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主题:【文摘】中国计算机事业回顾-左克 -- bshu

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家园 中国计算机事业的拓荒史 2

我国第一个计算机系统结构设计小组是1957年在中科院计算所成立的。20世纪50至70年代,它承担了中科院计算所代表性的计算机(119、109乙、 109丙、757、717等)的系统结构设计任务。成员是根据当时苏联计算机领军人——前苏联科学院院士列贝捷夫的建议,由年轻的数学专业毕业生组成。第一任小组负责人是国际网络权威闵乃大教授。第一个正式设计任务是1958年5月国防部门的导弹防御系统计算机系统结构设计,设计工作由北大张世龙和第二任小组负责人余承宣加上六名数学专业毕业的大学生,其中周巢尘、沈绪榜等三名前后从不同领域(软件、航天、系统结构)、不同单位被选为中科院院士。

20 世纪60年代,中国编译系统的带头人当时都是年轻人,有总参的杨奇、计算所的董韫美和仲萃豪、南京大学的徐家福、国防科技大学的陈火旺;操作系统的带头人当时也都是年轻人,有北京大学的杨芙清、南京大学大孙仲秀。软件正确性设计(容易推广到硬件正确性设计)是近20多年国际上所十分关注的具有巨大经济效益、社会效益和理论价值的重大问题,我国领军人何积丰院士、周巢尘院士已经是国际上知名的佼佼者。

众多的计算机应用和应用软件学术带头人,例如王选的有重大经济效益和社会效益的彩色排版系统等等,因为篇幅和作者知识面的限制,都没有谈及。

依靠进口元器件的利与弊

20世纪70年代后期开始研制的计算机,几乎全部都使用进口元器件、进口部件。

由于超大规模集成电路迅速发展,数千万甚至上亿个晶体管逐渐能够集成在一个芯片上。20世纪80年代及其之后得到迅速发展的计算机只有普通个人使用的微机 (PC机)及超强的微机,后者可以构成服务器或者并行处理的高性能计算机。其他各式各样的计算机(包括超级中小型计算机在内)由于性能价格比无法与微机竞争就自然逐渐消失了。国际上没有及时调整战略的计算机公司,如CDC公司、王安公司等都纷纷倒闭了。虽然如此,国内在这段过渡时期为了满足用户需求而研制的各种机型都是有贡献的。例如张修领衔研制的KJ8920,为用户提供优质服务方面十分突出。

国内最早意识到这个趋势而率先转向微机研究的突出的带头人有倪光南、韩承德等。

国内高性能计算机有慈云桂、卢锡城、周兴铭、王怀民领导的银河系列,张效祥、金怡濂、陈左宁领导的神州系列,李国杰、孙凝晖领导的曙光系列,祝明发领导的联想深腾系列。国内PC机有联想系列、长城系列、方正系列、同方系列等等,其学术代表性带头人是倪光南,产业代表性的领军人是柳传志。

计算机产业是一个产业链。软件发展依赖于整机和应用需求的发展,整机的发展依赖于芯片、部件及需求的发展,芯片的发展依赖于“集成电路生产线大三角形”的发展,这里集成电路生产线大三角形是指集成电路生产线的三大部分,即大底座、中间层和顶层。大底座(价值十多亿美元集成电路制造工艺生产线)是从拉单晶硅,到光刻——扩散——掺杂,到最后的封装,这相当于过去林兰英、王守武、王守觉和徐元森等领导中科院半导体所、上海冶金所的研究工作;中间层是各种高速低功耗电路设计,这相当于过去中科院计算所电路设计组蒋士騛、沈亚城等所进行的研究工作(20世纪70年代沈亚城所进行的高速低功耗ECL电路设计,直到到半导体所做成芯片才算完成);顶层是硅编译等等软件,这部分工作过去是计算所使用小规模集成电路时把逻辑设计图变成为工程布线图的手工工作,加上半导体所制造小规模集成电路各种掩模板所需的手工工作。在超大规模集成电路的情况下,从复杂性、可靠性角度,手工是绝对不可能完成的,需要依靠硅编译来自动完成。

在允许部分进口的环境下,一个产业链如果要求全部国产化,会造成一环落后引发产业链后续部分全部落后的情况。使用进口元器件、进口部件使得各种类型的整机,进而到软件和应用,都能在国际先进基础上得到发展。从市场经济的角度,这无疑是正确的。但是,当国内所研制的计算机都转向使用进口元器件、进口部件时,结果是:一方面,中国的高性能计算机和PC机的发展依赖于进口元器件和进口部件的水平;另一方面,中国的集成电路研制力量由于缺少巨大的经济支持,都转向非计算机用的其他难度小的方向。不仅全部国产化的亿次高性能巨型机中止了研制,而且真正完全自主的国产计算机集成电路研制工作也中断,至今也没有恢复,甚至没有任何恢复的迹象。这两方面都对国家安全十分不利。实际上,“集成电路生产线大三角形”依靠进口的集成电路生产线就等于依赖外国集成电路生产线水平和外国政府批准向中国出口的集成电路生产线的水平。引进不可能最先进,而且在有不正常情况时引进必然中断。引进的生产线的备份件也不能得到更新。

“中国芯”的崛起与不足

21世纪以来,李德磊的方舟、胡伟武负责的龙芯以及多思、国安等“中国芯”不断涌现,计算机产业链国产化又前进了一大步。

当前或者未来将出现的众多的“中国芯”的共同点,都是“集成电路生产线大三角形”的一个应用,也就是说,其水平仍然是依赖于外国集成电路生产线水平和外国政府批准向中国出口的集成电路生产线的水平,仍然受制于人。众多不同的“中国芯”的重要差别是在系统结构设计或高速低功耗电路等的设计上,有没有重大创新、重大突破。没有明显创新的,国外学者称它们为相当于“大学生课程设计”水平。在系统结构设计或高速低功耗电路上的重大创新能力取决于研究人员的知识结构和水平。

尽管能设计“中国芯”的人或公司越来越多,但是能设计“中国集成电路生产线大三角形”的人,如果不采取措施,不仅目前没有,恐怕不远的将来仍然是空白。

如果中国不能制造中国的“集成电路生产线大三角形”,那么无论有多少种“中国芯”,中国的高性能计算机和PC机的发展水平就必然还是取决于美国“集成电路生产线大三角形”的发展水平及美国政府允许向中国出口的水平。

现实的道路是通过引进、消化、吸收与独立研究相结合。建立完全自主的“集成电路生产线大三角”应该是国家急需解决的重点中的重点。

早在1965年,半导体所王守觉就开始研制从逻辑图到掩模板的自动形成系统“图形发生器”,这项研究比美国还早,由于“文革”破坏而中断了三年,1971年初研制成功,反而比美国已晚了一年多。以上历史说明,中国人的独立研究能力也是不可忽视的。

如何既能使产业链的各个环节的发展都能建立在国际最高水平上的发展,又能确保国家安全,这不仅仅是一个计算机产业链的问题,应该是许多产业链共同存在的问题。这是决策者急需处理的政策问题。

结束语

中国半个世纪电子数字计算机事业的领路人是在两位共和国功勋科学家华罗庚和钱三强关注下的一个群体。这个群体在50年前是十多名从相邻领域转过来的 30~40多岁的中青年带头人和五六十名受专业教育的20多岁的青年骨干,还有一二十名当时尚未出世的后起之秀。本文列举的只是这个群体中的一小部分。

高庆狮

1957 年毕业于北京大学数学力学系,之后到中科院计算技术研究所计算机系统结构组从事研究与设计工作。1980年当选为中国科学院院士(学部委员)。曾任第五届、第六届全国人民代表大会代表。从事研究领域:计算机系统结构、巨型计算机、并行算法、人类智能及其模拟和应用、机器翻译等。在国内外一级学报及国外国际会议等发表过70多篇学术论文,其中第一作者约50篇。此外还有30多篇有关重大工程的论证报告。近几年来已经申请六项发明专利。1978年被评为全国科学大会先进工作者,1984年被国家科委授予第一批有突出贡献专家称号。现任北京科技大学教授,中国科学院计算技术研究所终身研究员

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