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中国计算机技术发展的曲折道路

吴国发 · 2020-09-25 · 来源:公正之声
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在改开时代,中国实行“造船不如买船、买船不如租船”的政策;计算机技术和产业断岩式下降。80年代后期,除了计算机激光汉字编辑排版系统之外,汉字信息处理系统的各个软件、硬件都被废弃了。中国的国产操作系统和XCY被停用了。上世纪90年代,中国的集成电路(芯片)制造企业和计算机研制生产企业纷纷倒闭;“三资”企业主导、垄断了中国的市场。大批计算机和电子工业的工厂停产、关闭。

  中国计算机技术发展的曲折道路——中国计算机技术发展简史

  吴国发

  (2020年9月24日)

  内容提要:从1956年中国制定、实施“科学技术的12年规划”,中国的计算机技术发展经历了三个阶段:毛泽东时代,改革开放时代,XXX时代。本文简述了各个阶段发展进程的计算机重要技术、重要事件和重要人物。计算机技术发展,中国走的道路是倾斜的N型:先上坡,再下坡,然后再上坡。

  关键词:计算机  硬件  软件  芯片  操作系统

  从1956年6月中国科学技术的12年规划《1956-1967年科学技术发展远景规划纲要》制定、实施,至今已经64年。中国的计算机技术发展经历了三个阶段:

  第一阶段:1956年6月-1978年12月,毛泽东时代,历时23年。

  第二阶段:1979年1月-2012年11月,改革开放时代,历时34年。

  第三阶段:2012年12月-2042年12月,XXX新时代,历时30年。

第一阶段:毛泽东时代

(一)苏联援助 起点很高

  1956年6月,由毛泽东主席提议,在周恩来总理的领导下,制定了发展我国科学技术的12年规划《1956-1967年科学技术发展远景规划纲要》,把开创我国的计算技术事业等项目列为四大紧急措施之一华罗庚教授担任计算技术规划组组长

  1956年6月19日,科学院计算技术研究所筹建委员会主任华罗庚主持召开了第一次筹备委员会会议。

  1959年5月17日,中国科学院第七次院务常务会议通过,正式成立中国科学院计算技术研究所,简称中科院计算所

  中国计算技术事业从筹划到仿制成苏式计算机,始终得到了苏联的大力援助。在苏联专家的指导下,中科院计算所、第四机械工业部(电子工业部)等单位,于1958年8月1日仿制成功中国第一台小型数字电子计算机;这标志着我国第一台电子计算机诞生。该机定名为八一型数字电子计算机,后改名为103型计算机(DJS-1)。中国与美国相比,起步晚12年。

  1959年10月1日,中科院计算所、四机部等单位合作,仿照苏联БЭCM-Ⅱ机,制成了中国第一台大型通用数字电子计算机,代号为104机

(二)自力更生 发展很快

  1960年4月,夏培肃院士领导的科研小组首次自行设计,研制成功一台大型通用电子计算机107机。103机、104机、107机都是第一代计算机

  1965年2月,在哈尔滨军事工程学院(国防科大前身)慈云桂教授领导下,研制成功我国第一台晶体管通用电子计算机441B/I。441B/I是我国的第二代计算机

  1969年,陈伯达向毛主席报告:电子技术已经成为国际工业发展的先导;我国电子技术落后;我们必须加强研究电子技术,大力发展电子工业。毛主席做了肯定陈伯达报告的批示。于是,从1970年起,中国掀起了加强电子技术研究、大办电子工业的高潮。北京、上海、南京、广州、西安、成都、武汉、沈阳等大城市建立了大批电子技术科研机构和电子产品制造厂。

  1973年,我国计算机专家徐家福(南京大学)、仲萃豪(中科院软件所)、杨芙清(北京大学)合作,研制了系统程序设计语言XCY。【注:XCY由徐(Xu)家福、仲萃(Cui)豪、杨(Yang)芙清的姓名汉语拼音各取一个字母组成】然后,他们用XCY语言书写、开发了240机(DJS200/XT2)的操作系统

  1973年初,北京大学与有关单位共同研制成功中国第一台百万次集成电路电子计算机150机,这是第三代计算机

  1977年4月,清华大学联合有关单位,研制成功我国第一台微型计算机DJS-050机。该机使用的芯片是仿制(不是进口)的Intel8080。此时,中国微型机与美国英特尔(Intel)公司相比,仅仅相差三年

  上述计算机都使用中国自己研究开发的操作系统。在以操作系统为核心的系统软件方面,中国与美国的差距只有五年

(三)汉语编程 自成体系

  在上世纪70年代,下列两件事对我国计算机事业起到了关键的作用:

  其一,7301会议。根据毛主席关于发展电子技术的批示周总理关于发展电子计算机的指示,1973年1月,第四机械工业部(电子工业部)在北京召开了,“电子计算机首次专业会议”(7301会议)。会议确定了发展系列机的方针,提出联合研制小、中、大三个系列计算机的任务,以中小型机为主,并且着力普及和运用计算机。

  会议结束后,四机部立即着手组织DJS-100系列和DJS-200系列计算机的研制工作。由于这次会议,直接导致了70年代中到80年代初我国计算机工业的初步形成。

  其二,748工程。1974年8月,四机部召开了计算机工作会议,在会上,四机部、一机部(机械工业部)、中国科学院、新华社、国家出版事业管理局联合提出“关于研制汉字信息处理工程”的建议。该工程被命名为“748工程”;后来由国家计委立项。该工程的研制机构称为“748工程小组”。

  1979年7月,748工程小组研制成功了计算机激光汉字编辑排版系统。这项新技术被中国计算机界称为是“中国告别铅与火的技术革命”;748工程科研集体也被称之为“当代毕升”,其代表人物是北京大学王选院士。

  748工程小组同时也研制成功了微型机汉字操作系统CCDOS(与美国MS DOS兼容),汉字数据库管理系统,汉字工具软件,汉字全文检索系统,以及汉字输入、输出设备。

  另外,在60年代,中国科学院董韫美院士主持研究开发了中文高级程序设计语言BCY及其编译器。

  这样,就形成了汉字信息处理系统。到今天,这一系统仍然是中国计算机技术发展史上最灿烂的一页

第二阶段:改革开放时代

(一)自毁长城 差距增大

  如前所述,由于毛主席的正确领导,中国的计算机核心(芯片)技术与美国的差距由1958年的12年缩短到1977年的三年

  1979年1月1日中美建交。1月28日至2月6日(中国春节期间),邓小平副总理访问美国,与卡特总统在白宫会谈。从此,中美关系进入“蜜月”期,新中国的发展进入了第二个时代——“改革开放”时代。

  在改开时代,中国实行“造船不如买船、买船不如租船”的政策;计算机技术和产业断岩式下降。

  80年代后期,除了计算机激光汉字编辑排版系统之外,汉字信息处理系统的各个软件、硬件都被废弃了。中国的国产操作系统和XCY被停用了

  上世纪90年代,中国的集成电路(芯片)制造企业和计算机研制生产企业纷纷倒闭;“三资”企业主导、垄断了中国的市场。大批计算机和电子工业的工厂停产、关闭。

  1980年-1983年,中国完成了“长城”1号、2号大型机,以及曙光1号巨型机的研发和制造。“长城”计算机技术领先于日本。可是,1982年,“长城”2号大型计算机及其重要的技术资料,被中国科技人员带到了“纽约国际科技博览会”和“东京新技术交流会”。中国科技人员把重要的技术资料无偿送给了美国和日本。而且,中国专家们一度放弃了“长城”、“曙光”。由于当时北京市人民政府的坚持,“曙光”巨型机计划才没有被勒令下马。但是,中国科学院递交的报告称:由于“曙光”技术相对于西方国家处于落后阶段,因此建议作为民用。

  1984年,中国科学院计算技术研究所投资建立联想计算机公司。该公司发展成为联想集团

  1986年11月28日,中国长城计算机集团公司成立。1987年7月,第一台国产的286微机——长城286正式推出,比美国落后三年。1988年4月,第一台国产386微机——长城386推出。1990年,长城486计算机问世,比美国落后仅一年。可是,后来中国长城计算机集团公司停止了“长城”系列微型机系列的研制,“长城”停产:“自毁长城”!长城计算机集团公司和全国所有计算机制造厂都改为使用美国英特尔公司的芯片组装电脑。

  1987年9月15日,任正非创办的华为技术有限公司在深圳市成立。

  中国自主知识产权的集成电路(芯片)研制处于停顿状态

  从1991年起,中国停止了研制各种计算机芯片,历时10年,直至中国科学院计算技术研究所从2001年开始研制计算机芯片“龙芯”。

  但是,对于计算机技术标志性的英特尔公司x86架构的芯片,直到2013年,上海兆芯公司才开始研制x86架构芯片。

  在以英特尔(Intel)计算机芯片(x86架构)为代表的计算机(硬件)核心技术方面,1977年,中国与美国的差距只有3年;1990年,差距只有1年;可是,到2013年,中国建立公司、重新开始研制x86架构芯片时,与美国的差距增大到23年

  而在以操作系统为核心的系统软件方面,由1978年的5年到2012年的无穷多年,因为中国根本不存在自主知识产权的国产操作系统

(二)国防科研 超算登顶

  由于中央军委有关负责人的重视,以国防科研机构为主研制超级计算机,使中国在超级计算机领域,发展加速,逐渐赶上和超过美国

  1983年12月,我国第一台“银河”系列亿次巨型电子计算机银河-I号”在国防科技大学诞生了。银河-I号的研制由慈云桂院士担任总指挥和总设计师。银河-1号的研制成功,向全世界宣布:中国成了继美国、日本、俄罗斯之后,能够独立设计和制造巨型机的国家。慈云桂被称为“中国巨型机之父”。

  1992年11月,国防科技大学研究成功银河-II通用并行巨型机。

  1993年,中科院计算所研制成功曙光一号,这是国内首次以基于超大规模集成电路的通用微处理器芯片和标准UNIX操作系统设计开发的并行计算机,并推向了市场。

  1995年,中科院计算所研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

  1997年6月,国防科大研制成功银河-III巨型计算机系统,其峰值性能为每秒130亿次浮点运算。

  1999年9月,“神威I”由江南计算技术研究所牵头研制成功并投入运行。江泽民亲笔题名“神威”

  2003年8月,李三立院士(清华大学,上海大学)主持研制的深超21C”超级计算机研制成功。在2003年11月23日,在第23届超级计算机TOP 500排行榜上,列第163位,超过俄罗斯最快的超级计算机。

  2004年6月,李国杰院士领导的中科院计算所和曙光计算机公司,研制成功超级计算机“曙光4000A”。2004年6月21日 美国能源部劳伦斯伯克利国家实验室公布了最新的全球计算机500强名单,“曙光4000A”排名第十,运算速度达8.061万亿次。

  2009年10月29日,国防科技大学研制的首台千万亿次超级计算机系统“天河一号”问世。2010年11月,“天河一号A”在第36届超级计算机TOP500排行榜上,名列第一,2011年时排名第二,2012年排名已下降至第五。

(三)顶风冒雨 研制芯片

  尽管以前的计算机芯片研究制造机构被强制关闭,而且当时政府高层领导人也不支持计算机芯片研究制造,但是一些对祖国赤胆忠心的科技人员“顶风冒雨”,开始研制计算机芯片。

  2001年8月18日,中国科学院计算计算技术研究所仿制成功通用CPU“龙芯1号”芯片。

  2002年中科院计算所与曙光公司推出完全自主知识产权“龙腾”服务器。龙腾服务器采用了“龙芯-1”CPU和曙光Linux操作系统。

  2003年12月,北京中星微电子公司发布的“星光五号数字多媒体芯片在PC多媒体领域,技术上世界领先。“星光”系列数字多媒体芯片在国内外市场的销售量已超过1亿枚,成功占领了计算机图像输入芯片世界第一市场份额:2008年,占世界市场60%。2006年3月,中星微电子宣布推出“星光移动四号”芯片Vinno

  2005年4月18日,由中科院计算技术研究所研制“龙芯2号”正式亮相。这是中国首个拥有自主知识产权的通用高性能CPU。“龙芯2号”的技术水平比美国英特尔公司2000年11月发布的奔腾4(Pentium 4)相差很多。龙芯的架构是MIPS,而不是Intel x86。

  值得指出的是:领导“龙芯”研制工作的胡伟武博士崇拜毛主席,信仰毛泽东思想,坚持用毛泽东思想指导科研和其它工作。

  2008年3月5日,龙芯中科技术有限公司,简称龙芯中科,在北京成立。法定代表人和总经理是胡伟武。龙芯中科由中科院计算所控股。龙芯中科就是研究、制造龙芯的企业。

第三阶段:XXX新时代

(一)超级电脑 保持领先

  中共十九大把习近平主席的思想定义为“习近平新时代中国特色社会主义思想”。这里所说的“新时代”是从党的十八大开始的。因此,这个时代是区别于改革开放时代的。

  习近平主席十分重视计算机核心技术的研究开发。

  在这个新时代,中国的超级巨型计算机继续保持领先地位。

  2013年11月,国防科技大学研制的“天河二号”超级计算机系统成为全球运算速度最快的超级计算机。2013年11月18日,国际TOP500组织公布了最新全球超级计算机500强排行榜,“天河二号”以比第二名—美国的“泰坦”快近一倍的速度登上榜首。从2013年11月至2015年11月,每年发布两次全球超级计算机500强排行榜中,“天河二号”连续五次蝉联冠军。但是,“天河二号”全部使用美国英特尔等公司的芯片

  2016年6月20日,在德国法兰克福举行的世界超级计算大会上,国际TOP 500组织发布第47期榜单。江南计算技术研究所(解放军56所)研制的“神威·太湖之光”位于“世界超级计算机500强”的榜首。“神威·太湖之光”全部用国产“申威26010”众核处理器。占据榜单第三和第四的分别是美国的“泰旦(Titan)”和“喜快(Sequoia)”。

  国际TOP 500组织第47期榜单上的一个重大变动是:美国入围的超级计算机总数量首次跌下第一位置;中国现在居第一位,入榜的超级计算机数量达到167台,超过美国的165台

  2019年11月19日,最新一期全球超级计算机500强榜单发布。美国超级计算机“顶点”(Summit)蝉联冠军。美国超级计算机“顶点”以每秒14.86亿亿次的浮点运算速度再次登顶,第二位是美国超算“山脊”(Sierra)。中国超级计算机“神威·太湖之光”和“天河二号”分列第三、第四位

  在上榜数量上,中国境内有228台超算上榜,蝉联上榜数量第一,比半年前的榜单增加9台;美国以117台位列第二。从总算力上看,美国超算占比为37.1%,中国超算占比为32.3%。

(二)高端芯片 急起直追

  进入XXX新时代,计算机科学技术领域的科学家、专家、研究人员和工程技术人员,集中力量对高端芯片(计算机芯片、手机芯片等)进行技术攻关,取得了显著的成就。

  2013年4月27日,上海兆芯集成电路有限公司(国有企业),简称上海兆芯公司,正式成立。上海兆芯公司的主要业务是研制x86架构的芯片。这是时隔22年之后,中国重新研制x86架构的芯片。英特尔公司的x86架构芯片是高端芯片的代表;x86架构芯片的技术水平是计算机硬件核心技术水平的标志。只有用x86架构芯片制造的计算机才能运行微软公司的操作系统Window。因此,上海兆芯公司的成立具有重大意义。此时,中国高端芯片技术的水平与美国的差距是22年。

  2013年,联想集团电脑销售量升居世界第一,成为全球最大的PC生产厂商。但是,联想集团的PC是使用美国英特尔公司的芯片组装的微型机。

  2013年,华为公司首超全球第一大电信设备商瑞典爱立信公司,成为世界第一大电信设备制造商和通信技术服务提供企业。

  2014年,华为技术公司推出“海思麒麟(Kirin)”芯片,具有ARM Cortex架构。华为的“海思麒麟”(HiSilicon)芯片具有自主知识产权,在技术上全球领先。“海思”芯片的最新产品是“麒麟985”。“海思麒麟”芯片用于智能手机和智能仪器、仪表、家电和个人用品。

  2015年3月31日,中国发射首枚使用“龙芯”的“北斗”卫星。此前,“北斗”卫星使用美国英特尔公司的芯片。

  据2015年4月9日的美国《华尔街日报》报道,美国政府禁止企业向中国研制超级计算机的企业出口芯片等技术产品。

  2015年8月18日,龙芯中科正式发布其新一代处理器架构产品,包括自主指令集LoongISA、新一代处理器“龙芯3A2000”和“龙芯3B2000”,以及社区版操作系统LOONGNIX。

  2016年3月,中星微电子公司研制的首款嵌入式神经网络处理器(NPU)实现批量生产。该处理器在技术上世界领先

  2018年4月16日美国商务部发布公告称,美国政府在未来7年内禁止中兴通讯公司(国有企业)向美国企业购买敏感产品,向中国打响了科技战。这场科技战的主战场计算机与通信技术

  2019年6月,兆芯集团发布x86架构处理器KX-600和KH30000。这是国内首个16nm工艺、8核3.0GHz的高性能处理器。新款兆芯处理器的整体性能超过Intel酷睿i5-7400,与英特尔公司的x86芯片差距只有7年。上海兆芯集团只用6年时间就跨越了15年:其x86架构芯片与英特尔x86的差距从22年追赶到7年。这就是中国速度!

  2019年5月15日,美国总统宣布进入“紧急状态”,目标之一是打压华为公司。随后,美国宣布将华为公司等70家企业列入制裁的“实体清单”(黑名单)。然后,总统特朗普、国务卿蓬佩奥等亲自上阵,在全球打压华为公司。中国政府和华为公司沉着应战。

  截至2020年7月20日,美国已经将华为公司、中兴公司、科大讯飞公司等企业,国防科技大学、哈尔滨工业大学、西安交通大学、北京航空航天大学等13所大学,公安部法医研究所、北京计算机科学研究中心等研究所,共计122家实体,列入制裁的“实体清单”(黑名单)。

  在任正非的领导下,华为公司顶着狂风暴雨逆势上升。2020年4月29日,市场调查机构CINNO Research公布了今年第一季度中国大陆市场手机芯片出货量排名,华为海思麒麟(HiSilicon)处理器位列第一,市场份额为43.9%;高通(Qualcomm)骁龙芯片位列第二,份额为32.8%。联发科和苹果分别以13.1%和8.5%排在第三、第四位。

  2020年8月10日,《财富》公布世界500强榜(企业名单),华为公司排在第49位,超过美国的思科公司和瑞典爱立信公司。华为公司是2020中国民营企业500强第一名。

(三)通用软件 差距巨大

  在计算机操作系统领域,中国使用的Windows、UNIX、Linux、MacOS等,全部是美国开发的。

  手机使用的操作系统Android(安卓)和iOS也是美国开发的。

  到2020年9月底,中国根本没有真正的、具有自主知识产权的国产操作系统。有些企业和研究机构开发的所谓“国产操作系统”都是以开源Linux为基础,使用Linux内核且未做任何修改而Linux的核心技术和知识产权属于美国

  美国已经禁止华为公司使用Windows和Android。

  华为公司从2004年开始,用15年时间,开发了具有自主知识产权的操作系统“鸿蒙(HarmonyOS)”。2019年8月9日,在东莞举行华为开发者大会上,华为公司正式发布操作系统鸿蒙。鸿蒙系统适用于手机、平板电脑和智能设备。但是,鸿蒙系统至今尚未使用。

  对于其它基础软件,包括程序设计语言、数据库管理系统等,全部是美国研究开发的

  有几个中央企业和研究机构在开发数据库管理系统(DBMS)。但是,他们开发DBMS与最先进、使用最广的美国甲骨文公司的Oracle差距约30年

  例如,北京人大金仓信息技术公司开发的金仓数据库管理系统KingbaseES,有自主知识产权,但是技术上比美国的Oracle数据库管理系统落后约30年;当然其用户极少。

  全世界使用的专业领域的通用软件,如AutoCAD(计算机辅助设计)、SamartCAM(计算机辅助制造)、MATLAB(数学计算与绘图)、SAS(统计数据处理与绘图)、SAP(企业管理)、Docker(应用容器引擎)等,除了SAP是德国开发的外,其余都是美国开发的。美国已经禁止中国一些企业、大学使用MATLAB、Docker等软件。

  由上述情况可知:在通用软件(包括系统软件、应用软件中的通用软件)方面,中国与美国的差距巨大,不是10年、20年,而是30年以上,甚至无穷多年,因为中国根本没有自主知识产权的通用软件。这个问题对于中国的现代化、信息化是极大的隐患。如果美国禁止中国使用美国开发的全部通用软件,中国将倒退70年!

  党中央、国务院必须下最大决心、采取最有力措施,集中人力、物力、财力,加速研究开发系统软件和其它通用软件。

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