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3000字的中国超级计算机发展史

电脑杂谈　发布时间：2020-04-29 09:08:20　来源：网络整理

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中国的计算机开发工作源于1956年制定的“国家十二年科技计划”. 同年9月，中国科学院计划建立计算技术研究所. 1957年秋天，决定使用苏联M-3计算机数据作为蓝图，中国科学院计算技术研究所和北京有限电厂合作开发了该计算机. 生产调试于1958年8月完成. 该机器由800个电子管，2000个氧化铜组件和10,000个电阻电容组件组成. 它分为400个插件，并插入3个机柜中. 由于氧化铜组分的性能不稳定，因此后来使用了锗二极管. 整个机器于1959年3月开始试用计算. 不久，计算机研究所的三个房间成功地为机器配备了磁芯存储器，并且从使用鼓作为存储器的那一刻起，操作速度从每秒30次提高到每秒1800次. 1959年8月1日投入运行，可以执行短程序. 738家工厂总共生产了38台设备，并将其重命名为103型计算机（即DJS-1型），供所有设备使用.

中国超级计算机的历史

世界上第一台数字电子计算机诞生于1946年. 中国电子计算机的研究，生产和应用始于1950年代中期和后期. 1956年，周总理亲自主持制定了“十二年科学技术发展计划”，其中将计算机列为科学技术发展的重点之一，并准备建立中国第一所计算机技术研究所. -中国科学院计算技术研究所. 1957年，哈尔滨工业大学成功开发了中国第一台模拟电子计算机. 1958年8月1日，中国第一台数字电子计算机103机器诞生了.

以逻辑电路器件为标志，到目前为止的电子计算机可以分为四代. 另外，有一种说法是“第五代”是人工智能计算机，“第六代”是生物计算机. 每一代计算机都比上一代计算机更小，更快，具有更高的技术要求和更便宜的价格. 中国科学家开发第一代至第四代计算机的工作几乎贯穿了整个时代.

第一代计算机使用真空管. 美国花了4年的时间开发了第一代计算机（1943-1946，符号: 宾夕法尼亚大学摩尔学院的ENIAC），而中国仅用了3年就学会了苏联技术（1956-1958，美国中国科学院计算技术）103台机器），并生产了38台.

第二代计算机使用晶体管. 美国从第一代计算机到第二代计算机用了9年时间（1946-1954，符号: 贝尔实验室的TRADIC），中国用了7年（1958-1964年，符号: 哈尔滨军事工程学院，即国防技术）大学的前身441B机）生产了约200台.

第三代计算机使用中小型集成电路. 该开发过程在美国用了11年（1954-1964，徽标: IBM Corporation的IBM360），在中国用了7年（1964-1970，徽标: 研究所的小型集成电路通用数字电子计算机111）. 中国科学院计算技术研究所”.

1965年，由中国自主研发的第一条集成电路诞生于上海，仅比美国晚五年. 在未来的几年中，尽管对中国施加了技术封锁，但该领域的大多数科研人员和工人阶级仍然发扬自力更生和艰苦奋斗的精神，依靠自己的力量来建设中国的早期半导体产业. 并掌握了它. 从拉单晶，制造设备到集成电路制造的，我们积累了大量的人才和丰富的知识，并相继开发生产了各种类型的中小型双极数字逻辑电路，如DTL ，TTL，ECL等. 支持了国内计算机行业. 当时，仅有的具有这种能力的国家是中国，美国，日本和苏联.

中国超级计算机的发展始于1960年代. 到目前为止，它大致经历了三个阶段: 第一阶段，从1960年代末到1970年代末，主要从事大型机并行处理技术的研究；第二阶段，从70年代末到1980年代末，主要从事计算机和并行处理系统的矢量开发. 第三阶段，从1980年代末到现在，主要从事MPP系统和工作站集群系统的开发. 经过数十年的不懈努力，中国的高端计算机系统开发取得了丰硕的成果. 诸如“ Galaxy”，“ Dawn”，“ Shenwei”和“ Shen Teng”之类的许多国内高端计算机系统的出现使我们的国家成为继美国和日本之后的第三大国家. 开发高端计算机系统.

1958年5月，中国开始研制第一台大型通用电子计算机104机. 苏联当时开发的БЭСМ-II中型计算机就是基于该模型的. 1959年9月，该部的科研人员（706个研究所）和56个总参谋部与北京电缆电厂（738个工厂）紧密合作，完成了开发任务. 104台电子管计算机有22个机柜，主机和机房各占200平方米. 整个机器共享4200个电子管和4000个锗晶体二极管. 字长为40个二进制，内存使用直径2mm的环形铁芯，容量为4096个字，机器时钟频率为500KHz，运算速度约为每秒10,000个浮点运算，并且工作功率为100千瓦. 零件的生产于1958年10月完成，并于1959年4月完成调试. 总共用104台机器生产了7个单元. 为了使计算机产业化并确保完整的设备，在1960年代中期，全国建立了11家计算机大型机和外部设备工厂，拥有13,000名员工. 分布在北京，上海，天津，贵州，黑龙江，山东，江苏等地. 1970年之前，只有738家工厂生产了18种类型的174台晶体管计算机.

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在开发第一代电子管计算机的同时，中国也开始开发第二代晶体管计算机. 1958年7月，中国科学院应用物理研究所的王守武和林兰英等人开发了中国第一只硅单晶. 该工厂提供了由计算机研究所开发的109种B型晶体管计算机（浮点数32个二进制位，每秒6万次），并提供了12个品种和145,000多个锗晶体管.

1964年3月，负责核工业的第二机械部提议在1967年底之前使用大型计算机约200,000次. 3月20日，中国科学院计算技术研究所正式成立. 开发基于109B计算机的109C计算机. 1967年4月，机器调试完成，开始了计算，并于8月进行了验收鉴定. 该机器所需的硅晶体管和锗晶体管由部109工厂和辽河实验工厂生产. 109 C计算机是中国在1960年代中期设计的一种相对成熟的大型计算机，字长为48位，平均运行速度为每秒115,000次. 我们在中国首次采用了自行开发的汇编语言和BCY算法语言，并建立了管理程序. 该飞机已经生产了两套，已经为用户服务了15年. 有效的计算时间超过100,000小时. 它在中国的研究与开发项目中发挥了重要作用，并被国防科学技术委员会誉为“功绩计算机”.

“ Galaxy”系列超级计算机

在国防科学技术大学计算机科学与技术学院宽敞明亮的计算机室中，放着一个红色和的大柜子. 这是中国自行设计和开发的第一台超级计算机，每秒可运行1亿次操作，即“ Galaxy-I”. 它的诞生使中国成为仅次于美国和日本的第三个独立设计和开发超级计算机的国家.

开发“银河”超级计算机的困难不像普通人想象的那样: 当文化大革命刚刚结束时，国家是在浪费生命，中国气象部门迫切需要中，高端的超级计算机. 长期天气预报，航空航天部门迫切需要超级计算机. 为了降低昂贵的风洞实验的成本，石油勘探部门迫切需要超级计算机来处理3D地震数据. 有一个部门在国外租用一台中型计算机，但由外方控制和使用. 任何问题都必须移交给其他人. 中国人不得进入主控制室. 为了开发新一代导弹，必须进行大量的数值计算和模拟，以计算的致命效率和其他数据. 显然，它不再可以通过手摇计算机+人类的海战来完成.

1975年10月和1977年秋，当时的国防科学技术委员会主任张爱萍将军指示国防科学技术大学计算机研究所进行巨型机器开发的研究. 在此基础上，国防科学工业委员会于1977年11月14日向党中央和中央军事委员会提交了关于“巨型飞机的发展”的要求报告. 党中央和中央军事委员会批准了国家国防科学工业委员会11月26日的报告. 1978年3月，中央军委主席同志特别听取了有关计算机发展的报告，明确提出国防科学技术工业委员会系统应承担研制1亿架飞机的任务. . 张爱萍将军将飞机命名为“银河”.

国防科技大学的前身是中国人民军事工程学院，该研究所于1953年在哈尔滨成立. 1958年，“哈尔滨军事工业”研制出中国第一台电子管计算机. 由于历史原因，“哈萨克军事工业”于1966年从军事序列中撤出. 1970年，该学院的主体向南移至长沙，并更名为长沙工学院. 直到1978年才改为国防科技大学. 面对小平同志的信任和信任，当时的国防科技大学计算机研究所所长慈云贵教授发布了军事令状.

1983年12月4日是中国计算机技术发展史上永远值得纪念的日子. 在这一天，中国第一台第一亿台超级计算机的研究与设计提前一年就成功开发并通过了评估；它的诞生标志着中国计算机技术的新水平.

“神威”系列超级计算机

为了加强中国高端并行计算机系统的发展，1996年，国家并行计算机工程技术中心正式成立，并开始开发神威系列大型并行计算机系统. 1999年，神威系列机的第一代产品神威I型巨型机落户北京国家气象局. 系统峰值是3840亿个浮点运算. 同时，为了顺应国际潮流，他们还启动了神威“新世纪”集群系统的开发. 现在，我们已经成功启动了两个系列的“ New Century”集群系统A和P. A系列使用Alpha21264处理器，P系列使用Intel Xeon处理器. 目前，该系统已广泛应用于石油，地球物理勘探，生物学，气象学和材料分析等各个领域.

在1980年代末和1990年代初，世界的计算机领域悄然引发了一场革命. 传统矢量机的发展受到限制，大型并行机悄然问世. 金一联教授对这一新的发展趋势有着敏锐的洞察力，这是实现中国计算机跨越式发展的重要机遇. 同时，机会也落在了他身上. 他曾担任国家重点项目“神威”大型计算机系统的首席设计师.

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金一联教授立即提出了一项新的跨越式计划，以发展中国的超级超级计算机. 该计划在当时不仅在中国没有先例，而且超过了巨型计算机的峰值计算速度，从每秒10亿次提高到每秒3000亿次以上，跨越了两个数量级. 在国家并行计算机工程技术研究中心举行的“神威”机器开发计划的演示会议上，许对此计划表示惊讶，怀疑甚至反对，并提议继续从事更传统的保险模式. 金一联驳斥了这场辩论: “如果不挑战，就会失去竞争的机会，没有突破，就不会有中国巨头崛起. ”经过他的敏锐分析，与会专家终于通过了总体规划. 实践证明，这是一次战略性飞跃，开创了中国超大型飞机超越世界先进水平的发展道路.

天气预报是超级计算机最重要的应用领域之一. 在神威Ⅰ号机上运行的“综合天气预报系统”使用32套原始数据，进入计算机进行计算，然后获得32个结果. 然后，使用气象学的知识和统计资料，在此结果组中，找出最可能的未来天气状况. 在过去10天的天气预报中，数百亿架飞机的计算大约需要640个小时. 当预测结果出来时，它不再是“预测”. 使用“神威”机进行计算，只需要8个小时.

“神威”机的另一个重要应用是石油勘探. 要提取油，您必须进行钻孔. 钻一口井需要大量金钱，这几乎是几百万甚至几千万. 如果选定的钻井地点存在偏差，将浪费人力，财力和物力，造成巨大的损失. 因此，提前进行准确的计算尤为重要.

在可能的情况下进行人工爆破，然后收集爆破后的反应，记录其反射弧，并将这些数据发送到计算机进行处理，然后由地质专家分析油的分布根据得出的结论. 使用“神威”机器后，分析面积和准确性都可以大大提高.

“神威”机在油田的另一个重要应用是“储层模拟系统”. 在像大庆这样的老油田，必须注入石油以平衡压力. 现在地下还剩下多少石油，还需要进行大量计算. 对于普通的工作站，可能需要一个月的时间才能获得结果，并且为了提高准确性，必须对一组过程进行几次计数. 一次大约需要一个月，并且显然不能满足要求. 使用神威机后，它从一个月更改为一个星期，现在变成了几个小时.

“神腾”系列超级计算机

联想集团在1990年代后期以生产个人计算机和服务器而闻名，它也加入了开发高端计算机系统的行列，轰动一时. 2002年，该集团开发的计算速度超过每秒万亿浮点运算的“神腾1800”高端计算机系统诞生于北京中关村. 它是中国第一个企业开发的万亿美元二手计算机产品，标志着国内大型IT公司在高性能计算领域的研究与开发的开始. 在当年11月公布的全球高性能计算机TOP500排名中，“神腾1800”以每秒1.046万亿个浮点运算的测量性能排名第43位，这也是中国企业首次生产高端计算机. 计算机系统TOP500. 此外，该小组还分别于1999年和2000年推出了NS10000和NS20000高性能服务器集群系统. 同期，清华大学和上海大学也从事高性能集群系统的研究. 1999年神威巨型计算机问世，由清华大学开发的“ Exploration 108”大型集群计算机系统和高性能网络并行超级计算机THNPSC-1问世. 其最大浮点计算速度达到每秒300亿次； 2000年，集群型高性能计算机系统-自强2000-SUHPCS诞生于上海，峰值速度为每秒3000亿个浮点运算.

中国超级计算机血统表

国防科学技术大学计算机研究所“银河”系列

银河一号1983年的运算速度为每秒1亿次

银河Ⅱ1994年，计算速度为每秒10亿次

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