方舟編譯器倪光南
『壹』 誰知道計算機的應用對管理學的貢獻
中國計算50年
——中國數字電子計算機的創業歷程及領路人
■ 中國科學院院士、北京科技大學教授 高慶獅
編者按: 一轉眼,中國的計算機事業已經走過了50個春秋。在《計算機世界》紀念中國計算機事業發展50年的過程中,我們看到,在這50年裡,有太多激動人心的創舉出現,也有太多令人黯然的無奈穿過。
幾代大師為了中國計算機事業的發展鞠躬盡瘁,更多人為了中國計算機產業的前行奮發圖強。為此,我們特邀中國科學院院士、北京科技大學教授、中國科學院計算技術研究所終身研究員高慶獅撰寫此文,以紀念過往、慶祝成就,同時也警醒現狀、激勵未來。
50年風雨之後,為了尋求ICT的融合和計算領域的更大發展,中國正在積極醞釀更好的政策環境。2006年8月29日,全國信息產業科技創新會議在京召開。
自從1946年,世界上第一台數字電子計算機在美國誕生,與計算機最鄰近領域的數學和物理界的共和國泰斗、世界數學大師華羅庚教授和中國原子能事業的奠基人錢三強教授,十分關注這一新技術如何在國內發展。
中國誕生計算機
從1951年起,國內外和計算機領域相近的其他領域人才,尤其是從國外回來的教授、工程師和博士,不斷轉入到該行業中。他們當中的很多人,都在華羅庚領導的中科院數學所和錢三強領導的中科院物理所里,其中包括國際電路網路權威閔乃大教授、在美國公司有多年實踐經驗的范新弼博士、在丹麥公司有多年實踐經驗的吳幾康工程師,以及從英國留學回來的夏培肅博士和從美國留學回來的蔣士飛博士。
他們積極推動,把發展計算機列入12年發展規劃。
1956年3月,由閔乃大教授、胡世華教授、徐獻瑜教授、張效祥教授、吳幾康副研究員和北大的黨政人員組成代表團,參加了在莫斯科主辦的「計算技術發展道路」國際會議,到前蘇聯「取經」,為我國制定12年規劃的計算機部分做技術准備。當時的代表團主要成員後來都參加了12年規劃。此外,范新弼、夏培肅和蔣士飛也加入規劃制定中。在隨後制定的12年規劃中,確定了中國要研製計算機,並批准中國科學院成立計算技術、半導體、電子學及自動化等四個研究所。
計算技術研究所籌備處由科學院、總參三部、國防五院(七機部)、二機部十局(四機部)四個單位聯合成立,北京大學、清華大學也相應成立了計算數學專業和計算機專業。為了迅速培養計算機專業人才,這三個單位聯合舉辦了第一屆計算機和第一屆計算數學訓練班。計算數學訓練班的學生有幸聽到了剛剛歸國的錢學森教授和董鐵寶教授講課。錢學森教授在當時已經是國際控制論的權威專家,而董鐵寶教授在美國已經有過3~4年的編程經驗,也是當時國內惟一真正接觸過計算機的學者。當時我也是學生之一。
錢學森的數學功底的深度和廣度幾乎涵蓋了我們所學的數學的所有課程,而且運用自如,我們作為北大數學系學生,對此感到十分欽佩。同時,錢學森教授也幫助我們具體了解到,數學如何應用到實際物理世界中。
在前蘇聯專家的幫助下,由七機部張梓昌高級工程師領導研發的中國第一台數字電子計算機103機(定點32二進制位,每秒2500次)在中國科學院計算技術研究所誕生,並於1958年交付使用。參與研發的骨幹有董占球、王行剛等年輕人。隨後,由總參張效祥教授領導的中國第一台大型數字電子計算機104機(浮點40二進制位、每秒1萬次)在1959年也交付使用,骨幹有金怡濂,蘇東庄,劉錫剛,姚錫珊,周錫令等人。其中,磁心存儲器是計算所副研究員范新弼和七機部黃玉珩高級工程師領導完成的。在104機上建立的、由仲萃豪和董韞美領導的中國第一個自行設計的編譯系統,則在1961年試驗成功(Fortran型)。
國防是首要服務對象
在任何先進國家,計算機的發展首先都是為國防服務,應用於國家戰略部署上,中國也不例外。1958年,北京大學張世龍領導包括當時作為學生的王選在內的北大師生,與中國人民解放軍空軍合作,自行設計研製了數字電子計算機「北京一號」,並交付空軍使用。當時中國人民解放軍朱德總司令還親自到北京大學北閣「北京一號」機房參觀了該機器。隨後,張世龍帶領北大師生(包括王選和許卓群在內),立即投入北大自行設計的「紅旗」計算機研製工作,當時設定的目標比前蘇聯專家幫助研製的104機還高,並於1962年試算成功。但是由於搬遷和文革的干擾,搬遷後「紅旗」一直沒有能夠恢復和繼續工作。
與此同時,1958年,在哈爾濱軍事工程學院(國防科技大學前身)海軍系柳克俊的領導下,哈爾濱軍事工程學院和中國人民解放軍海軍合作,自行設計了「901」海軍計算機,並交付海軍使用。在海軍系康繼昌的領導下,哈爾濱軍事工程學院和中國人民解放軍空軍合作,自行設計的「東風113」空軍機載計算機也交付空軍使用。隨後,柳克俊領導的國產晶體管軍用的計算機,也在1961年交付海軍使用。
1958年~1962年期間,中國人民解放軍總參謀部也前後獨立研製成功了一些自行設計、全部國產化的計算機。
1964年,中科院計算技術研究所吳幾康、范新弼領導的自行設計119機(通用浮點44二進制位、每秒 5萬次)也交付使用,這是中國第一台自行設計的電子管大型通用計算機,也是當時世界上最快的電子管計算機。當時美國等發達國家已經轉入晶體管計算機領域,119機雖不能說明中國具有極高水平,但是仍然能表明,中國有能力實現「外國有的,中國要有;外國沒有的,中國也要有」這個偉大目標。
在119機上建立的,是董韞美領導的自行設計的編譯系統,該系統在1965年交付使用(Algol型),後來移植到109丙機上繼續起作用。
哈爾濱軍事工程學院計算機系慈雲桂教授領導的自行設計的晶體管計算機441B(浮點40二進制位、每秒8千次)在1964年研製成功,骨幹人員包括康鵬等人。1965年,441B機改進為計算速度每秒兩萬次。
與此同時,中科院計算技術研究所蔣士飛領導的自行設計的晶體管計算機109乙機(浮點32二進制位、每秒6萬次),也在1965年交付使用。為了發展「兩彈一星」工程,1967年,由中科院計算機所蔣士飛領導,自行設計專為兩彈一星服務的計算機109丙機,並交付使用,骨幹有沈亞城、梁吟藻等人。兩台109丙機分別安裝在二機部供核彈研究用和七機部供火箭研究用。109丙機的使用時間長達15年,被譽為「功勛計算機」,是中國第一台具有分時、中斷系統和管理程序的計算機,而且,中國第一個自行設計的管理程序就是在它上面建立的。
這些由中國科研人員自力更生、努力拚搏研製出的第一批計算機,代表了中國人掌握計算機的技術水平和成果,證明了中國有能力發展自己的全部國產化的計算機事業。
突破百萬到超越億計算
雖然我國自行設計研製了多種型號的計算機,但運算速度一直未能突破百萬次大關。1973年,北京大學(由張世龍培養的、包括許卓群和張興華等骨幹人員)與「738廠」(包括孫強南、陳華林等骨幹人員)聯合研製的集成電路計算機150(通用浮點48二進制位、每秒1百萬次)問世。這是我國擁有的第一台自行設計的百萬次集成電路計算機,也是中國第一台配有多道程序和自行設計操作系統的計算機。該操作系統由北京大學楊芙清教授領導研製,是國內第一個自行設計的操作系統。
1973年3月,在全國實際研製目標200~500萬次不能滿足中國飛行體設計的計算流體力學需要的情形下,時任國防科委副主任的錢學森,根據飛行體設計需要,要求中科院計算所在20世紀70年代研製一億次高性能巨型機,80年代完成十億次和百億次高性能巨型機,並且指出必須考慮並行計算道路。中科院計算所根據國防情報所和計算所情報室提供的國際上的公開資料,分析了1970年前後美國研製的高性能巨型機的優缺點之後,於1973年5月提出「全部器件國產化一億次高性能巨型機(20M低功耗ECL、電路-四條流水線)及其模型機(757向量計算機、10M ECL、電路-單條流水線)」的可行方案。由於文革中受到嚴重干擾,以及文革後「走馬燈」式良莠不齊的領導亂指揮,盡管在1979年,由亞城負責的20M低功耗ECL電路的集成電路晶元投片已經研發成功,但是最終「全部器件國產化一億次高性能巨型機」的研發,因為任務變化,最終擱淺。
表1和表2給出了代表中國掌握電子管、晶體管、集成電路計算機技術的發展時間表,水平主要是根據創新的「三性」中的先進性。需要說明的是,表中所列只是代表中國已掌握的計算機技術水平的計算機,其中,帶*的103、104、119、150、757,及銀河-1號巨型機和銀河-2模擬計算機等7台計算機,都被載入「記述對中華文明發展起促進作用的重要歷史事件」的中華世紀壇青銅甬道銘文中。
除了研製水平之外,產業、市場和應用的發展也同樣重要。在批量生產計算機上,電子工業部及其相關研究所(例如著名的15所)和工廠(例如著名的738廠)功不可沒。不僅上述中國早期計算機的研製和批量生產要依靠它們,而且它們也獨立設計和研製過一些成批生產的計算機(例如108系列、與清華大學合作的DJS-130等),尤其在人造衛星地面系統(例如320計算機及艦上718計算機)及其他軍工任務上,這些研究所和工廠都有過突出貢獻。研究所和工廠研究工作的重點,主要是在技術和工藝方面。他們的領軍人包括莫根生、陳立偉、曹啟章及一批骨幹人員,例如江學國等。現任中國工程院院士羅沛霖領導的仿IBM系列也起過歷史性作用,沈緒榜和李三立負責的有關衛星天上和地上計算機及其他任務用的計算機也做出了重要的貢獻。此外,七機部、清華大學及中科院各分院在發展計算技術方面還做出了許多貢獻,這里就不枚舉了。
中國自力更生全部國產化的半導體、集成電路計算機事業,和20世紀50~70年代林蘭英、王守武、王守覺和徐元森等教授領導的中科院半導體所、上海冶金所和109廠的研究及開發工作是分不開的。中科院半導體所和109廠都是從中國科學院物理所獨立出來的,中科院物理所對中國計算機事業的歷史貢獻功不可沒。
人才培養至關重要
發展計算機事業離不開人才培養,20世紀50~70年代,中科院計算技術研究所(及之後的中國科技大學)的夏培肅副研究員、北京大學和哈爾濱軍事工程學院,在組織教師和學生動手研製計算機、進行實踐、培養人才等方面,都取得了很好的成績。夏培肅領導組織教師和學生動手研製了107(定點32二進制位、每秒 250次)計算機,該計算機於1960年交付使用,並且還復制了兩台。盡管107計算機比103(1958年交付使用)、104計算機(1959年交付使用)速度低了10倍到40倍,但是對培養人才起了重要作用。
一個計算機系統是由多方面研究成果構成的。范新弼領導的磁心存儲器長期處於領先地位,其中主要的骨幹有伍福寧、王振山、徐正春、張傑、甘鴻,等等。王克本領導了中國第一個八層印刷電路版研究與設計小組。方光旦在磁頭、磁膠,張品賢在磁帶,顧爾旺在磁鼓等方面,都做出了出色的貢獻。實際上,大多計算機的研發都是集體成果,例如全國參加757計算機研發工作的人員,就有上千人。
我國第一個「計算機系統結構設計」小組於1957年在中科院計算所成立。20世紀50~70年代,它承擔了中科院計算所代表性的計算機(119、109乙、109丙、757、717等計算機)的系統結構設計任務。參與成員則根據當時前蘇聯計算機領軍人物、前蘇聯科學院列貝捷夫院士的建議,由年輕的數學專業畢業生組成。第一任小組負責人是國際網路權威人士閔乃大教授,第一個正式設計任務則是1958年5月國防部門的「導彈防禦系統計算機」系統結構設計。設計工作由北京大學張世龍和第二任小組負責人虞承宣,加上6名數學專業畢業的大學生組成,其中周巢塵、沈緒榜等3人後來分別由不同領域(軟體、航天、系統結構)、不同單位被選為中科院院士。
中國20世紀60年代編譯系統的帶頭人在當時都是年輕人,如中國人民解放軍總參謀部楊奇、中科院計算所董韞美和仲萃豪、南京大學徐家福、國防科技大學陳火旺等。中國20世紀60年代操作系統的帶頭人有北京大學楊芙清、南京大學大孫仲秀等,當時也都是年輕人。軟體正確性設計(容易推廣到硬體的正確性設計)是近20多年國際上關注的具有巨大經濟效益、社會效益和理論價值的重大問題。我國領軍人物何積豐院士、周巢塵院士如今已經是國際上知名的佼佼者。20世紀70年代,逐漸形成容錯和檢測理論和實踐的帶頭人是魏道政,而知識處理的帶頭人是陸汝鈐。
依賴進口弊端過大
20世紀70年代後期以後,中國研製的計算機,幾乎全部使用進口元器件、進口部件。
由於超大規模集成電路迅速發展,數千萬甚至上億個晶體管逐漸能夠集成在一個晶元上,20世紀80年代及其之後得到迅速發展的計算機,是普通個人使用的「微機」(PC機)及超強「微機」(後者可以組成伺服器或者並行處理的高性能計算機),而其他各式各樣的計算機(包括超級中小型計算機在內)由於性價比問題,無法和微機競爭,就自然逐步退出舞台了。國際上沒有及時調整戰略的計算機公司,例如CDC公司、王安公司等,紛紛倒閉。雖然如此,國內那一段過渡時期為了滿足用戶需求而研製的各種機型也曾有過較大貢獻,例如張修領導的KJ8920,在為用戶提供優質服務軟體方面就很突出。
中國最早意識到個人計算機發展趨勢而率先轉向研究「微機」,並且做出突出貢獻的帶頭人有倪光南、韓承德等。
國內高性能計算機,有慈雲桂、盧錫城、周興銘、楊學軍領導的銀河系列;張效祥、金怡濂、陳左寧領導的神州系列;李國傑、孫凝暉領導的曙光系列;祝明發領導的聯想深騰系列;以及周興銘領導的銀河-2數字模擬巨型機等。PC機有聯想系列、長城系列、方正系列、同方系列等,其學術代表性帶頭人是倪光南,產業代表性的領軍人是柳傳志。
計算機產業作為一個產業鏈,軟體發展依賴於整機和應用需求的發展;整機的發展依賴於晶元、部件及需求的發展;晶元的發展則依賴於「集成電路生產線大三角形」的發展。這里集成電路生產線大三角形是指集成電路生產線的三大部分,即大底座、中間層和頂層。大底座(價值十多億美元的集成電路製造工藝生產線)是從拉單晶硅到光刻-擴散-參雜,到最後封裝,相當於過去林蘭英、王守武、王守覺和徐元森等領導中科院半導體所、上海冶金所的研究工作。中間層是各種高速低功耗電路設計,相當於過去中科院計算所電路設計組蔣士飛、沈亞城等人的研究工作。20世紀70年代,沈亞城所進行的高速低功耗ECL電路設計,直到做成晶元,才可以算做完成。頂層則是硅編譯等等軟體工作,這部分工作過去是計算所使用小規模集成電路時把邏輯設計圖變成為工程布線圖的手工工作,加上半導體所製造小規模集成電路各種掩模版所需的手工工作。在超大規模集成電路的情況下,從復雜性、可靠性角度,手工是絕對不可能完成的,需要依靠硅編譯來自動完成。
在允許部分進口的環境下,一個產業鏈如果要求全部國產化,會造成一環落後引發產業鏈後續部分全部落後的情況;使用進口元器件、進口部件,使得各種類型整機可以在國際先進基礎上得到發展,進而軟體和應用都能在國際先進基礎上得到發展,從市場經濟角度看,這無疑是正確的。
但是,當國內所研製的計算機全部轉向使用進口元器件、進口部件時,一方面中國的高性能計算和PC機的發展依賴於進口元器件和進口部件的水平;另一方面中國的集成電路研製力量,由於缺少巨大的經濟支持,都轉向非計算機用的其他難度小的方向。
「元器件全部進口化」導致的結果是,不僅全部國產化的億次高性能巨型機研製中止,而且真正完全自主的國產的計算機集成電路研製工作也中斷,至今也沒有恢復,甚至沒有任何恢復的跡象,這兩方面對國家安全都很不利。實際上,「集成電路生產線大三角形」依靠進口的集成電路生產線,就等於依賴外國集成電路生產線水平和外國政府批准向中國出口的集成電路生產線的水平。引進無法達到最先進,而且在特殊情況下,引進很可能中斷,引進的生產線的備份件也不能得到更新。
「中國芯」何時真正崛起
進入21世紀以後,李德磊負責的「方舟」、胡偉武負責的「龍芯」、以及王沁參加負責的「多思」、方信我負責的「國安」等等「中國芯」項目不斷涌現,計算機產業鏈國產化又前進了一大步。但當前或者未來將出現的眾多的「中國芯」的共同點,都是「集成電路生產線大三角形」的一個應用。也就是說,其水平仍然是依賴於外國集成電路生產線水平和外國政府批准向中國出口的集成電路生產線的水平,仍然受制於人。
眾多「中國芯」的主要的差別只是在系統結構設計上,或者在高速低功耗電路等設計上,有沒有重大創新、重大突破。設計明顯創新的,有國外學者稱之為相當於「大學生課程設計」水平,雖然難聽卻也有幾分道理。盡管能設計「中國芯」的人或公司越來越多,但是能設計「中國集成電路生產線大三角形」的人,如果不採取措施,不僅目前沒有,恐怕不遠的將來仍然是空白。如果中國不能製造中國的「集成電路生產線大三角形」,那麼無論有多少種「中國芯」,中國的高性能計算機和中國PC機的發展水平就必然還是取決於美國「集成電路生產線大三角形」的發展水平及美國政府允許向中國出口的水平。
現實的道路是,我們可以通過引進、消化、吸收與獨立研究相結合的方式發展晶元產業,而建立完全自主的「集成電路生產線大三角」,則應該是國家急需解決的重中之重。
早在1965年,中科院半導體所王守覺就開始研製從邏輯圖到掩模版的自動形成系統「圖形發生器」,這項研究比美國還早。由於文革破壞而中斷了3年,1971年初研製成功時,反而比美國晚了一年多。以上歷史說明,中國人的獨立研究能力也不容忽視,研究環境也不容被忽視。
如何做到既能使產業鏈的各個環節的發展都能建立在國際最高水平之上,又能確保國家安全?這不僅僅是一個計算機產業鏈的問題,應該是許多產業鏈所存在的共同問題,更是決策者急需處理的政策問題。
中國半個世紀電子數字計算機事業的領路人,是在兩位共和國功勛科學家華羅庚和錢三強關注下的一個群體,這個群體在50年前,是10多名從相鄰領域轉過來的30~40多歲的中青年帶頭人,和五、六十名受過專業教育的20多歲的青年骨幹,還有數十名當時尚未出世的後起之秀,本文列舉的,只是這個百人群體中的一小部分。
鏈接:文中部分科學家簡歷
華羅庚:江蘇金壇人。中國解析數論、典型群、矩陣幾何學、自守函數論與多復變函數論等很多方面研究的創始人與開拓者,國際知名數學家,先後當選美國科學院外籍院士,第三世界科學院院士,法國南錫大學、美國伊利諾大學、香港中文大學榮譽博士,聯邦德國巴伐利亞科學院院士等。
錢三強:浙江湖州人,出生於浙江紹興。核物理專家、中國核原子科學之父,曾師從居里的女兒、諾貝爾獎獲得者伊萊娜?居里及其丈夫約里奧?居里。在中國研發原子彈期間,擔任技術總負責人、總設計師,被追授「兩彈一星功勛獎章」。
范新弼:電子計算機專家,湖南長沙人。1951年獲美國斯坦福大學電子學博士學位,在電子器件研究與應用領域獲8項美國專利。歸國後,領導我國第一台大型計算機及其後多台大型計算機的磁芯存儲器研製工作,領導中國半導體存儲元件研究,建立了國內第一批測試設備。
張效祥:計算機專家、中國科學院院士(學部委員)、中國解放軍總參謀部計算技術研究所研究員。領導中國第一台大型通用電子計算機的仿製並在此後的35年中主持中國自行設計的電子管、晶體管到大規模集成電路各代大型計算機的研製,為中國計算機事業的創建、開拓和發展,起了重要作用。1985年,領導完成中國第一台億次巨型並行計算機系統。
錢學森:中國現代物理學家、世界著名火箭專家、全國政協副主席,浙江杭州市人,生於上海。錢學森曾在美國任講師、副教授、教授以及超音速實驗室主任和古根罕噴氣推進研究中心主任。1950年開始,歷經5年努力,於1955年才回到祖國,1958年起長期擔任火箭導彈和航天器研製的技術領導職務。
董鐵寶:力學家、計算數學家,江蘇武進人,「中國第一個程序員」(王選),長期致力於結構力學、斷裂力學、材料力學性能、計算數學的研究和教學,我國計算機研製和斷裂力學研究的先驅者之一。1945年赴美學習,1956年歸國教學,1968年在文革中因受迫害自殺。
金怡濂:中國工程院院士、著名高性能計算機專家、國家最高科學技術獎獲得者,原籍江蘇常州。中國第一台大型計算機研製者之一,先後提出多種類型、各個時期居國內領先或國際先進水平的大型、巨型計算機系統的設計思想和技術方案,為我國高性能計算機技術的跨越式發展和趕超世界計算機先進水平有著重要貢獻。
王選:江蘇無錫人。著名的計算機應用專家,主要致力於文字、圖形、圖象的計算機處理研究。中國科學院院士、中國工程院院士、第三世界科學院院士、國家最高科學技術獎獲得者。曾任北大方正集團董事、方正控股有限公司首席科技顧問,九三學社副主席、中國科協副主席、九三學社副主席、中國科協副主席。2003年當選十屆全國政協副主席。
周巢塵:計算機軟體專家,原籍江蘇南匯,中國科學院院士(學部委員)、第三世界科學院院士、中國科學院軟體研究所研究員,曾任聯合國大學國際軟體技術研究所所長。
楊芙清:北京大學計算機學科第一位教授、博士生導師,中國科學院院士(學部委員)、計算機科學技術及軟體專家,無錫人。歷任軟體工程國家工程研究中心主任、北京大學信息與工程科學學部主任、北京大學軟體工程研究所所長、北京大學計算機科技系教授。
孫仲秀:計算機科學家、中國科學院院士,原籍浙江餘杭,生於江蘇省南京市,歷任南京大學助教、講師、副教授、教授、博士生導師、副校長等職。1974年後主持研製了中國國產系列計算機DJS200系列的DJS200/XT1和 DJS200/XT1P等操作系統。從1979年起開始對分布式計算機系統軟體和應用進行了研究,1982年在國內首次研製成功ZCZ分布式微型計算機系統,研究和開發了多個實用的分布式計算機系統。
何積豐:中國科學院院士、計算機軟體專家,生於上海,祖籍浙江寧波。現任華東師范大學終身教授、軟體學院院長,上海嵌入式系統研究所所長、聯合國大學國際軟體技術研究所高級研究員。早年進行管理信息系統和辦公自動化系統的研發。
吳幾康:安徽歙縣人。計算機專家、中國計算機事業的開拓者之一。曾於1951年至1953年在丹麥任無線電廠開發工程師,歸國後調至中國科學院近代物理研究所,後參與籌建計算技術研究所。1965年負責研製成功兩台大型通用計算機,後參與籌建771微電子學研究所,任副所長和研究員。
張梓昌:電子計算機專家。江蘇崇明(今屬上海市)人。歷任航天工業部第二研究院所長、測控公司總工程師,中國計算機學會第一屆副理事長,中國宇航學會第一、二屆理事。長期從事電子設備和計算機的研製,曾負責我國第一台計算機的技術工作,是我國計算機技術的學科帶頭人之一。
張世龍:北京大學計算機科學與技術系主任、教授,曾參加我國第一台自行設計製造的大型計算機119機和北大紅旗計算機的系統設計。
慈雲桂:著名計算機科學家、教授,中國科學院技術科學部學部委員,安徽桐城人。歷任國防科技大學副校長兼電子計算機系主任和計算機研究所所長等職,先後主持了我國多種型號計算機的研製,從領導研製我國第一台電子管數字計算專用機,到擔任「銀河」億次計算機研製的技術總指揮和總設計師,為國家經濟建設、國防建設及科學研究事業做出了突出貢獻。
馮康:應用數學和計算數學家、中國科學院院士、世界數學史上具有重要地位的科學家。生於江蘇南京,原籍浙江紹興。其獨立創造了有限元方法、自然歸化和自然邊界元方法,開辟了辛幾何和辛格式研究新領域。中國現代計算數學研究的開拓者。1997年底國家自然科學一等獎授予馮康的另一項工作「哈密爾頓系統辛幾何演算法」。歷任中國科學院計算技術研究所任副研究員、研究員,中國科學院計算中心主任、名譽主任。(排名不分先後)
(計算機世界報)
『貳』 半導體的現狀及其發展趨勢
半導體是指一種導電性可受控制,范圍可從絕緣體至導體之間的材料。無論從科技或是經濟發展的角度來看,半導體的重要性都是非常巨大的。現在大部分電子產品中的核心單元都和半導體有著極為密切的關連。
一、2019年全球半導體材料市場銷售額達521.2億美元
SEMI報告指出,2019年全球半導體材料市場銷售額為521.2億美元,小幅下降-1.1%。分區域來看,中國台灣、韓國、中國大陸、日本、北美、歐洲半導體銷售額分別為113.4億美元、88.3億美元、86.9億美元、77.0億美元、56.2億美元、38.9億美元,分別佔全球半導體材料市場份額的22%、17%、17%、15%、11%、17%。中國大陸是2019年各地區中唯一增長的半導體材料市場,銷售規模位居第三。
—— 以上數據來源於前瞻產業研究院《半導體矽片、外延片行業市場前景預測與投資戰略規劃分析報告》
『叄』 院士倪光南除了做聯想漢卡外,還在那些領域取得了成就
倪光南院士他除了聯想漢卡之外,最大的貢獻就是聯想微機了,他一直就是致力於推動國內自主操作系統和晶元的發展。所以他在1994年被評為了中國首批工程院院士。在當時的那個年代,PC是並沒有那麼普遍的,在國內是很難見到的。
他們的確把產品做出來,也勉強能用了。但是在成熟而強大的Wintel架構面前,他們的產品絲毫沒有競爭力,雖然後來產品有過一次升級,最終還是敗下陣來,方舟科技解散。所以總的來講倪光南他最主要的成就還是聯想漢卡和聯想微機。
『肆』 鴻蒙出世,究竟強在哪
昨天(9日)下午,華為在廣東東莞的華為松山湖基地召開了2019華為全球開發者大會,正式發布了自主研發的操作系統鴻蒙。「鴻蒙」取自古書——世界之初,已有鴻蒙,即將盤古開天地。千呼萬喚,這個新天地終於露出了廬山真面目。
就在今天(10日),搭載鴻蒙OS的首款產品榮耀智慧屏也將問世。作為全球首款基於微內核、面向全場景的分布式操作系統,鴻蒙究竟強在哪兒?還有哪些天地等著它去開拓?
在開發者大會召開之前,華為將發布鴻蒙的猜測已經幾乎成為業界共識,於是鴻蒙究竟什麼樣,也成為大會最大的懸念之一。好在華為並沒有讓參會者把懸念揣得太久太難捱,開場不過半小時,華為消費者業務CEO余承東就正式揭開了謎底。
不過耿直的老余在揭開謎底之前還做了兩件事,一是簡短地吐槽了貿易戰背景下,制裁影響了華為手機全球出貨量的增加:
「去年發貨量超過2億台,今年仍然高速增長。尤其今年貿易戰情況下仍然保持24%,發貨量超過1.2億台,每個季度6000萬台,因為制裁,第二季度少了1000萬台,否則1.3億台。 如果沒有制裁,今年大概率事件我們的發貨量成為全球第一 。」
緊接著,余承東闡釋了現有操作系統不能滿足未來物聯網時代的壁壘弊病:
「大量智能終端出現,未來萬物互聯,我們是不是為每一種硬體開發OS呢?這樣工作量非常巨大,生態協同工作也是很復雜。不同設備是割裂的。 如何讓工作效率更高,打破設備之間的牆,實現生態共享,跨終端實現,這是對我們OS提出的要求。 如何打造面向未來的OS?今天我們帶來了華為的鴻蒙OS。」
掌聲雷動。耗時十年,4000多名研發人員投入開發,被華為視為秘密武器的鴻蒙終於走到台前。
在會後的記者采訪中,余承東坦言,如果不是貿易戰,鴻蒙的公布原計劃是在一年之後。正如余承東所言,微內核、全場景、分布式架構,這些關鍵詞決定了 鴻蒙os並不是另一個安卓,而是一個著眼於物聯網時代的新一代操作系統 :
「通過一套系統,一個OS實現模塊化解耦,對應不同設備可以彈性部署,通過操作系統分布式軟匯流排讓同一個帳戶下的多種終端能夠實現硬體能力跨終端之間調用。我們手錶上沒有攝像頭,我們可以用手機的攝像頭,我們覺得PC的攝像頭不好,可以用手機的, 一個帳戶共享互用,系統硬體解耦,彈性部署 。同時希望讓操作系統、讓終端運行、App運行更加流暢安全。」
一個系統,萬物互聯,圖景如此美好,也不免讓人擔心。拿出手機,同時開的程序多時也偶爾遇到卡頓,鴻蒙究竟有什麼法寶可以滿足全場景低時延的快速響應?對此,余承東打了一個比方:
「大家知道現在目前的Linux Unix,他目前操作系統的設計,是所有的應用,所有的東西,都是資源平等對待的。舉一個不太恰當的比喻,在一個高速公路上,跑得快的 汽車 ,跑的慢的車,甚至自行車甚至卡車都可以隨便跑哪個車道,低時延的快速的很難得到保證。 我們的鴻蒙OS,是要讓快車跑到快車道上去,慢車跑到慢車道上去,我們自行車能跑到最慢的最外面那道上去 。所以這樣能 實現實時的負載分析,預測匹配應用特性,能實現精準的調度 。當今天我們進入微內核時代的時候,我們對比谷歌的下一代操作系統,我們有三倍到五倍的性能。」
鴻蒙,是古代神話傳說中混沌又蘊含生機的一團元氣。鴻蒙OS,是華為備受 關注 卻被些許誤解的秘密武器——正式亮相前,不少觀點認為它只是手機安卓的備胎;揭開面紗後,人們恍然大悟,原來這是 華為擁抱5G時代備戰物聯網的殺招 。
不過即使明白了這一點,華為此次公布未來三年,除完善相關技術外,鴻蒙OS會逐步應用在可穿戴、智慧屏、車機等等,卻唯獨缺了「手機」,依然讓人有些疑惑。好在,余承東打了包票:
「(鴻蒙OS)能不能用在手機上?當然能。大家問我什麼時候用,我說隨時可用。我們(指華為手機)支持谷歌的安卓生態,優先使用谷歌安卓操作系統,不過,如果安卓操作系統無法使用,那麼我們隨時可以使用我們的鴻蒙。 鴻蒙OS比安卓有更強的性能、更高的安全性和更強大的分布式的能力以及面向未來的全場景能力。 在安卓生態的應用遷移到華為的鴻蒙OS上去開發,工作量非常非常之小。」
生態,沒錯,正是生態。相比於安卓強大的開發者生態,初見天日的鴻蒙還顯得單薄。畢竟前車之鑒不遠,pc時代稱霸的windows 也無奈舍棄了windows phone,其中一個重要原因就是開發者太少,應用匱乏,致使用戶使用體驗不佳。於是,「開源」成為鴻蒙系統的一個重要關鍵詞,在開發者大會上迎鴻蒙問世,也才如此順理成章。
「兩個字,開源,我想我們要打造全球的操作系統,不僅僅是華為自己的,我們希望開源, 讓全球開發者的力量一起參與進來,來打造面向下一代的全球最領先的操作系統 。我們希望大家一起攜手來打造更強大的鴻蒙os和更面向未來的更強大的生態。」
鴻蒙操作系統能否成功,關鍵取決於生態建設。行業雜志《新潮電子》執行主編徐林昨晚在接受《新聞縱橫》值班編輯采訪時表示,開發者支持的問題應該不是太大。
「其實這個問題不會太大,華為的余承東(昨天)在專訪中說了一個數據,國內比較大的軟體開發者都已經用上了方舟編譯器。方舟編譯器就是傳統的開發應用直接快速地嫁接和移植到鴻蒙操作系統上一個很關鍵的橋梁。
這個已經在使用了,首先它開發難度不會太大,第二它移植的方便程度也非常高。而且鴻蒙系統本身是應用開發者一次開發,就可以通過編譯運行在多個平台上, 開發的難度也非常小,對於開發者來說很方便 。再加上,華為也有自己的軟體商店,它的用戶、下載包括華為雲服務的使用者都是非常多的,這比很多軟體公司或者互聯網公司提供的操作系統有很大的優勢。
余承東也提到,華為是做(系統操作)終端的,這對(鴻蒙OS)普及就有非常大的好處。所以,我認為,開發者支持的問題應該不是太大,但最重要的就是看華為對開發者有怎樣的獎勵計劃。 華為每年的終端銷量那麼大,這對開發者的吸引力是很大的。 」
中國工程院院士倪光南昨天(9日)在接受媒體采訪時也表示,國產操作系統最大的難點在於生態系統建設,不過,他對於鴻蒙系統的前景「有很大期望」,因為,中國有個有利條件,就是市場很大。他表示,希望我國自主研發的操作系統,能夠在中國龐大市場的支持下,更快地建立起自己的生態系統。
『伍』 李德磊是
方舟科技董事長兼總裁李德磊.
如果想了解他更深度的報道就看21世紀經濟報道,在網頁上直接輸入,上邊有關於他和他的方舟3號夭折的詳細故事,曾經的光環,現在方舟3號的夭折之迷直接把他從光環中拖了出來.
『陸』 第一台半導體計算機是多會生產的
中國計算50年
——中國數字電子計算機的創業歷程及領路人
(2006-09-11 16:18:31)
■ 中國科學院院士、北京科技大學教授 高慶獅
編者按: 一轉眼,中國的計算機事業已經走過了50個春秋。在《計算機世界》紀念中國計算機事業發展50年的過程中,我們看到,在這50年裡,有太多激動人心的創舉出現,也有太多令人黯然的無奈穿過。
幾代大師為了中國計算機事業的發展鞠躬盡瘁,更多人為了中國計算機產業的前行奮發圖強。為此,我們特邀中國科學院院士、北京科技大學教授、中國科學院計算技術研究所終身研究員高慶獅撰寫此文,以紀念過往、慶祝成就,同時也警醒現狀、激勵未來。
50年風雨之後,為了尋求ICT的融合和計算領域的更大發展,中國正在積極醞釀更好的政策環境。2006年8月29日,全國信息產業科技創新會議在京召開。
自從1946年,世界上第一台數字電子計算機在美國誕生,與計算機最鄰近領域的數學和物理界的共和國泰斗、世界數學大師華羅庚教授和中國原子能事業的奠基人錢三強教授,十分關注這一新技術如何在國內發展。
中國誕生計算機
從1951年起,國內外和計算機領域相近的其他領域人才,尤其是從國外回來的教授、工程師和博士,不斷轉入到該行業中。他們當中的很多人,都在華羅庚領導的中科院數學所和錢三強領導的中科院物理所里,其中包括國際電路網路權威閔乃大教授、在美國公司有多年實踐經驗的范新弼博士、在丹麥公司有多年實踐經驗的吳幾康工程師,以及從英國留學回來的夏培肅博士和從美國留學回來的蔣士飛博士。
他們積極推動,把發展計算機列入12年發展規劃。
1956年3月,由閔乃大教授、胡世華教授、徐獻瑜教授、張效祥教授、吳幾康副研究員和北大的黨政人員組成代表團,參加了在莫斯科主辦的「計算技術發展道路」國際會議,到前蘇聯「取經」,為我國制定12年規劃的計算機部分做技術准備。當時的代表團主要成員後來都參加了12年規劃。此外,范新弼、夏培肅和蔣士飛也加入規劃制定中。在隨後制定的12年規劃中,確定了中國要研製計算機,並批准中國科學院成立計算技術、半導體、電子學及自動化等四個研究所。
計算技術研究所籌備處由科學院、總參三部、國防五院(七機部)、二機部十局(四機部)四個單位聯合成立,北京大學、清華大學也相應成立了計算數學專業和計算機專業。為了迅速培養計算機專業人才,這三個單位聯合舉辦了第一屆計算機和第一屆計算數學訓練班。計算數學訓練班的學生有幸聽到了剛剛歸國的錢學森教授和董鐵寶教授講課。錢學森教授在當時已經是國際控制論的權威專家,而董鐵寶教授在美國已經有過3~4年的編程經驗,也是當時國內惟一真正接觸過計算機的學者。當時我也是學生之一。
錢學森的數學功底的深度和廣度幾乎涵蓋了我們所學的數學的所有課程,而且運用自如,我們作為北大數學系學生,對此感到十分欽佩。同時,錢學森教授也幫助我們具體了解到,數學如何應用到實際物理世界中。
在前蘇聯專家的幫助下,由七機部張梓昌高級工程師領導研發的中國第一台數字電子計算機103機(定點32二進制位,每秒2500次)在中國科學院計算技術研究所誕生,並於1958年交付使用。參與研發的骨幹有董占球、王行剛等年輕人。隨後,由總參張效祥教授領導的中國第一台大型數字電子計算機104機(浮點40二進制位、每秒1萬次)在1959年也交付使用,骨幹有金怡濂,蘇東庄,劉錫剛,姚錫珊,周錫令等人。其中,磁心存儲器是計算所副研究員范新弼和七機部黃玉珩高級工程師領導完成的。在104機上建立的、由仲萃豪和董韞美領導的中國第一個自行設計的編譯系統,則在1961年試驗成功(Fortran型)。
國防是首要服務對象
在任何先進國家,計算機的發展首先都是為國防服務,應用於國家戰略部署上,中國也不例外。1958年,北京大學張世龍領導包括當時作為學生的王選在內的北大師生,與中國人民解放軍空軍合作,自行設計研製了數字電子計算機「北京一號」,並交付空軍使用。當時中國人民解放軍朱德總司令還親自到北京大學北閣「北京一號」機房參觀了該機器。隨後,張世龍帶領北大師生(包括王選和許卓群在內),立即投入北大自行設計的「紅旗」計算機研製工作,當時設定的目標比前蘇聯專家幫助研製的104機還高,並於1962年試算成功。但是由於搬遷和文革的干擾,搬遷後「紅旗」一直沒有能夠恢復和繼續工作。
與此同時,1958年,在哈爾濱軍事工程學院(國防科技大學前身)海軍系柳克俊的領導下,哈爾濱軍事工程學院和中國人民解放軍海軍合作,自行設計了「901」海軍計算機,並交付海軍使用。在海軍系康繼昌的領導下,哈爾濱軍事工程學院和中國人民解放軍空軍合作,自行設計的「東風113」空軍機載計算機也交付空軍使用。隨後,柳克俊領導的國產晶體管軍用的計算機,也在1961年交付海軍使用。
1958年~1962年期間,中國人民解放軍總參謀部也前後獨立研製成功了一些自行設計、全部國產化的計算機。
1964年,中科院計算技術研究所吳幾康、范新弼領導的自行設計119機(通用浮點44二進制位、每秒 5萬次)也交付使用,這是中國第一台自行設計的電子管大型通用計算機,也是當時世界上最快的電子管計算機。當時美國等發達國家已經轉入晶體管計算機領域,119機雖不能說明中國具有極高水平,但是仍然能表明,中國有能力實現「外國有的,中國要有;外國沒有的,中國也要有」這個偉大目標。
在119機上建立的,是董韞美領導的自行設計的編譯系統,該系統在1965年交付使用(Algol型),後來移植到109丙機上繼續起作用。
哈爾濱軍事工程學院計算機系慈雲桂教授領導的自行設計的晶體管計算機441B(浮點40二進制位、每秒8千次)在1964年研製成功,骨幹人員包括康鵬等人。1965年,441B機改進為計算速度每秒兩萬次。
與此同時,中科院計算技術研究所蔣士飛領導的自行設計的晶體管計算機109乙機(浮點32二進制位、每秒6萬次),也在1965年交付使用。為了發展「兩彈一星」工程,1967年,由中科院計算機所蔣士飛領導,自行設計專為兩彈一星服務的計算機109丙機,並交付使用,骨幹有沈亞城、梁吟藻等人。兩台109丙機分別安裝在二機部供核彈研究用和七機部供火箭研究用。109丙機的使用時間長達15年,被譽為「功勛計算機」,是中國第一台具有分時、中斷系統和管理程序的計算機,而且,中國第一個自行設計的管理程序就是在它上面建立的。
這些由中國科研人員自力更生、努力拚搏研製出的第一批計算機,代表了中國人掌握計算機的技術水平和成果,證明了中國有能力發展自己的全部國產化的計算機事業。
突破百萬到超越億計算
雖然我國自行設計研製了多種型號的計算機,但運算速度一直未能突破百萬次大關。1973年,北京大學(由張世龍培養的、包括許卓群和張興華等骨幹人員)與「738廠」(包括孫強南、陳華林等骨幹人員)聯合研製的集成電路計算機150(通用浮點48二進制位、每秒1百萬次)問世。這是我國擁有的第一台自行設計的百萬次集成電路計算機,也是中國第一台配有多道程序和自行設計操作系統的計算機。該操作系統由北京大學楊芙清教授領導研製,是國內第一個自行設計的操作系統。
1973年3月,在全國實際研製目標200~500萬次不能滿足中國飛行體設計的計算流體力學需要的情形下,時任國防科委副主任的錢學森,根據飛行體設計需要,要求中科院計算所在20世紀70年代研製一億次高性能巨型機,80年代完成十億次和百億次高性能巨型機,並且指出必須考慮並行計算道路。中科院計算所根據國防情報所和計算所情報室提供的國際上的公開資料,分析了1970年前後美國研製的高性能巨型機的優缺點之後,於1973年5月提出「全部器件國產化一億次高性能巨型機(20M低功耗ECL、電路-四條流水線)及其模型機(757向量計算機、10M ECL、電路-單條流水線)」的可行方案。由於文革中受到嚴重干擾,以及文革後「走馬燈」式良莠不齊的領導亂指揮,盡管在1979年,由亞城負責的20M低功耗ECL電路的集成電路晶元投片已經研發成功,但是最終「全部器件國產化一億次高性能巨型機」的研發,因為任務變化,最終擱淺。
表1和表2給出了代表中國掌握電子管、晶體管、集成電路計算機技術的發展時間表,水平主要是根據創新的「三性」中的先進性。需要說明的是,表中所列只是代表中國已掌握的計算機技術水平的計算機,其中,帶*的103、104、119、150、757,及銀河-1號巨型機和銀河-2模擬計算機等7台計算機,都被載入「記述對中華文明發展起促進作用的重要歷史事件」的中華世紀壇青銅甬道銘文中。
除了研製水平之外,產業、市場和應用的發展也同樣重要。在批量生產計算機上,電子工業部及其相關研究所(例如著名的15所)和工廠(例如著名的738廠)功不可沒。不僅上述中國早期計算機的研製和批量生產要依靠它們,而且它們也獨立設計和研製過一些成批生產的計算機(例如108系列、與清華大學合作的DJS-130等),尤其在人造衛星地面系統(例如320計算機及艦上718計算機)及其他軍工任務上,這些研究所和工廠都有過突出貢獻。研究所和工廠研究工作的重點,主要是在技術和工藝方面。他們的領軍人包括莫根生、陳立偉、曹啟章及一批骨幹人員,例如江學國等。現任中國工程院院士羅沛霖領導的仿IBM系列也起過歷史性作用,沈緒榜和李三立負責的有關衛星天上和地上計算機及其他任務用的計算機也做出了重要的貢獻。此外,七機部、清華大學及中科院各分院在發展計算技術方面還做出了許多貢獻,這里就不枚舉了。
中國自力更生全部國產化的半導體、集成電路計算機事業,和20世紀50~70年代林蘭英、王守武、王守覺和徐元森等教授領導的中科院半導體所、上海冶金所和109廠的研究及開發工作是分不開的。中科院半導體所和109廠都是從中國科學院物理所獨立出來的,中科院物理所對中國計算機事業的歷史貢獻功不可沒。
人才培養至關重要
發展計算機事業離不開人才培養,20世紀50~70年代,中科院計算技術研究所(及之後的中國科技大學)的夏培肅副研究員、北京大學和哈爾濱軍事工程學院,在組織教師和學生動手研製計算機、進行實踐、培養人才等方面,都取得了很好的成績。夏培肅領導組織教師和學生動手研製了107(定點32二進制位、每秒 250次)計算機,該計算機於1960年交付使用,並且還復制了兩台。盡管107計算機比103(1958年交付使用)、104計算機(1959年交付使用)速度低了10倍到40倍,但是對培養人才起了重要作用。
一個計算機系統是由多方面研究成果構成的。范新弼領導的磁心存儲器長期處於領先地位,其中主要的骨幹有伍福寧、王振山、徐正春、張傑、甘鴻,等等。王克本領導了中國第一個八層印刷電路版研究與設計小組。方光旦在磁頭、磁膠,張品賢在磁帶,顧爾旺在磁鼓等方面,都做出了出色的貢獻。實際上,大多計算機的研發都是集體成果,例如全國參加757計算機研發工作的人員,就有上千人。
我國第一個「計算機系統結構設計」小組於1957年在中科院計算所成立。20世紀50~70年代,它承擔了中科院計算所代表性的計算機(119、109乙、109丙、757、717等計算機)的系統結構設計任務。參與成員則根據當時前蘇聯計算機領軍人物、前蘇聯科學院列貝捷夫院士的建議,由年輕的數學專業畢業生組成。第一任小組負責人是國際網路權威人士閔乃大教授,第一個正式設計任務則是1958年5月國防部門的「導彈防禦系統計算機」系統結構設計。設計工作由北京大學張世龍和第二任小組負責人虞承宣,加上6名數學專業畢業的大學生組成,其中周巢塵、沈緒榜等3人後來分別由不同領域(軟體、航天、系統結構)、不同單位被選為中科院院士。
中國20世紀60年代編譯系統的帶頭人在當時都是年輕人,如中國人民解放軍總參謀部楊奇、中科院計算所董韞美和仲萃豪、南京大學徐家福、國防科技大學陳火旺等。中國20世紀60年代操作系統的帶頭人有北京大學楊芙清、南京大學大孫仲秀等,當時也都是年輕人。軟體正確性設計(容易推廣到硬體的正確性設計)是近20多年國際上關注的具有巨大經濟效益、社會效益和理論價值的重大問題。我國領軍人物何積豐院士、周巢塵院士如今已經是國際上知名的佼佼者。20世紀70年代,逐漸形成容錯和檢測理論和實踐的帶頭人是魏道政,而知識處理的帶頭人是陸汝鈐。
依賴進口弊端過大
20世紀70年代後期以後,中國研製的計算機,幾乎全部使用進口元器件、進口部件。
由於超大規模集成電路迅速發展,數千萬甚至上億個晶體管逐漸能夠集成在一個晶元上,20世紀80年代及其之後得到迅速發展的計算機,是普通個人使用的「微機」(PC機)及超強「微機」(後者可以組成伺服器或者並行處理的高性能計算機),而其他各式各樣的計算機(包括超級中小型計算機在內)由於性價比問題,無法和微機競爭,就自然逐步退出舞台了。國際上沒有及時調整戰略的計算機公司,例如CDC公司、王安公司等,紛紛倒閉。雖然如此,國內那一段過渡時期為了滿足用戶需求而研製的各種機型也曾有過較大貢獻,例如張修領導的KJ8920,在為用戶提供優質服務軟體方面就很突出。
中國最早意識到個人計算機發展趨勢而率先轉向研究「微機」,並且做出突出貢獻的帶頭人有倪光南、韓承德等。
國內高性能計算機,有慈雲桂、盧錫城、周興銘、楊學軍領導的銀河系列;張效祥、金怡濂、陳左寧領導的神州系列;李國傑、孫凝暉領導的曙光系列;祝明發領導的聯想深騰系列;以及周興銘領導的銀河-2數字模擬巨型機等。PC機有聯想系列、長城系列、方正系列、同方系列等,其學術代表性帶頭人是倪光南,產業代表性的領軍人是柳傳志。
計算機產業作為一個產業鏈,軟體發展依賴於整機和應用需求的發展;整機的發展依賴於晶元、部件及需求的發展;晶元的發展則依賴於「集成電路生產線大三角形」的發展。這里集成電路生產線大三角形是指集成電路生產線的三大部分,即大底座、中間層和頂層。大底座(價值十多億美元的集成電路製造工藝生產線)是從拉單晶硅到光刻-擴散-參雜,到最後封裝,相當於過去林蘭英、王守武、王守覺和徐元森等領導中科院半導體所、上海冶金所的研究工作。中間層是各種高速低功耗電路設計,相當於過去中科院計算所電路設計組蔣士飛、沈亞城等人的研究工作。20世紀70年代,沈亞城所進行的高速低功耗ECL電路設計,直到做成晶元,才可以算做完成。頂層則是硅編譯等等軟體工作,這部分工作過去是計算所使用小規模集成電路時把邏輯設計圖變成為工程布線圖的手工工作,加上半導體所製造小規模集成電路各種掩模版所需的手工工作。在超大規模集成電路的情況下,從復雜性、可靠性角度,手工是絕對不可能完成的,需要依靠硅編譯來自動完成。
在允許部分進口的環境下,一個產業鏈如果要求全部國產化,會造成一環落後引發產業鏈後續部分全部落後的情況;使用進口元器件、進口部件,使得各種類型整機可以在國際先進基礎上得到發展,進而軟體和應用都能在國際先進基礎上得到發展,從市場經濟角度看,這無疑是正確的。
但是,當國內所研製的計算機全部轉向使用進口元器件、進口部件時,一方面中國的高性能計算和PC機的發展依賴於進口元器件和進口部件的水平;另一方面中國的集成電路研製力量,由於缺少巨大的經濟支持,都轉向非計算機用的其他難度小的方向。
「元器件全部進口化」導致的結果是,不僅全部國產化的億次高性能巨型機研製中止,而且真正完全自主的國產的計算機集成電路研製工作也中斷,至今也沒有恢復,甚至沒有任何恢復的跡象,這兩方面對國家安全都很不利。實際上,「集成電路生產線大三角形」依靠進口的集成電路生產線,就等於依賴外國集成電路生產線水平和外國政府批准向中國出口的集成電路生產線的水平。引進無法達到最先進,而且在特殊情況下,引進很可能中斷,引進的生產線的備份件也不能得到更新。
「中國芯」何時真正崛起
進入21世紀以後,李德磊負責的「方舟」、胡偉武負責的「龍芯」、以及王沁參加負責的「多思」、方信我負責的「國安」等等「中國芯」項目不斷涌現,計算機產業鏈國產化又前進了一大步。但當前或者未來將出現的眾多的「中國芯」的共同點,都是「集成電路生產線大三角形」的一個應用。也就是說,其水平仍然是依賴於外國集成電路生產線水平和外國政府批准向中國出口的集成電路生產線的水平,仍然受制於人。
眾多「中國芯」的主要的差別只是在系統結構設計上,或者在高速低功耗電路等設計上,有沒有重大創新、重大突破。設計明顯創新的,有國外學者稱之為相當於「大學生課程設計」水平,雖然難聽卻也有幾分道理。盡管能設計「中國芯」的人或公司越來越多,但是能設計「中國集成電路生產線大三角形」的人,如果不採取措施,不僅目前沒有,恐怕不遠的將來仍然是空白。如果中國不能製造中國的「集成電路生產線大三角形」,那麼無論有多少種「中國芯」,中國的高性能計算機和中國PC機的發展水平就必然還是取決於美國「集成電路生產線大三角形」的發展水平及美國政府允許向中國出口的水平。
現實的道路是,我們可以通過引進、消化、吸收與獨立研究相結合的方式發展晶元產業,而建立完全自主的「集成電路生產線大三角」,則應該是國家急需解決的重中之重。
早在1965年,中科院半導體所王守覺就開始研製從邏輯圖到掩模版的自動形成系統「圖形發生器」,這項研究比美國還早。由於文革破壞而中斷了3年,1971年初研製成功時,反而比美國晚了一年多。以上歷史說明,中國人的獨立研究能力也不容忽視,研究環境也不容被忽視。
如何做到既能使產業鏈的各個環節的發展都能建立在國際最高水平之上,又能確保國家安全?這不僅僅是一個計算機產業鏈的問題,應該是許多產業鏈所存在的共同問題,更是決策者急需處理的政策問題。
中國半個世紀電子數字計算機事業的領路人,是在兩位共和國功勛科學家華羅庚和錢三強關注下的一個群體,這個群體在50年前,是10多名從相鄰領域轉過來的30~40多歲的中青年帶頭人,和五、六十名受過專業教育的20多歲的青年骨幹,還有數十名當時尚未出世的後起之秀,本文列舉的,只是這個百人群體中的一小部分。
鏈接:文中部分科學家簡歷
華羅庚:江蘇金壇人。中國解析數論、典型群、矩陣幾何學、自守函數論與多復變函數論等很多方面研究的創始人與開拓者,國際知名數學家,先後當選美國科學院外籍院士,第三世界科學院院士,法國南錫大學、美國伊利諾大學、香港中文大學榮譽博士,聯邦德國巴伐利亞科學院院士等。
錢三強:浙江湖州人,出生於浙江紹興。核物理專家、中國核原子科學之父,曾師從居里的女兒、諾貝爾獎獲得者伊萊娜?居里及其丈夫約里奧?居里。在中國研發原子彈期間,擔任技術總負責人、總設計師,被追授「兩彈一星功勛獎章」。
范新弼:電子計算機專家,湖南長沙人。1951年獲美國斯坦福大學電子學博士學位,在電子器件研究與應用領域獲8項美國專利。歸國後,領導我國第一台大型計算機及其後多台大型計算機的磁芯存儲器研製工作,領導中國半導體存儲元件研究,建立了國內第一批測試設備。
張效祥:計算機專家、中國科學院院士(學部委員)、中國解放軍總參謀部計算技術研究所研究員。領導中國第一台大型通用電子計算機的仿製並在此後的35年中主持中國自行設計的電子管、晶體管到大規模集成電路各代大型計算機的研製,為中國計算機事業的創建、開拓和發展,起了重要作用。1985年,領導完成中國第一台億次巨型並行計算機系統。
錢學森:中國現代物理學家、世界著名火箭專家、全國政協副主席,浙江杭州市人,生於上海。錢學森曾在美國任講師、副教授、教授以及超音速實驗室主任和古根罕噴氣推進研究中心主任。1950年開始,歷經5年努力,於1955年才回到祖國,1958年起長期擔任火箭導彈和航天器研製的技術領導職務。
董鐵寶:力學家、計算數學家,江蘇武進人,「中國第一個程序員」(王選),長期致力於結構力學、斷裂力學、材料力學性能、計算數學的研究和教學,我國計算機研製和斷裂力學研究的先驅者之一。1945年赴美學習,1956年歸國教學,1968年在文革中因受迫害自殺。
金怡濂:中國工程院院士、著名高性能計算機專家、國家最高科學技術獎獲得者,原籍江蘇常州。中國第一台大型計算機研製者之一,先後提出多種類型、各個時期居國內領先或國際先進水平的大型、巨型計算機系統的設計思想和技術方案,為我國高性能計算機技術的跨越式發展和趕超世界計算機先進水平有著重要貢獻。
王選:江蘇無錫人。著名的計算機應用專家,主要致力於文字、圖形、圖象的計算機處理研究。中國科學院院士、中國工程院院士、第三世界科學院院士、國家最高科學技術獎獲得者。曾任北大方正集團董事、方正控股有限公司首席科技顧問,九三學社副主席、中國科協副主席、九三學社副主席、中國科協副主席。2003年當選十屆全國政協副主席。
周巢塵:計算機軟體專家,原籍江蘇南匯,中國科學院院士(學部委員)、第三世界科學院院士、中國科學院軟體研究所研究員,曾任聯合國大學國際軟體技術研究所所長。
楊芙清:北京大學計算機學科第一位教授、博士生導師,中國科學院院士(學部委員)、計算機科學技術及軟體專家,無錫人。歷任軟體工程國家工程研究中心主任、北京大學信息與工程科學學部主任、北京大學軟體工程研究所所長、北京大學計算機科技系教授。
孫仲秀:計算機科學家、中國科學院院士,原籍浙江餘杭,生於江蘇省南京市,歷任南京大學助教、講師、副教授、教授、博士生導師、副校長等職。1974年後主持研製了中國國產系列計算機DJS200系列的DJS200/XT1和 DJS200/XT1P等操作系統。從1979年起開始對分布式計算機系統軟體和應用進行了研究,1982年在國內首次研製成功ZCZ分布式微型計算機系統,研究和開發了多個實用的分布式計算機系統。
何積豐:中國科學院院士、計算機軟體專家,生於上海,祖籍浙江寧波。現任華東師范大學終身教授、軟體學院院長,上海嵌入式系統研究所所長、聯合國大學國際軟體技術研究所高級研究員。早年進行管理信息系統和辦公自動化系統的研發。
吳幾康:安徽歙縣人。計算機專家、中國計算機事業的開拓者之一。曾於1951年至1953年在丹麥任無線電廠開發工程師,歸國後調至中國科學院近代物理研究所,後參與籌建計算技術研究所。1965年負責研製成功兩台大型通用計算機,後參與籌建771微電子學研究所,任副所長和研究員。
張梓昌:電子計算機專家。江蘇崇明(今屬上海市)人。歷任航天工業部第二研究院所長、測控公司總工程師,中國計算機學會第一屆副理事長,中國宇航學會第一、二屆理事。長期從事電子設備和計算機的研製,曾負責我國第一台計算機的技術工作,是我國計算機技術的學科帶頭人之一。
張世龍:北京大學計算機科學與技術系主任、教授,曾參加我國第一台自行設計製造的大型計算機119機和北大紅旗計算機的系統設計。
慈雲桂:著名計算機科學家、教授,中國科學院技術科學部學部委員,安徽桐城人。歷任國防科技大學副校長兼電子計算機系主任和計算機研究所所長等職,先後主持了我國多種型號計算機的研製,從領導研製我國第一台電子管數字計算專用機,到擔任「銀河」億次計算機研製的技術總指揮和總設計師,為國家經濟建設、國防建設及科學研究事業做出了突出貢獻。
馮康:應用數學和計算數學家、中國科學院院士、世界數學史上具有重要地位的科學家。生於江蘇南京,原籍浙江紹興。其獨立創造了有限元方法、自然歸化和自然邊界元方法,開辟了辛幾何和辛格式研究新領域。中國現代計算數學研究的開拓者。1997年底國家自然科學一等獎授予馮康的另一項工作「哈密爾頓系統辛幾何演算法」。歷任中國科學院計算技術研究所任副研究員、研究員,中國科學院計算中心主任、名譽主任。(排名不分先後)
(計算機世界報)
參考資料:http://www.cnii.com.cn/20060808/ca371826.htm