的最終準(zhǔn)備。

1.3 研制成果

1982年1月，785工程主機硬件調(diào)試完畢，時任國務(wù)院副總理的張愛萍為“785機”命名為“銀河”，即銀河- I巨型計算機(YH- 1)。1983年12月4日，國家鑒定會在長沙舉行，國防科工委科技委主任張震寰擔(dān)任主任，國防科工委副主任聶力等8人擔(dān)任副主任，中國科學(xué)院計算所曾茂朝所長和高慶獅研究員、核工業(yè)部某院院長鄧稼先、總參謀部某所副所長金怡濂、清華大學(xué)計算機系教授金蘭等23人擔(dān)任委員，對銀河- I系統(tǒng)進行全面嚴(yán)格的技術(shù)檢查和鑒定。12月6日，銀河- I順利通過國家鑒定(圖5)，國家鑒定書確認(rèn)“銀河計算機是中國自行研制的第一臺億次電子計算機系統(tǒng)，系統(tǒng)穩(wěn)定可靠，軟件較為齊全，其主要技術(shù)指標(biāo)均達到和超過了鑒定大綱的要求，具有國內(nèi)先進水平，某些方面達到了國際水平。它的研制成功，填補了國內(nèi)巨型機的空白，標(biāo)志著中國進入了世界上研制巨型機的行列”，“銀河計算機即將成為我國戰(zhàn)略武器研制，航天航空飛行器設(shè)計，國民經(jīng)濟的預(yù)測和決策，能源開發(fā)，天氣預(yù)報，圖像處理，情報分析，以及各種科學(xué)研究的強大的計算工具?！盵10]

銀河- I的研制成功，使我國成為世界上少數(shù)幾個能夠研制巨型計算機的國家之一，美國IEEE計算機學(xué)會出版的《巨型機：設(shè)計與應(yīng)用》中，把中國的銀河- I寫入世界巨型機之列[11]。1984年，銀河- I榮獲國家“特等國防科技成果獎”，研制單位國防科技大學(xué)計算機研究所榮立集體一等功(圖6)，當(dāng)年10月1日，銀河- I模型車在北京天安門前參加了“建國35周年”群眾游行，受到黨和國家領(lǐng)導(dǎo)人的檢閱*司宏偉訪談原長沙工學(xué)院計算機研究所科研辦參謀、銀河- I模型車參加國慶游行親歷者張云龍，2017年4月11日，長沙。。銀河- I總設(shè)計師慈云桂被譽為“中國巨型計算機之父”[12]，1979年被中央軍委任命為國防科技大學(xué)副校長兼電子計算機系(研究所)主任，1980年當(dāng)選中國科學(xué)院技術(shù)科學(xué)部學(xué)部委員，1985年調(diào)任國防科工委科技委常任委員、計算機顧問組組長。

圖5 銀河計算機國家鑒定書檔案原件

圖6 研制單位獲一等功及銀河機獲特等成果獎合影紀(jì)念照片

2 銀河- I的研制創(chuàng)新

一段時期，國內(nèi)計算機研究領(lǐng)域?qū)︺y河- I多多少少有一點看法[13]，認(rèn)為銀河- I“沒有什么實質(zhì)性的創(chuàng)新內(nèi)容，而僅是參考和借鑒國外已有的設(shè)計思想和技術(shù)理念”[14]，是“對克雷- 1的仿制、翻版”([4]，52頁)。筆者通過對銀河- I有關(guān)原始技術(shù)檔案進行研究并與美國克雷- 1巨型機對比分析，澄清一些質(zhì)疑。

2.1 銀河- I的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

銀河- I巨型計算機系統(tǒng)是一個功能分布式復(fù)合多機系統(tǒng)，它由一臺超高速中央處理機和若干臺外圍處理系統(tǒng)組成。

中央處理機是一臺具有超高運算速度、超大存儲容量、功能很強的向量與標(biāo)量通用計算機。它充分運用并行重疊技術(shù)，采用向量雙處理陣列、多通用寄存器、全面流水線的多功能部件結(jié)構(gòu)，具有很強的向量運算和標(biāo)量運算的能力。一個向量運算是在雙陣列運算部件中，同時執(zhí)行兩組數(shù)據(jù)的重疊運算，使每一拍能獲得兩個結(jié)果數(shù)。本機還設(shè)有標(biāo)量運算部件，由于采用了多標(biāo)量功能部件和流水線技術(shù)，標(biāo)量運算的速度也是相當(dāng)高的。[15]

中央處理機包括運算部分、存儲器和輸入輸出快速通道等，結(jié)構(gòu)圖如下(圖7)：

圖7 銀河- I中央處理機結(jié)構(gòu)圖([15]，4頁)

運算部件中設(shè)有寄存器和后援寄存器。運算型指令一般為三地址型，操作數(shù)和結(jié)果地址都指向寄存器。指令控制部件設(shè)有容量為256X16位的指令緩存站，可存放256條短指令或128條長指令。存儲器采用素數(shù)模塊、交叉訪問結(jié)構(gòu)，它有31個存儲模塊，總?cè)萘繛?00萬字。中央處理機有24個輸入輸出通道，用來和外圍機連接，進行程序與數(shù)據(jù)的傳送。中央處理機和外部設(shè)備沒有任何直接聯(lián)系，它通過外圍處理機管理這些設(shè)備，進行輸入/輸出操作。外圍處理機包括2臺用戶處理機、1臺診斷處理機、1臺磁盤處理機和1臺通訊處理機，還有5對通道用于擴充。([15]，5頁)

2.2 銀河- I的研制指導(dǎo)思想、技術(shù)策略與途徑

由慈云桂撰寫的《“七八五”工程銀河億次機研制報告》表明，當(dāng)初“785工程”領(lǐng)導(dǎo)小組確定的巨型機研制指導(dǎo)思想與設(shè)計原則如下：

(1)堅持獨立自主、自力更生、艱苦奮斗、勤儉節(jié)約的方針；

(2)學(xué)習(xí)國內(nèi)外的先進經(jīng)驗，盡量以當(dāng)前國際先進水平為起點，積極采用先進技術(shù)，引進必要的技術(shù)、設(shè)備，洋為中用。從我國實際情況出發(fā)，盡量采用行之有效的、先進成熟的工藝、技術(shù)和元件，把先進性和現(xiàn)實性有機結(jié)合起來，加速完成研制任務(wù)；

(3)堅持質(zhì)量第一、可靠性第一，把“三嚴(yán)”作風(fēng)貫徹到工作的始終；

(4)系統(tǒng)簡潔，維護方便，使用靈活，軟硬結(jié)合，軟硬并舉，使軟硬件系統(tǒng)都具有先進水平；

(5)大搞技術(shù)革新和計算機輔助設(shè)計、生產(chǎn)和測試。[16]

同時確定的巨型機研制具體技術(shù)策略與途徑是：

(1)發(fā)揮自身優(yōu)勢，集中主要力量，高速度、高質(zhì)量地研制億次巨型機系統(tǒng)的關(guān)鍵設(shè)備——高速主機。協(xié)作研制或引進外圍機和外部設(shè)備等；

(2)為了研究、設(shè)計、生產(chǎn)高度結(jié)合，主機生產(chǎn)立足于校內(nèi)，并積極建立實驗和生產(chǎn)基地，攻克技術(shù)、工藝難關(guān)；

(3)發(fā)揚社會主義大協(xié)作精神，組織軟件協(xié)作攻關(guān)，高標(biāo)準(zhǔn)、高質(zhì)量地按時完成各種軟件研制任務(wù)。([16]，4頁)

2.3 銀河- I與克雷- 1的性能比較

克雷- 1(CRAY- 1)是美國克雷研究公司1976年3月研制成功的巨型向量計算機系統(tǒng)，它是一種加工速度很快的數(shù)組處理機，突出特點是流水線和向量處理，每秒運算速度達1億次，是美國第一臺億次巨型計算機。剛推出時，克雷- 1的操作系統(tǒng)不支持任何對話式應(yīng)用，僅限于單道程序設(shè)計的操作系統(tǒng)。除了數(shù)學(xué)子程序座和某些應(yīng)用程序庫以外，連應(yīng)用和數(shù)據(jù)庫管理軟件也沒有。盡管如此，該機仍受到美國政府高度重視和支持，美國武器研究部門使用該機來研制增強安全性能的核彈頭，在美國核武器發(fā)展方面發(fā)揮重要作用。[17]

當(dāng)時，美國為了保持在巨型計算機技術(shù)上的領(lǐng)先優(yōu)勢，對克雷- 1的技術(shù)實施了嚴(yán)格的保護與封鎖，銀河- I研制人員所能夠獲取的公開資料非常之少。[18]

銀河- I與克雷- 1的主要性能指標(biāo)比較如表1[19]：

表1 銀河- I與克雷- 1的主要性能指標(biāo)比較

2.4 銀河- I的技術(shù)突破與工程創(chuàng)新

通過銀河- I原始技術(shù)檔案進行剖析、歸納、總結(jié)，銀河- I有以下八個主要方面的技術(shù)突破與創(chuàng)新。

2.4.1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的創(chuàng)新

對于克雷- 1內(nèi)部結(jié)構(gòu)的技術(shù)奧秘，研制人員無法得知，為了能夠獲得每秒一億次以上的運算速度，銀河- I在主機結(jié)構(gòu)上進行了幾個重大的技術(shù)決策[20]：

(1)首創(chuàng)提出了向量雙陣列部件結(jié)構(gòu)方案，即雙浮點運算部件六條流水線，雙向量部件六條流水線，雙向量寄存器，使得每拍可獲得兩個運算結(jié)果。

(2)首創(chuàng)了多模塊素數(shù)模雙總線交叉訪問存儲系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，減少了訪問沖突的概率，滿足了雙向量陣列運算時對數(shù)據(jù)流量的需求。

(3)設(shè)計了全流水線化功能部件和復(fù)合流水線技術(shù)。全機18個功能部件全是流水線結(jié)構(gòu)，指令控制、數(shù)據(jù)存取，都采用流水線工作方式；且運用復(fù)合流水線技術(shù)，較好地解決了向量指令相關(guān)問題，提高了部件工作的并行度，因而提高了實際運算速度。

(4)設(shè)置了“壓縮還原”型傳送指令和間接地址傳送指令，對一些算法提供了方便，可以大大節(jié)省空間，顯著地加快了運算速度。

2.4.2 硬件設(shè)計的改進

(1)改進了克雷- 1浮點倒數(shù)近似迭代算法，簡化了部件結(jié)構(gòu)。在精度相同的情況下，器材節(jié)省60%，流水線從14站降為6站，縮短了運算起步時間。

(2)在指令流水控制部件中設(shè)置了微命令庫，使控制簡單，節(jié)省了器材。

(3)利用單片存取周期375ns的MOS組件，研制成功周期為400ns、容量為64K的存貯器模塊。

(4)素數(shù)模(模31/模17)雙總線交叉訪問的存貯控制技術(shù)，包括快速地址變換算法及其實現(xiàn)，訪問沖突處理和隊列結(jié)構(gòu)等，保證了高速數(shù)據(jù)流量的實現(xiàn)。

(5)采用微程序控制的雙緩沖盤控接口設(shè)計，使磁盤傳輸速度充分發(fā)揮。

(6)針對外圍機特點，設(shè)計了相應(yīng)的硬件接口。[21]

2.4.3 軟件系統(tǒng)的開發(fā)與突破

首先建立了較完整的銀河機軟件工程化規(guī)范。按照軟件工程化的需要，形成了軟件人員梯隊，按級分工，實行結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計。獨立研制出各種模擬器和調(diào)試、測試等軟件工具，使軟件調(diào)試與硬件研制工作同時進行，大大加速了軟件研制進度。實行了較嚴(yán)格的軟件工程化管理制度，和高質(zhì)量、高標(biāo)準(zhǔn)的考核驗收制度。這些是軟件產(chǎn)品高質(zhì)量、標(biāo)準(zhǔn)化的基礎(chǔ)。[22]

(1)銀河- I操作系統(tǒng)是自主獨立研制的分布式批處理系統(tǒng)，主機可承接128道作業(yè)，其中63道可同時投入運行。允許用戶指定某道作業(yè)為特惠作業(yè)，可優(yōu)先占用各種系統(tǒng)資源。還允許用戶隨時記盤下機或調(diào)盤上機，以利用用戶分段算題。銀河操作系統(tǒng)采用分層模塊化結(jié)構(gòu)程序設(shè)計，各模塊功能相對獨立，接口清晰，可擴充性強，相比克雷- I的操作系統(tǒng)功能更全。

(2)自行研制成功銀河向量高級語言YHFT。根據(jù)銀河巨型機的特點，在國際標(biāo)準(zhǔn)文本(FORTRAN 77)的基礎(chǔ)上擴充了向量運算。采用基本塊優(yōu)化、表達式優(yōu)化和目標(biāo)代碼優(yōu)化等三級優(yōu)化技術(shù)，較好地發(fā)揮了銀河機硬件的效率。YHFT還配有向量識別器，采用新的下標(biāo)追蹤法與傳統(tǒng)的坐標(biāo)法相結(jié)合的向量分析和識別方法，增強了識別功能。全部完成后，它可以識別包含GOTO語句和三種IF語句的DO循環(huán)體，使之也能向量化。

(3)獨立研制了數(shù)學(xué)子程序庫，除包含F(xiàn)ORTRAN全部內(nèi)部函數(shù)外，還包含了各種向量子程序，達80類292個模塊。由于進行了深入的并行算法和并行程序設(shè)計研究，不僅功能、數(shù)量比克雷- 1的多，而且精度、速度都比克雷- 1的高。

(4)自主開發(fā)和擴充了PDP- 11/70機的系統(tǒng)軟件，設(shè)計了與銀河機的通訊接口軟件，并開辟了磁帶數(shù)據(jù)直接進入銀河機主存的通道，大大加速了系統(tǒng)的輸入輸出能力。

2.4.4 維護診斷技術(shù)

在銀河- I的整個研制中，十分重視主機的可維性設(shè)計，并積極采用它機診斷技術(shù)，使銀河機具有較高的可維性和可用性，主要有[23- 24]：

(1)三控部分利用雙陣列部件比較、雙數(shù)據(jù)通路比較、關(guān)鍵控制部件雙套比較、奇偶校驗，進行了全面的可測性布局，硬件只增加5%，大部分故障(包括瞬時故障)都可以及時檢測，并為插件級故障診斷創(chuàng)造了極有利的條件。

(2)主存儲器采用可糾一位錯、檢測多位錯的海明碼校驗系統(tǒng)，大大提高了可靠性，并設(shè)有完整的自檢手段，維護方便。特別是，主存校驗系統(tǒng)的許多重要信息(包括訪問源、體號、體內(nèi)地址和糾錯碼等)均可以由軟件回收，從而保證了存儲體故障的準(zhǔn)確定位。

(3)通過集中式診斷處理部件，在硬件結(jié)構(gòu)基本不變的情況下，可以從診斷維護機向銀河主機掃入掃出各種控制信息(包括時鐘控制)，回收所有硬校驗信息，為它機診斷和自動調(diào)機提供了有效手段。

(4)自主建立了部件級、插件級、組件級三級診斷系統(tǒng)，診斷速度快，定位準(zhǔn)確，使用方便。主機插件級診斷可以對絕大部分固定性邏輯故障隔離到三塊插件以內(nèi)，大大縮短了銀河機的維修時間。

(5)開發(fā)了各種故障診斷生成軟件，如面向診斷的硬件描述語言DDL- D及其翻譯器，隨機碼生成技術(shù)，測試碼生成算法，邏輯故障模擬算法和權(quán)“3”壓縮映象故障字典等，有效地解決了復(fù)雜功能部件和邏輯插件的測試生成問題。

(6)研制了自動插件測試臺、插件雙比測試臺、存儲插件測試臺等多種插件測試設(shè)備，給維機帶來了方便。

2.4.5 高密度組裝工藝

為了保證主機在20mc主頻下穩(wěn)定工作，獲得盡可能高的運算速度，銀河機采用了高密度組裝工藝，即采用階梯式圓弧狀柱體機柜結(jié)構(gòu)。([1]，122頁)縮短了走線距離；采用高精度、高密度、高可靠性的插件印制板和印制底板及其貼模反鍍法生產(chǎn)工藝[25]；采用高密度錫焊底板組裝和繞接工藝，印制線、雙扭線、三扭線混合傳輸線結(jié)構(gòu)，獲得良好的信號傳輸性能；采用加固大插件結(jié)構(gòu)和插件平插方式等，使得結(jié)構(gòu)美觀大方，電性能良好，維護使用方便。([15]，42頁)

2.4.6 高效通風(fēng)散熱系統(tǒng)

克雷- 1的散熱采用高級的液冷技術(shù)，而在當(dāng)時的條件下中國技術(shù)上達不到。銀河- I采用風(fēng)冷技術(shù)，為解決高密度組裝帶來的散熱問題，在理論分析的基礎(chǔ)上，通過大量實驗，研制了平行短風(fēng)路均勻送風(fēng)的風(fēng)冷散熱系統(tǒng)，進出口風(fēng)溫之差小于7攝氏度，使得主機內(nèi)各組件管殼上表面溫度小于58攝氏度，溫差小于25攝氏度，提高了系統(tǒng)的抗干擾能力，增加可靠性，延長組件壽命。([15]，43頁)

2.4.7 計算機輔助設(shè)計、生產(chǎn)、測試和調(diào)試

(1)開發(fā)了自動、半自動印制板布線軟件，作為插件、底板工程化設(shè)計的有效輔助手段。

(2)研制了光點掃描照像控制機，自動鉆床控制機和快速導(dǎo)通測試儀等自動、半自動生產(chǎn)和測試中的關(guān)鍵工藝設(shè)備，解決了高精度、高密度多層印制板生產(chǎn)和測試中的關(guān)鍵工藝，對保證生產(chǎn)進度和質(zhì)量起了重大作用。

(3)在設(shè)計過程中廣泛采用了模擬技術(shù)，驗證了系統(tǒng)設(shè)計、邏輯設(shè)計、硬件算法和微程序庫等，保證了各種設(shè)計的正確性，有效地縮短了研制周期。

(4)在硬件研制的同時，在PDP- 11/70機上研制了工具匯編和具有性能分析功能的交互式模擬器，使得銀河機軟件調(diào)試工作的起步時間提前了一年半，并節(jié)約了大量銀河- I主機機時，大大加快了軟件研制進度，有效地進行軟件性能測試，提高了軟件的質(zhì)量。

(5)銀河機主機調(diào)試中，改革了調(diào)機方法，采用微型機調(diào)試，不但能迅速而嚴(yán)格地檢查各部分功能，且能將錯誤現(xiàn)場打印出來，便于分析研究，也易于在調(diào)試過程中實施頻率拉偏和電壓拉偏實驗。在軟硬件系統(tǒng)調(diào)試中，研制了軟硬件調(diào)試工具，利用PDP- 11/70機進行交互式調(diào)機，擺脫了傳統(tǒng)的利用控制面板調(diào)試方法，實現(xiàn)了調(diào)機自動化，提高了調(diào)機質(zhì)量，加快了調(diào)機進度。([16]，11頁)

2.4.8 低壓大電流不穩(wěn)壓直流供電技術(shù)

低壓大電流供電在計算機系統(tǒng)中是一個突出問題，特別是采用電流較大的ECL電路以及高密度組裝，使電流密度急劇加大。銀河主機電流電源電壓僅為-5.2V和-2V，而所需電流則各近3000安培。若用傳統(tǒng)的直流穩(wěn)壓電源，其體積可能比主機柜還要大得多，且效率低，不可靠。技術(shù)人員解決了六相一十二相大功率低壓變壓器工藝，與并行饋電等關(guān)鍵問題。[26]

首次在我國計算機上采用交流穩(wěn)壓、整流濾波的并行電源饋電系統(tǒng)，效率高，可靠性高，且全機各點壓差小，提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性與可靠性。([6]，245頁)

3 銀河- I的研制啟示

銀河- I是我國“大科學(xué)工程”的成功案例之一，其研制的經(jīng)驗、教訓(xùn)、啟示具有一定現(xiàn)實意義。

3.1 銀河- I研制的經(jīng)驗與不足

在銀河- I研制過程中，慈云桂帶領(lǐng)團隊長期跟蹤國際計算機前沿工作，一直勇于創(chuàng)新，為今后不斷研發(fā)新的、更高性能的計算機，積累了攻關(guān)和研發(fā)方面的寶貴經(jīng)驗?！丁捌甙宋濉惫こ蹄y河億次機研制報告》中記敘如下：

(1)提供了強有力的計算工具，已經(jīng)為一些單位原來無法計算的大型課題計算出較滿意的結(jié)果。

(2)形成了一支研制超高性能計算機的隊伍，這是一支從教授到工人、從總設(shè)計師到程序員實驗員的具有層次結(jié)構(gòu)的隊伍，在銀河機研制過程中，鍛煉了思想作風(fēng)，提高了理論水平和實踐能力。

(3)建成了一條符合我國國情的半自動化巨型機生產(chǎn)線，摸索出一套切實可行的生產(chǎn)工藝和生產(chǎn)管理制度。

(4)帶動了我所計算機輔助設(shè)計、生產(chǎn)、測試和調(diào)試的理論研究和工程實踐，不少成果和設(shè)備正在發(fā)揮重要作用。

(5)實踐了軟件工程化，進行了結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計，積累了一套研制大型計算機工程的科學(xué)管理方法。

(6)促進了大學(xué)本科生、碩士生和博士生的教學(xué)，豐富了教學(xué)內(nèi)容，提高了教學(xué)質(zhì)量，取得了一批較高質(zhì)量的畢業(yè)論文，形成了培養(yǎng)博士和碩士生的、教學(xué)和科研相結(jié)合的基地。

(7)在全國范圍內(nèi)形成了一支并行算法和并行程序設(shè)計的科研隊伍，他們所做的一些研究工作，填補了國內(nèi)空白。

(8)積累了大批資料，包括國內(nèi)外有關(guān)大型機、巨型機方面的最新資料，以及在銀河機研制過程中我們和協(xié)作單位編寫的大批技術(shù)資料和教材。([16]，12～13頁)

客觀地說，銀河- I雖然研制成功并順利通過國家鑒定，取得巨大成就，但在當(dāng)時條件下難免仍有不足之處。例如，并行算法和并行程序設(shè)計的研究不夠；銀河機局部網(wǎng)系統(tǒng)的研究與建設(shè)還沒有及時跟上；繪圖軟件沒有同步開發(fā)，以致未能滿足部分大型用戶上機的急需；與用戶結(jié)合的科學(xué)庫、數(shù)據(jù)庫和專用程序包少，導(dǎo)致某些有戶單位本身應(yīng)用程序在銀河- I上的向量計算效率存在一時的困難；應(yīng)用范圍和用戶單位沒有進一步拓展，等等。[27- 29]這些都為之后不斷改進和提高銀河機的性能、實現(xiàn)銀河機系統(tǒng)的系列化提供了有益的經(jīng)驗教訓(xùn)。

3.2 銀河- I研制的幾點啟示

3.2.1 國家戰(zhàn)略支持

銀河- I當(dāng)時是粉碎“四人幫”之后，在鄧小平同志親切關(guān)懷下上馬的，是在落實黨的一系列正確方針的過程中研制的。在小平同志將巨型機研制任務(wù)下達后，國防科委張愛萍主任十分重視，一面深入傳達中央軍委精神，一面組織了由張震寰副主任掛帥的領(lǐng)導(dǎo)班子，從上到下統(tǒng)籌技術(shù)力量投入到巨型機研制中。銀河工程相關(guān)工作一直得到黨、國家、軍隊高層領(lǐng)導(dǎo)重視，在人力、財力和物力等各方面都得到了大力支持。

銀河- I研制過程中，鄧小平多次向張愛萍詢問研制情況，王震、方毅、耿飚、王首道、錢學(xué)森、洪學(xué)智等領(lǐng)導(dǎo)親臨現(xiàn)場視察指導(dǎo)。北京和長沙間建立了“指揮熱線”，下邊的問題“不過夜”反映給北京，對研制工作實施強有力的領(lǐng)導(dǎo)和保障。國防科技大學(xué)黨委把巨型機研制作為首要任務(wù)來抓，組織了以副校長張文峰、慈云桂(兼總設(shè)計師)和副政委董啟強為成員的785工程領(lǐng)導(dǎo)小組，下設(shè)785工程辦公室，蘇克任主任，加強對整個研制任務(wù)的具體領(lǐng)導(dǎo)。[29]同時組成校、所、室和專業(yè)組的一整套指揮系統(tǒng)，定期召開聯(lián)合會議，及時解決各種問題，從而使銀河- I工程任務(wù)得以高速度、高質(zhì)量、高效率地完成。

3.2.2 原始創(chuàng)新與集成創(chuàng)新相結(jié)合

銀河- I研制之初，研制團隊就確定了走一條自力更生、學(xué)習(xí)與獨創(chuàng)相結(jié)合，起點跟得上當(dāng)時國際水平的新路子。

總體方案上，敢于瞄準(zhǔn)當(dāng)時國際上性能最高的巨型計算機克雷- 1，借鑒成功的設(shè)計思想和先進技術(shù)，使銀河- I研制“既是高起點又減少風(fēng)險、少走彎路”，同時“結(jié)合實際情況，揚長避短，創(chuàng)造性地提出了我們自己的巨型機體系結(jié)構(gòu)”，有些技術(shù)，“如用雙向量部件配以雙流水線主存來提高一倍向量運算速度等，都有我們自己的創(chuàng)新?！盵30]

軟件方面，當(dāng)時我國與國際上差距很大。銀河- I參研人員在學(xué)習(xí)國際先進技術(shù)的基礎(chǔ)上，自主完成了難度極大的億次巨型機操作系統(tǒng)、編譯系統(tǒng)、應(yīng)用軟件和I/O軟件等的研制，“還首次研究與開發(fā)了億次巨型機的模擬系統(tǒng)，它能夠模擬硬件方案與結(jié)構(gòu)的正確性和有效性、應(yīng)用軟件的運行效率等，有力支持了整個系統(tǒng)的研究開發(fā)和高效使用”。[31]

設(shè)備器材方面，銀河- I科研團隊進行了全國范圍的走訪調(diào)查，對原材料、元器件和外圍機、外部設(shè)備的生產(chǎn)與質(zhì)量情況有了深入了解，發(fā)現(xiàn)“當(dāng)時國內(nèi)的元器件，特別是高速電路技術(shù)上、工藝上還沒有完全過關(guān)，有些關(guān)鍵性的原材料，如生產(chǎn)多層印制板的覆銅板，難以保證工程質(zhì)量的要求，加工外圍機和外部設(shè)備在國內(nèi)落實也存在不少困難”，最后下決心并經(jīng)國防科工委批準(zhǔn)，充分利用改革開放條件，在器材和設(shè)備上，“采用兩條腿走路的方針，凡國內(nèi)已經(jīng)生產(chǎn)，而且質(zhì)量過關(guān)的，堅決采用國內(nèi)的產(chǎn)品；凡國內(nèi)沒有或是不能保證質(zhì)量的，則暫時從外國引進?！盵32]事實證明，這樣做既為整個工程爭取了時間，節(jié)約了研制經(jīng)費，又保證了銀河- I整個系統(tǒng)性能的高水平。值得指出的是，“考慮到工程的周期與成本，購買非核心部件是國際計算機工程領(lǐng)域的慣例，美國克雷- 1的大量部件甚至外圍機等都是購買的?！?[4]，53頁)

3.2.3 “集中力量干大事”的科研攻關(guān)精神

銀河- I研制之前，參研人員只有研制百萬次機(151機)的經(jīng)驗?？邕^千萬次級，直奔億次級，技術(shù)難度和艱巨性可想而知。特別是當(dāng)了解到有關(guān)部門購買國外計算機所附加的苛刻條件(當(dāng)時國家某部進口一臺四百萬次的計算機用于科學(xué)計算，還被出口方要求必須為這臺機器修建六面不透明的建筑墻作為“安全區(qū)”，只允許外國專家進入，中國人在自己的土地上都無權(quán)進入[33])時，科研人員深感責(zé)任重大。當(dāng)時慈云桂教授已年過花甲，但面對困難不退縮，既當(dāng)指揮員，又當(dāng)戰(zhàn)斗員，率領(lǐng)團隊集智攻關(guān)，成功研制出銀河- I，成為中國人的“爭氣機”[34]。

銀河- I規(guī)模龐大，涉及面廣，這就要求研制人員必須緊密團結(jié)，齊心協(xié)力。比如在研究系統(tǒng)總體方案、各分系統(tǒng)之間的接口關(guān)系以及技術(shù)難點等方面，總是發(fā)揚民主，由技術(shù)骨干集體討論，使重大問題得到突破，并保證了各部分之間的協(xié)調(diào)配合。又如，在研制中碰到關(guān)鍵問題，就隨時召集有關(guān)人員到現(xiàn)場看現(xiàn)象、找原因，群策群力，集智攻關(guān)。[35]

銀河- I研制過程中，清華大學(xué)、武漢大學(xué)、復(fù)旦大學(xué)、湖南大學(xué)、湖南師范學(xué)院、湘潭大學(xué)、核工業(yè)某所、西南計算中心、航天工業(yè)部某所、某院計算站、石油部物探局、冶金部鞍山鋼鐵研究所、國防科大校內(nèi)的二系、七系、實驗工廠和印制廠等單位都直接參加了銀河機的研制任務(wù)。廣州機床研究所、北京半導(dǎo)體器件一廠、北京無線電元件二廠、衡陽晶體管廠等，為銀河機研制提供了關(guān)鍵設(shè)備和器材。國防科大校內(nèi)的二、三、四、七系，航天部某基地，科工委某基地等單位為銀河機研制支援了人力。中科院計算所、電子部某所、總參某所等兄弟單位都給予技術(shù)上的大力支持。多家協(xié)作單位給予大力支援，為億次機的研制成功做出了積極貢獻。[36]

銀河- I系統(tǒng)復(fù)雜，要求體積小、可靠性和穩(wěn)定性高，這對設(shè)計、生產(chǎn)和工藝都提出了特殊要求。當(dāng)時沒有高精度的自動化設(shè)備，為了確保生產(chǎn)進度和質(zhì)量，在爭取引進有關(guān)設(shè)備的同時，主要靠參研人員和技術(shù)工人們的智慧和責(zé)任心，團結(jié)合作，奮勇攻關(guān)，自主研發(fā)。如印制板照相設(shè)備、印制板自動打孔設(shè)備、印制板導(dǎo)通自動測試儀、器件測試與老化設(shè)備、例行試驗設(shè)備以及插件測試設(shè)備等，都靠研究室和工廠密切配合自行研制生產(chǎn)。再如，全機數(shù)以十萬計的元器件都經(jīng)過嚴(yán)格的老化測試和篩選，上百塊多層印制板和底板，每塊約有五千個金屬化孔，100%經(jīng)過孔壁電阻測試，全機二百三十多萬個焊點無一漏焊、虛焊和掛錫。[37]

銀河- I全體研制人員頑強拼搏，在“研制時間一天不能多，運算速度一次不能少”的要求下，奮戰(zhàn)5年，提前完成了研制任務(wù)。經(jīng)過半年多的嚴(yán)格測試、考核、試算和驗收，系統(tǒng)達到并超過預(yù)定性能指標(biāo)，而研制經(jīng)費只用了原先計劃的1/5。([6]，238頁)

3.2.4 堅持為國防建設(shè)和國民經(jīng)濟服務(wù)

銀河- I巨型機共生產(chǎn)3臺，1臺留在長沙國防科大計算機研究所服務(wù)國防建設(shè)，1臺在河北涿縣石油部物探局研究院作為“銀河地震數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)”的主機，1臺在四川綿陽作為西南計算中心主機。

長沙的銀河- I巨型機，自運行以來，長期穩(wěn)定可靠，故障率極低，每年平均交機率都在95%以上，為漢江油田開發(fā)三維石油地震處理軟件等國民經(jīng)濟建設(shè)和軍事應(yīng)用創(chuàng)造了難以估量的效益。([1]，123頁)

涿縣的銀河- I地震數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)主機，針對地震數(shù)據(jù)處理中數(shù)據(jù)量大、人工干預(yù)多、多用戶同時作業(yè)、各種處理模塊運算量差異大等特點，采取一系列重大技術(shù)舉措，改進了操作系統(tǒng)和編譯系統(tǒng)，新增兩臺前端機和研制了相應(yīng)的軟硬件接口，研制了一整套地震應(yīng)用軟件等，為我國石油勘探開發(fā)提供了強有力的手段，投入運行以來，穩(wěn)定可靠，為石油地震數(shù)據(jù)處理精加工，為油藏模型建立、分析做了大量工作。[38]

綿陽的銀河- I，配有兩臺銀河超級小型機作前端機，多年來穩(wěn)定可靠，交機率達92%以上，每年提供8000多機時，為工程物理科學(xué)計算以及航空、航天技術(shù)的課題計算等做出了巨大貢獻。[39]

3.3 銀河- I研制的后續(xù)影響

銀河- I億次巨型計算機的研制成功，不僅結(jié)束了我國沒有巨型機的歷史，實現(xiàn)了“零的突破”，打破了西方禁運和封鎖，增強了國防實力，更對我國巨型機事業(yè)的發(fā)展產(chǎn)生積極而深遠的影響。

一是堅定了走中國特色自主創(chuàng)新的技術(shù)路線的信心。搞自主創(chuàng)新不等于保守封閉，恰恰需要站在世界前沿，利用最先進的技術(shù)思想開闊視野，增強創(chuàng)新能力。銀河- I的研制成功，靠的正是這種與時俱進的理念和自主創(chuàng)新的智慧。此后“銀河- Ⅱ”、“銀河- Ⅲ”等銀河系列巨型計算機的研制，完成了從大規(guī)模并行體系結(jié)構(gòu)的實現(xiàn)，到可擴展共享存儲并行體系結(jié)構(gòu)的跨越，各代系統(tǒng)總體上都達到了當(dāng)時的國際先進水平，而且有多項技術(shù)創(chuàng)新處于國際領(lǐng)先水平(圖8)；而新世紀(jì)新階段研制成功的“天河一號”、“天河二號”超級計算機，先后在國際超級計算機TOP500排行榜上奪冠，推動中國巨型機研制技術(shù)躍上“世界之巔”。

圖8 “銀河- Ⅱ”、“銀河- Ⅲ”等銀河系列巨型計算機真機陳列

二是鍛煉了一支勇于進取、能打硬仗的科研隊伍。銀河- I的研制隊伍中，相繼涌現(xiàn)了中國科學(xué)院學(xué)部委員1人(慈云桂)、中國科學(xué)院院士2人(周興銘、楊學(xué)軍)，中國工程院院士4人(陳火旺、盧錫城、宋君強、廖湘科)。團隊先后獲得特等國防科技成果獎1項，國家科技進步一等獎6項，國家發(fā)明二等獎1項，軍隊和部委科技進步一等獎70余項，被中央軍委授予“科技攻關(guān)先鋒”榮譽稱號。

三是形成了以“胸懷祖國、團結(jié)協(xié)作、志在高峰、奮勇拼搏”為內(nèi)容的“銀河精神”。這十六字“銀河精神”是該團隊自受領(lǐng)銀河- I億次巨型計算機研制任務(wù)以來，在長期的銀河工程科研實踐中自覺形成的，成為他們凝聚隊伍、發(fā)展事業(yè)的“精神圭臬”。1991年12月，在我國首臺十億次巨型機銀河- Ⅱ即將研制成功之際，國防科技大學(xué)計算機系召開第四次黨代會，正式把“銀河精神”確定下來。[40]2006年，解放軍原總政治部將“銀河精神”與“兩彈一星精神”等43種革命精神一起，收入《革命精神光耀千秋》思想政治教材下發(fā)全軍學(xué)習(xí)。

1 國防科大校史編審委員會. 國防科大計算機系兼研究所史(1956～1993)[M]. 內(nèi)部印制. 116.

2 清華大學(xué)校史研究室. 清華人物志第四輯[M]. 北京: 清華大學(xué)出版社, 1996. 268～269.

3 趙陽輝, 吳迪. 銀河億次巨型計算機工程組織管理研究[J]. 科學(xué)管理研究, 2010,(3): 9.

4 趙陽輝. 銀河億次巨型計算機創(chuàng)新性研究——以工程本質(zhì)、決策及文化為中心[J]. 工程哲學(xué), 2012,(7): 54.

5 鄧副主席在聽取計算機問題匯報時的指示[R]. 長沙: 國防科技大學(xué)計算機學(xué)院檔案室, ZYJ- 1- 1- 5.

6 胡守仁. 計算機技術(shù)發(fā)展史(二)[M]. 長沙: 國防科技大學(xué)出版社, 2016. 238.

7 周興銘, 口述. 趙陽輝, 訪問整理. 慈云桂與中國銀河機研究群體的發(fā)展歷程[J]. 中國科技史雜志, 2005,(1): 43～44.

8 銀河- I有關(guān)軟硬件設(shè)計資料(卷1)[R]. 長沙: 國防科技大學(xué)計算機學(xué)院檔案室, KTYH- I013.

9 銀河- I有關(guān)軟硬件設(shè)計資料(卷2)[R]. 長沙: 國防科技大學(xué)計算機學(xué)院檔案室, KTYH- I014.

10 銀河計算機國家鑒定書[R]. 長沙: 國防科大計算機學(xué)院檔案室, KTYH- I001/1.

11Tutorialsupercomputers:designandapplications[M]. IEEE Computer Society Press, Order from IEEE Computer Society, 1984. 325～330.

12 雷勇. 慈云桂傳[M]. 長沙: 國防科技大學(xué)出版社, 2017. 318.

13 劉益東, 李根群. 中國計算機產(chǎn)業(yè)發(fā)展之研究[M]. 濟南: 山東教育出版社, 2006. 114.

14 吳迪. 工程哲學(xué)視角下的銀河億次巨型機案例研究[D]. 長沙: 國防科技大學(xué), 2010. 47.

15 慈云桂, 胡守仁. 785型計算機總體設(shè)計[J]. 計算機工程與科學(xué), 1980,(4): 3～4.

16 慈云桂. “七八五”工程銀河億次機研制報告[R]. 長沙: 國防科大計算機學(xué)院檔案室, KTYH- I001/06.

17 陳元興, 周興銘, 張德芳, 等. 克雷- 1巨型計算機系統(tǒng)綜述[R]. 國防科大計算機學(xué)院檔案室, KTYH- I012/6.

18 有關(guān)克雷- 1資料[R]. 國防科大計算機學(xué)院檔案室, KTYH- I011.

19 Cray- 1 Computer System_Hardware Reference Manual 2240004[R]. 國防科大計算機學(xué)院檔案室, KTYH- I012/1.

20 785工程軟硬件設(shè)計系統(tǒng)方案[R]. 國防科技大學(xué)計算機學(xué)院檔案室, KTYH- I013/1.

21 銀河- Ⅰ有關(guān)硬件設(shè)計資料(卷2)[R]. 長沙: 國防科技大學(xué)計算機學(xué)院檔案室, KTYH- I017.

22 銀河- Ⅰ有關(guān)軟件設(shè)計資料[R]. 長沙: 國防科技大學(xué)計算機學(xué)院檔案室, KTYH- I015.

23 785計算機診斷系統(tǒng)[R]. 長沙: 國防科技大學(xué)計算機學(xué)院檔案室, KTYH- I020/6.

24 銀河- Ⅰ有關(guān)插件測試臺資料[R]. 長沙: 國防科技大學(xué)計算機學(xué)院檔案室, KTYH- I021.

25 用于貼膜反鍍法的金屬化孔工藝[R]. 長沙: 國防科技大學(xué)計算機學(xué)院檔案室, KTYH- I019/4.

26 銀河- Ⅰ存儲器和電源部份的資料[R]. 長沙: 國防科技大學(xué)計算機學(xué)院檔案室, KTYH- I022.

27 銀河- Ⅰ國家鑒定會材料[R]. 長沙: 國防科技大學(xué)計算機學(xué)院檔案室, KTYH- I001.

28 銀河- Ⅰ軟件用戶資料[R]. 長沙: 國防科技大學(xué)計算機學(xué)院檔案室, KTYH- I002.

29 銀河- Ⅰ硬件用戶資料(卷1)[R]. 長沙: 國防科技大學(xué)計算機學(xué)院檔案室, KTYH- I006.

30 陳福接. 銀河的光輝[C]// 紀(jì)念“銀河- I”研制成功二十周年文集. 內(nèi)部印制. 14.

31 胡守仁. 紀(jì)念銀河巨型計算機研制成功20周年[C]//“銀河- I”研制成功二十周年文集. 內(nèi)部印制. 58.

32 蘇克. 銀河億次機誕生記[C]//“銀河- I”研制成功二十周年文集. 內(nèi)部印制. 39.

33 劉世恩, 劉鳳健. 銀河魂[M]. 北京: 軍事科學(xué)出版社, 2003. 57～58.

34 湖南省科學(xué)技術(shù)協(xié)會. 老驥伏櫪[M]. 長沙: 湖南科學(xué)技術(shù)出版社, 1990. 226.

35 宋麗芳. 銀河妙算功千秋——訪國防科大計算機學(xué)院教授周興銘[N]. 中國航天報, 2004- 04- 07: 2.

36 張文峰. 憶銀河- I億次巨型計算機研制成功[C]//“銀河- I”研制成功二十周年文集. 內(nèi)部印制. 9～10.

37 姚慶模, 江郁文. 銀河- I生產(chǎn)回憶[C]//“銀河- I”研制成功二十周年文集. 內(nèi)部印制. 150.

38 銀河- Ⅰ硬件用戶資料(卷2)[R]. 國防科技大學(xué)計算機學(xué)院檔案室, KTYH- I007.

39 銀河- Ⅰ硬件用戶資料(卷3)[R]. 國防科技大學(xué)計算機學(xué)院檔案室, KTYH- I008.

40 劉世恩. 銀河精神的形成與傳揚[M]. 長沙: 國防科技大學(xué)出版社, 2009. 186～187.