1.2.2 中国计算机发展史

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。华罗庚教授1950年回国，1952年在全国大学院系调整时，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。

（1）第一代电子管计算机的研制（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。为了纪念这个日子，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），运行速度每秒1500次，共生产了38台。103型计算机如图1.6所示。

（2）第二代晶体管计算机的研制（1965—1972年）。我国在研制第一代电子管计算机的同时，已开始了晶体管计算机的研制。为了打破国外对计算机元件的禁运，1958年成立了生产晶体管的半导体厂——中国科学院109厂。经过两年的努力，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）。1965年，我国研制成功了中国第一台大型晶体管计算机（109乙机），并不断对109乙机加以改进，两年后又推出了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”。109机如图1.7所示。

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。

（3）第三代基于中小规模集成电路的计算机研制（1973年至20世纪80年代初）。IBM公司1964年推出的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年初期才陆续推出了大、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20世纪80年代，我国高速计算机，特别是向量计算机有了新的发展。1983年中国科学院计算所完成了我国第一台大型向量机——757机，计算速度达到每秒1000万次。757机如图1.8所示。

（4）第四代基于超大规模集成电路的计算机研制（20世纪80年代中期至今）。“银河”计算机从1978年开始研制，到1983年通过了国家鉴定。它是由国防科大自行设计的第一个每秒向量运算1亿次的巨型计算机系统。1992年国防科大研制成功了银河II通用并行巨型机，峰值速度达每秒4亿次浮点运算，总体上达到20世纪80年代中后期的国际先进水平。1997年国防科大研制成功了银河III百亿次并行巨型计算机系统，它采用可扩展分布共享存储并行处理体系结构，由130多个处理节点组成，峰值性能为每秒130亿次浮点运算，系统综合技术达到20世纪90年代中期国际先进水平。图1.9所示的是“银河”亿次巨型机。

我国的高端计算机系统研制起步于20世纪60年代。到目前为止，大体经历了三个阶段：第一阶段，20世纪60年代末到70年代末，主要从事大型机的并行处理技术研究；第二阶段，20世纪70年代末至80年代末，主要从事向量机及并行处理系统的研制；第三阶段，20世纪80年代末至今，主要从事MPP（大规模并行处理）系统及工作站集群系统的研制。经过几十年不懈的努力，我国的高端计算机系统研制取得了丰硕成果，“银河”“曙光”“神威”“深腾”等一批国产高端计算机系统的出现，使我国成为继美国、日本之后第三个具备研制高端计算机系统能力的国家。

最初，我国从事高端计算机系统研制的只有国防科大等少数几家单位。1983年，国防科大研制的银河I型亿次巨型机系统的成功问世，标志着我国具备了研制高端计算机系统的能力。1994年银河II在国家气象局正式投入运行，性能达每秒10亿次。1997年银河III峰值达每秒130亿浮点运算。2000年银河IV峰值性能达到了每秒1.0647万亿次。

20世纪80年代中期以后，国家更加重视高端计算机系统的研制和发展，在国家高技术研究发展计划（863计划）中，专门确立了智能计算机系统主题研究。国家智能中心于1993年10月推出曙光一号，紧接着推出了曙光1000、曙光2000、曙光3000和曙光4000A。其中，曙光4000A的峰值为11.2 TFLOPS（FLOPS为每秒峰值速度）。

2008年8月我国首台突破百万亿次运算速度的超级计算机“曙光5000”已由中国科学院计算技术研究所、曙光信息产业有限公司自主研制成功，其浮点运算处理能力达到每秒230万亿次（交付用户使用能力每秒200万亿次），LinPack速度预测将达到每秒160万亿次，这个速度让中国高性能计算机再次跻身世界前十名。曙光5000A于2009年5月中旬落户上海超级计算中心，为气象、海底隧道、环保、船舶、大飞机制造、汽车、建筑、钢铁、石油、机电、高校、科学院等领域提供了强有力的计算服务，为城市减灾防震提供了安全保障。

2010年11月15日TOP500.org组织公布了第36届全球超级计算机五百强排行榜，由中国国防科大与天津滨海新区合作研发的“天河一号A”以优异性能位居世界第一，取得了我国自主研制超级计算机综合技术水平进入世界领先行列的历史性突破。天河一号A（Tianhe-1A）具有14 336颗英特尔六核至强X5670 2.93GHz CPU、7168颗Nvidia Tesla M2050 GPU和2048颗自主研发的八核飞腾FT-1000 CPU。处理内核数突破20万颗，峰值计算性能达到了4.7 PFLOPS，即每秒4.7千万亿次。天河一号A如图1.10所示。

2013年11月19日TOP500.org组织公布了第42届全球超级计算机五百强排行榜，来自中国国防科大的“天河二号”继半年前荣膺桂冠之后再次夺魁，这也是中国超算历史上第一次蝉联No.1，并蝉联第43届、44届、45届全球超级计算机500强排行榜之首。天河二号具有3.2万颗Intel Xeon E5-2692 v2 2.2GHz 12核心处理器、4.8万块Xeon Phi 31S1P 57核心协处理计算卡、312万个计算核心，Linpack峰值浮点计算能力54.90 PFLOPS（每秒5.490亿亿次），最大33.86 PFLOPS。天河二号如图1.11所示。

2016年6月20日，据TOP500.org组织公布发布的榜单，“神威·太湖之光”的浮点运算速度为每秒9.3亿亿次，不仅速度比第二名“天河二号”快出近两倍，其效率也提高3倍。更重要的是，与“天河二号”使用英特尔芯片不一样，“神威·太湖之光”使用的是中国自主知识产权的芯片。

“神威·太湖之光”由40个运算机柜和8个网络机柜组成。每个运算机柜比家用的双门冰箱略大，打开柜门，4块由32块运算插件组成的超节点分布其中。每个插件由4个运算节点板组成，一个运算节点板又含2块“申威26010”高性能处理器。一台机柜就有1024块“处理器，整台神威·太湖之光”共有40 960块处理器，每一块处理器相当于20多台常用笔记本电脑的计算能力。“神威·太湖之光”如图1.12所示。