中国计算机发展史
中国计算机发展史
华罗庚和我国第一个计算机科研小组
华罗庚教授是我国计算技术的奠基人和最主要的开拓者之一。当冯•诺依曼开创性地提出并着手设计存储程序通用电子计算机EDVAC时,正在美国Princeton大学工作的华罗庚教授参观过他的实验室,并经常与他讨论有关学术问题,华罗庚教授1950年回国,1952年在全国大学院系调整时,他从清华大学电机系物色了闵乃大、夏培肃和王传英三位科研人员在他任所长的中国科学院数学所内建立了中国第一个电子计算机科研小组。
1956年筹建中科院计算技术研究所时,华罗庚教授担任筹备委员会主任。
第一代电子管计算机研制(1958-1964年)
我国从1957年开始研制通用数字电子计算机,1958年8月1日该机可以表演短程序运行,标志着我国第一台电子计算机诞生。为纪念这个日子,该机定名为八一型数字电子计算机。该机在738厂开始小量生产,改名为103型计算机(即DJS-1型),共生产38台。
1958年5月我国开始了第一台大型通用电子计算机(104机)研制,以前苏联当时正在研制的БЭСМ-II计算机为蓝本,在前苏联专家的指导帮助下,中科院计算所、四机部、七机部和部队的科研人员与738厂密切配合,于1959年国庆节前完成了研制任务。
在研制104机同时,夏培肃院士领导的科研小组首次自行设计于1960年4月研制成功一台小型通用电子计算机-107机。
1964年我国第一台自行设计的大型通用数字电子管计算机119机研制成功,平均浮点运算速度每秒5万次,参加119机研制的科研人员约有250人,有十几个单位参与协作。
第二代晶体管计算机研制(1965-1972年)
我国在研制第一代电子管计算机的同时,已开始研制晶体管计算机,1965年研制成功的我国第一台大型晶体管计算机(109乙机)实际上从1958年起计算所就开始酝酿启动。在国外禁运条件下要造晶体管计算机,必须先建立一个生产晶体管的半导体厂(109厂)。经过两年努力,109厂就提供了机器所需的全部晶体管(109乙机共用2万多支晶体管,3万多支二极管)。对109乙机加以改进,两年后又推出109丙机,为用户运行了15年,有效算题时间10万小时以上,在我国两弹试验中发挥了重要作用,被用户誉为“功勋机”。
我国工业部门在第二代晶体管计算机研制与生产中已发挥重要作用。华北计算所先后研制成功108机、108乙机(DJS-6)、121机(DJS-21)和320机(DJS-6),并在738厂等五家工厂生产。哈军工(国防科大前身)于1965年2月成功推出了441B晶体管计算机并小批量生产了40多台。
第三代基于中小规模集成电路的计算机研制(1973-80年代初)
IBM公司1964年推出360系列大型机是美国进入第三代计算机时代的标志,我国到1970年初期才陆续推出大、中、小型采用集成电路的计算机。1973年,北京大学与北京有线电厂等单位合作研制成功运算速度每秒100万次的大型通用计算机。进入80年代,我国高速计算机,特别是向量计算机有新的发展。1983年中国科学院计算所完成我国第一台大型向量机-757机,计算速度达到每秒1000万次。
这一记录同年就被国防科大研制的银河-I亿次巨型计算机打破。银河-I巨型机是我国高速计算机研制的一个重要里程碑,它标志着我国与国外拉大的距离又缩小到7年左右(银河-I的参考机克雷-1于1976年推出)。
第四代基于超大规模集成电路的计算机研制(80年代中期至今)
和国外一样,我国第四代计算机研制也是从微机开始的。1980年初我国不少单位也开始采用Z80,X86和M6800芯片研制微机。1983年12电子部六所研制成功与IBMPC机兼容的DJS-0520微机。10多年来我国微机产业走过了一段不平凡道路,现在以联想微机为代表的国产微机已占领一大半国内市场。
1992年国防科大研究成功银河-II通用并行巨型机,峰值速度达每秒4亿次浮点运算(相当于每秒10亿次基本运算操作),总体上达到80年代中后期国际先进水平。
从90年代初开始,国际上采用主流的微处理机芯片研制高性能并行计算机已成为一种发展趋势。国家智能计算机研究开发中心于1993年研制成功曙光一号全对称共享存储多处理机。1995年,国家智能机中心又推出了国内第一台具有大规模并行处理机(MPP)结构的并行机曙光1000(含36个处理机),峰值速度每秒25亿次浮点运算,实际运算速度上了每秒10亿次浮点运算这一高性能台阶。
1997年国防科大研制成功银河-III百亿次并行巨型计算机系统,采用可扩展分布共享存储并行处理体系结构,由130多个处理结点组成,峰值性能为每秒130亿次浮点运算,系统综合技术达到90年代中期国际先进水平。
国家智能机中心与曙光公司于1997至1999年先后在市场上推出具有机群结构的曙光1000A,曙光2000-I,曙光2000-II超级服务器,峰值计算速度已突破每秒1000亿次浮点运算,机器规模已超过160个处理机,2000年推出每秒浮点运算速度3000亿次的曙光3000超级服务器。2004年上半年推出每秒浮点运算速度1万亿次的曙光4000超级服务器。
综观40多年来我国高性能通用计算机的研制历程,从103机到曙光机,走过了一段不平凡的历程。总的来讲,国内外标志性计算机推出的时间,其中国外的代表性机器为ENIAC,IBM7090,IBM360,CRAY-1,IntelParagon,IBMSP-2,国内的代表性计算机为103,109乙,150,银河-I,曙光1000,曙光2000。
中国计算机发展史是一部从零起步、自力更生的奋斗史,其发展历程可划分为四个技术阶段,并伴随国家战略需求不断突破:
一、发展阶段与技术突破
1.第一代电子管计算机(1958-1964年)
1958年研制成功103机(每秒2500次运算),标志中国计算机事业起步
1959年104机(每秒1万次)交付使用,磁心存储器等关键部件实现国产化
1964年119机(每秒5万次)成为当时世界最快的电子管计算机
2.第二代晶体管计算机(1965-1972年)
1965年109乙机(每秒6万次)交付,为两弹一星工程提供关键支持
1967年109丙机实现分时系统,被誉为“功勋计算机”
3.第三代集成电路计算机(1973-1980年代)
1973年150机(每秒百万次)问世,配备多道程序与国产操作系统
1974年130小型机实现集成电路技术突破
4.第四代超大规模集成电路计算机(1980年代至今)
1983年银河-I(每秒1亿次)打破国外技术垄断
2002年龙芯一号CPU终结中国“无芯”历史
2016年神威·太湖之光成为全球首台运算速度超10亿亿次/秒的超级计算机
二、关键里程碑
1956年:周恩来主持制定《十二年科学技术发展规划》,计算机被列为重点发展领域
1957年:中国科学院计算技术研究所成立,华罗庚等科学家奠定学科基础
2025年:鸿蒙操作系统PC发布,实现国产系统重大突破
三、社会影响
从军事科研到民用领域全面渗透,支撑卫星轨道计算、天气预报等重大工程
超级计算机技术持续领先,2025年天河系列仍保持全球前列
中国计算机发展史印证了“从跟跑到并跑再到领跑”的科技跨越,其核心经验在于坚持自主创新与产学研协同攻关。
计算机发展史可划分为四个主要阶段,其技术演进与社会影响如下:
一、发展阶段划分
1.第一代(1946-1958年)电子管计算机
特点:体积庞大(如ENIAC占地170平方米)、功耗高、运算速度低(每秒5000次加法)
应用:军事弹道计算、科学实验
里程碑:1946年ENIAC问世,采用十进制运算
2.第二代(1958-1964年)晶体管计算机
特点:体积缩小、可靠性提升,运算速度达数十万次/秒
技术突破:FORTRAN等高级语言出现
应用:工业控制、数据处理
3.第三代(1964-1971年)集成电路计算机
特点:中小规模集成电路实现小型化,速度达数百万次/秒
系统发展:操作系统与分时技术应用
应用:企业管理、文字处理
4.第四代(1971年至今)超大规模集成电路计算机
特点:微处理器普及,性能达上亿次/秒
社会影响:个人电脑、互联网、人工智能爆发
中国进展:1982年银河系列超算诞生
二、中国计算机发展
1958年研制首台通用数字电子计算机
2025年鸿蒙操作系统PC发布,实现国产系统突破
三、未来方向
量子计算、生物计算机等前沿技术探索