DJS100和DJS200系列
——我国最早的通用计算机
第四机械工业部于1973年1月15日-27日在北京召开电子计算机首次专业会议(代号7301会议)。会议提出了我国计算机工业发展的政策,并规划DJS100小型计算机系列、DJS200大中型计算机系列的联合设计和试制等生产任务。
DJS100系列和DJS200系列计算机是我国最早的通用计算机系列。DJS100系列自1974年投产到1983年共生产了1000多台,供社会各单位使用。DJS200系列生产了23台供部队使用。这标志着我国计算机技术水平大大地提高了一步,并培养了一大批计算机科技人员。这些计算机在我国的导弹试验和卫星发射中起了核心作用。
1974年8月DJS 130小型多功能计算机分别在北京、天津通过鉴定,我国DJS 100系列机由此诞生。该机字长16位,内存容量32K字,运算速度每秒50万次,软件与美国DG公司的NOVA系列兼容。该产品在十多家工厂投产,至1989年底共生产了1000台。
到1982年底,中国已经有了4000台计算机(不包括微型机),其中进口计算机450台,大概有200种机型,中国第一代计算机共生产了45台,第二代计算机生产了200台,其余都是DJS-100系列。
DJS 100系列的上马和快速完成研制任务编辑本段回目录
DJS 130集成电路小型计算机的上马和研制是在1973—1974年进行的。这一系列计算机的研制对于那个动荡年代坚持我国计算机事业的发展具有重要意义。DJS 130的研制样机是在短短的一年两个月里完成的,它带动了我国的计算机产业、计算机器件和计算机应用的发展。对于我系自身的成长来说也是跨入了承建第三代计算机的新时期,它对于人才成长、教材建设都起了重要作用。而这项工作是在“四人帮”爪牙还盘踞在清华的特殊时期和顶着清华“三个月运动”的风浪的间隙中进行和完成的,不能不说是难能可贵的。它标志着我国第三代研制计算机的一次突破,也是我们系直接参与国家计算机事业,具有里程碑意义的一次创举。
记得DJS 100系列机的上马研制是在1972年我从绵阳分校被调回北京之后的事情。当时,我所看到系里的情况已和1966年“文革”开始之前大不相同,科研工作已凋敝和停摆,而系里不少教师仍然私下里有着希望能开展一些工作的愿望。那时,我已“靠边站”,只是作为系教改组里的一名办事员而已。为了寻求可能的工作项目只能到校外去找出路,经过一段时间的接洽和争取,了解到四机部在1973年初刚开过电子计算机专业会议,明确提出了“大中小结合,中、小为主”,发展系列产品的方针政策,提出了要由第二代晶体管计算机向第三代集成电路计算机换代。为此正在计划发展集成电路计算机的系列,其中DJS 100小型集成电路计算机系列的项目任务还没有人接,因为搞这样的计算机的总体设计在技术上有难度,而且存在着首先要突破和完成TTL集成电路等器件和制造工艺上的难题,经过多次去当时的四机部争取,最后,刚从五七干校回京恢复工作不久的四机部科技司罗沛霖司长欣然同意交由清华大学组织和主要承担此项研制任务,但是有一个条件,需要从一开始就吸收和带动全国各地的计算机工厂参与研制。我们答应了这个条件,在清华吸收聚集了来自十来个工厂的技术人员一起开始进行DJS 130机的研制工作,成立了DJS 100系列机的领导小组,组长是由四机部罗沛霖司长亲自担任的,我是副组长之一。因为罗司长不能常来清华,除了部里的陈正清同志经常来校起了重要的联络员作用外,项目的所有实际组织和设计研制工作都交由清华负责。在清华成立了DJS 100系列联合设计组,由房家国担任设计组的大组长,吕文超担任党小组长,联合设计组的副组长则由北京无线电三厂的华平澜和天津无线电研究所的刘连棣担任,他们两位和苏州无线电厂派来的王春元也恰好是我系计算机专业毕业的校友。当时,为完成全机的研制,分别成立了运控、内存、外设、器件、软件等设计组。吕文超、王爱英、潘孝梅等在运控组,房家国、林定机等在内存组,王春元、王孝良、唐龙、徐时新、郑维民等在外设组,王尔乾等在器件组,林行良等在软件组,他们都在组里担任了繁重的设计和组织工作,在全机研制工作中都做出了重要贡献。参加联合设计组的除清华大学外,还有北京无线电三厂、天津无线电研究所、苏州无线电厂等十来个校外单位。根据那时的条件一切从实际出发,存储器只能研制和采用由磁芯组成的内存版,4k的内存板就需要质量均匀合格的6万8千多颗外径3毫米内径为1毫米的小磁芯。由于此前我国还没有研制过这样的磁芯,所以一开始的磁芯试烧结研制工作都是争取到校内冶金系应允承接进行的,但是磁芯的专用测试仪器和大量测试工作则都要由我们系里自己完成,工作也是相当繁重的。当时林定机家还住在中关村,每天要骑自行车往返,晚上都要坚持工作得很晚很劳累了才回家,而那时去中关村的道路还都是小路,路灯条件也差,加上林定机的眼睛已高度近视,记得有一天他回家骑车时就撞上了树,虽然出了这样的事故,但他依然能心情愉快地坚持工作的确是实属不易的,因而在联合设计组内被誉为佳话。要完成DJS 130机,首先就需要和工厂一起共同突破研制所需的TTL成套集成电路器件的难关,王尔乾为此曾经有好几个月一直就住在北京半导体器件二厂现场和工厂人员配合进行测试等工作来完成研制任务。DJS 130机的设计工作是从1973年6月正式开始的,经过共同研制上的努力,到1974年8月第一台样机在清华通过了四机部的部级鉴定,用时仅仅一年零两个月,这期间还顶住了校内“三个月运动”的干扰。这的确是不容易的,这是参加联合设计组各个单位和人员大力协作的结晶,完成研制速度之快也的确是一个奇迹。DJS 130机和随后的该系列其他机型的研制成功和投产成了我国计算机事业发展史中的一个闪亮的里程碑。DJS 100系列是从1956年到改革开放前那段国产计算机中产量和应用最多的计算机机型。据统计,DJS 100系列各个型号的计算机生产总量一共达到一千多台。数量之多是建国后前所从未有过的。用今天的眼光来看一千多台计算机算不了什么,可是在当时的国产计算机中绝对是一个惊人的大数量,因为我国在DJS 100系列机出现之前在将近20年期间中研制和生产过的国产计算机的总数一共只有区区200多台,在型号上却有100多种,它们在性能上不少属于低水平重复,从来没有形成过上一点规模的批量生产。DJS 100系列机的出现起了多方面的重要作用:它带动了我国计算机产业的发展,全国有三十多个工厂相继投产过DJS 100系列的130机、高端的140机和142机、低端的120和110机,和其他派生机型;它带动形成过我国计算机应用的一个高潮,如130等机型在汉字激光照排系统、卫星遥感测试系统、计算机测绘系统、传真照片的图像处理系统、海关信息管理系统、石油油品储运信息系统中都推动过成功应用;它也带动了我国计算机专业的成长和教材及教学内容的更新。例如吕文超这位原来是硬件方面的能手教师,就在参与研制DJS 100参与系列机研制工作中通过钻研深入掌握了操作系统等软件的真谛,并编写出操作系统的教材和第一个在清华开出了操作系统这门新课程。而且130等机型在我系车间的投产也起了促进我系生产工作的作用。此外,在我们盘点研制DJS 130机得以成功的原因和经验的时候,我们应不忘衷心感谢各方面曾给予我们的支持,其中,包括北京市仪表局领导王震寰同志曾多次给予过我们的悉心关怀及具体帮助;北京市无线电三厂周慎培厂长等校外工厂领导对样机组装工作的大力支持。正是依靠了这些宝贵的帮助,我们才能顺利、快速和圆满地完成任务。
DJS 050系列机的研制与意义
在开展DJS 100系列机的同时,我们系还进行了另一项很有意义的工作。当时,无线电系未去绵阳分校的一部分教职工是并入我们系和我们并肩战斗的,在九区一层是我系的半导体车间,开展的是MOS电路的研制工作。开始时,开发的只是中小规模的MOS系列数控电路几十个品种。1974年我们从四机部又争取到以清华我系为主研制DJS 050微型机的任务,转而向大规模MOS电路的开发研制方向发展。当时,半导体车间主任是徐葭生,支部书记是李晔。在工作中不仅有徐葭生、李瑞伟、程渝荣、孙义和、王水弟等一批在硅半导体器件的设计和制造工艺方面的好手,还有一批包括朱家维、谢树煜、张洁渝、刘凤云、奚和泉、郭尚才、岳震五等在计算机技术和逻辑设计上有专长的教师投入半导体器件的技术融合工作。计算机和半导体不同专业的人员各自发挥所长,很好地实现了学科之间的交叉融合。不久,李志坚教授从绵阳分校返京加盟,更加强了半导体学科的技术力量,加上软件教研组的洪先龙、蔡大用等人在集成电路的计算机辅助制版软件技术上的突破,和依靠精密仪器系等校内的大力协作,我们自行研制成功了高精度图形发生器。这样,为用于更大规模集成电路的设计制造创造了条件,我们又争取到北京市科委的支持。市科委副主任白介夫同志亲自带领条件处顾处长等人马到我们当时改造中的半导体车间视察,帮我们解决了资金和设备缺口,使我系半导体车间的超净生产线的改造工程得以顺利完工,使超净工作间的净化级别达到了1000级以上,满足了研制大规模集成电路的所需的基本环境条件。我们又在工作中和校外企业紧密合作、相互促进,终于逐步提高和解决了研制大规模集成电路所必须的超高质量光刻胶和电子级以上的化学试剂和超纯气体等原材料问题。通过这些基础性工作的实现,保证了为DJS 050微型机研制成套集成电路器件任务所必需的生产工艺条件。经过顽强拼搏,我们先后研制成功DJS 050所需的全套电路器件、字符发生器器件和1KB硅栅动态存储器等多种大规模集成电路,使我系成为我国MOS集成电路研制的最早发源地,也使我国计算机和半导体事业开始迈进了研制第四代大规模集成电路计算机的门槛。在DJS 050系列机的研制工作中,我们还建立了和四机部六所、安徽无线电厂的合作,促进了彼此的双赢发展和产品生产和应用的能力,DJS 050系列微机的开发研制,也给我系的发展带来了前所未有的机遇。我们不仅很快完成了我国自制的第一台微型计算机,并顺利交由校外工厂接产。我系自身的教学、科研和生产三结合工作也因为计算机硬件、软件和器件在中大规模集成电路上的结合,而增加了活力。DJS 050机的研制成功得到了全国科技大会优秀成果奖。
DJS-100机编辑本段回目录
1973年我国造出第一台台式电脑,与世界先进水平相当
? 1973年我国造出第一台台式电脑,硬件完全自造,与世界先进水平差三年左右。
1972年,每秒运算11万次的大型集成电路通用数字电子计算机研制成功。
1973年,中国第一台百万次集成电路电子计算机研制成功。
1974年,DJS-130、131、132、135、140、152、153等13个机型先后研制成功。
1976年,DJS-183、184、185、186、1804机研制成功。
1973 150机研制成功 中国第一台百万次集成电路电子计算机;由北京大学、北京有线电厂和燃化部等有关单位共同研制;字长48位,存储容量13KB。
DJS-100机研制成功。
注意这儿说的DJS-100机研制成功于1973年。
在已有的小型机中,字长为16位者较为普遍,如美国的PDP-11系列、NOVA系列, 中国的DJS100系列
这儿把中国的DJS100系列和美国的PDP-11系列、NOVA系列相提并论,可见它们在同一个层次上。
DJS100系列计算机自1974年投产到1983年共生产了1000多台,提供给社会各界使用,同时培养了一大批计算机科技与应用人才。
我上面说1973年生产了1000多台,看来是记错了。和美国的PDP-11一样是第一台研制出来日期。而且是系列,不仅仅是DJS100,也就是说1974年以来生产的还有更先进的。有1974年的DJS-130、131、132、135、140、152、153等13个机型,也有1976年的DJS-183、184、185、186、1804机。那么美国PDP-11是那一年呢?
20世纪70年代前期,DEC发布了16-bit的PDP-11,它也是DEC研制的第一款使用8 byte的计算机,而且直接继承了PDP-8的产品线。由于采用了简化设计、统一总线架构、使用更有效的指令集和较低的生产成本等手段,PDP-11系列取得了空前的成功。
前期?指那一年?
1970年UNIX被移植到PDP-11/20上。
从这两条看来PDP-11最初出现在1970年。
这样看来,如果性能一样的话,在台式机上我国比美国只落后三年。不知道性能是否一样?DJS-130、131、132、135、140、152、153、183、184、185、186、1804机和美国的什么型号相当?
PDP-11 (后称为 PDP-11/20) 和 PDP-11/15 -- 原始,无微程式的处理器,由 Jim O''''Loughlin 所设计。
DJS100也于该年(1973)研制成功,它的硬件为自行设计,软件兼容。
1974年,清华大学等单位联合设计、研制成功采用集成电路的DJS-130小型计算机,运算速度达每秒100万次。
1974年8月 DJS 130小型多功能计算机分别在北京、天津通过鉴定,我国DJS 100系列机由此诞生。该机字长16位,内存容量32K字,运算速度每秒50万次,软件与美国DG公司的NOVA系列兼容。该产品在十多家工厂投产,至1989年底共生产了1000台。
PDP-11和DJS 100都属于总规模计算机。内存容量、运算速度未查到。但是当时“运算速度提高到每秒几十万到几百万次”因为是小型当不会几百万次。大致可以认为PDP-11和DJS 100一样都属于几十万到几百万的低档。
DEC公司研制的PDP-8机、PDP-11系列机以及后来的VAX-11系列机等,都曾对计算机的推广起了极大的作用。其特征是用晶体管代替了电子管;大量采用磁芯做内存储器,采用磁盘、磁带等作外存储器;体积缩小、功耗降低、运算速度提高到每秒几十万次基本运算,内存容量扩大到几十万字。
从这儿看到运算速度最多不过几十万次。但是内存容量是不是就是几十万字呢?很难说,因为这儿说的三种机型。
希望大家去搜索一下,知道的告知一下。可以肯定,即使DJS 100比PDP-11落后也不会很大差别。至少速度是五十万对几十万。
不过我国的电子计算技术有个很大的困难,那就是汉字输入。这是美国没有的。1974年开始我国掀起了一个攻克汉字输入难关的高潮。首选当然是拼音,还有首位码等。但是1983年五笔崛起,占了统治地位。
一段不应被遗忘的历史编辑本段回目录
周龙骧 金雅芬
中国科学院数学与系统科学研究院
今年是被誉为“一座闪亮的里程碑——DJS100系列”诞生36周年,在北京举行了隆重的纪念会,《中国计算机学会通讯》在2009年第5期还专门发了专题专栏,对DJS100系列艰苦奋斗的历程和取得的辉煌成就进行了回顾。
但是,对DJS100系列机上的我国自主设计开发的产品化数据库管理系统SKGX尚未涉及,特在此作一补充说明。
数据库管理系统SKGX是数据库语言SKGY的实现系统,它由中科院数学所的周龙骧研究员设计和开发,开始于1976年夏,在国产DJS21机(121机)上用中科院数学所陆汝钤院士设计开发的系统汇编语言XHY实现。XHY专用于软件(编译程序)的移植,是系列软件计划(XR计划)的基础。SKGY是一种层次型(树型)的数据库管理语言,可对数据库进行定义、装配、查询和修改。当时中科院数学所的实习研究员金雅芬承担了该系统两个模块的实现工作。
经华北计算所的高级工程师王寿松和中科院计算所(现软件所)的研究员曹东啟策划与联系,决定将DJS21机上的数据库管理系统SKGX的原型系统移植到DJS100系列(包括兼容的Nova机)上,重新进行产品化开发。当时的国家计算机工业总局答应列项并支持经费5万元,可实际上并未支付。
1981年初SKGX在DJS100系列上产品化第一期工程在上海华东师范大学进行,华东师大科研处长冯大本、华东师大校办工厂顾群厂长参与并提供场地、机器设备等方面的支持。参与第一期单用户的数据库管理系统设计开发人员有中科院数学所金雅芬、贵州大学王翰虎,中国科技大学张汝元等。华北计算所王寿松作为项目的协调人,曹东啟研究员为项目顾问,他们曾为积极推进SKGX系统的技术实现花费了不少的时间。数据库管理系统SKGX在DJS100系列机上产品化的第一期工程于1982年8月完成,由华东师范大学校长在上海主持召开了鉴定会,中科院物理所(现理论物理所)郝柏林院士就我国自主设计开发的数据库管理系统SKGX在国产DJS100系列机上的产品化的意义作了主旨发言。
由于SKGX系统是国内第一个自主设计开发的数据库管理系统,此后计算机服务总公司在北京、杭州、厦门、成都、长春等地举办了七期数据库学习班,介绍数据库的理论及SKGX系统的设计思想与实现方法。来自全国各地参加听课的人数总计有一千多人。有关的内容在《计算机工程与应用》1982年第七期以专集的形式发表。这些工作为我国数据库技术的推广与普及曾有过重要的影响,可以说是发挥了创新引领的作用。
后来在王寿松和曹东啟的策划和联系下,由天津计算技术研究所的DJS100系列中心支持,1983年进行了SKGX产品化的第二期工程,设计开发了DJS100系列机上多用户数据库管理系统。该所副所长刘连弟、负责软件的副所长赵淑贞主持了第二期工程,并给予了力所能及的支持和帮助。参加SKGX产品化第二期工程的设计开发人员有中科院数学所的金雅芬和天津计算技术所数据库组的五位工程技术人员。
数据库管理系统SKGX产品化的第二期工程是在1984年4月完成的,DJS100系列软件中心与天津市科委组织召开了鉴定会。参与了产品化全过程的中科院数学所金雅芬将其设计的全部源程序交给了天津计算技术研究所,至此数据库管理系统SKGX在DJS100系列机上产品化工程告一段落,之后就是应用和推广工作。
由于相关政策的变化,国际上优秀的小型机主流机型如PDP11及后来的VAX等如潮水般引入我国,DJS100系列机及其之上的软件系统已完成了其相应的使命,逐渐退出了历史舞台。可我们不应该忘记在DJS100系列机曾经有过一个我国自主设计开发的第一个数据库管理软件,它的开发工具是汇编语言,有几万行代码。这是数据库理论引入我国之后,中国人进行过的一次有意义的实践。
参考文献:
[1]计算机软件专刊(系列软件[XR计划]文集),贵州大学学报,1979.3
[2]周龙骧,数据库管理语言SKGY实现中构件的装配与检索,计算机学报,1980.2
⑶DJS100系列数据库管理系统SKGX专刊,计算机工程与应用,1982.7
DJS——130计算机诞生记 编辑本段回目录
关长青
----谨以此短文庆贺浙江大学计算机学院(系)成立三十周年
纪念那些逝去而又难忘的火红岁月
1978年3月18日,中共中央在北京隆重召开全国科学大会。这是在经历十年“文革”浩劫后召开的第一次科学大会,在全中国乃至全世界产生了异乎寻常的反响。科学大会解放了科技人员禁锢已久的思想,在思索中激发无穷的奋进力量,全社会迎来了“科学的春天”。那是新时期科技发展的一座里程碑。
在钱塘江畔,月轮山下,浙大之江校区(原浙大三分部)三号楼计算机系的几间简陋的实验室里,伴随着强劲的科技兴国、科技强国进军号,新成立的计算机系领导抽调精兵强将,集中优势兵力,组成强大的攻关组,下设四个小组,运控组,内存组,外设组,电源组。一场研制DJS—130小型计算机的战役就此拉开战幕。实验室的墙上挂满了图纸,桌子上铺着大大小小许多图纸、参考资料和器件手册,凭几台简单的仪器设备和实验工具,摆开了攻关的战场,夜以继日,忘我工作。
面对如山的资料、如海的图纸,如蚁的元件,大家发扬蚂蚁啃骨头的精神,资料一本本地钻,图纸一张张地看。一边看图纸一边翻书本查资料,查阅器件手册,进行系统的原理分析,要将工作原理都弄清楚,将电路图都走通畅,将集成电路块和元器件的性能都吃透彻。具体当一个数据要从一点出发到另一点,在错综复杂密如蛛网的线路中,沿途要经过哪些路线、哪些门,要顺利达到那一点需要具备哪些条件,要做哪些动作,在什么时间需要等待什么样的控制信号才能通过,最后到达应该是什么时间,是什么波形,幅度多大等等都要熟记在心,闭上眼就会在脑海中清晰地出现生动活泼精彩纷呈的电子变幻运动场景,控制流、信号流、数据流在不停地有序变换前进。有了坚实的理论基础武装头脑,犹如重大战役前夕,雄兵百万在胸,排兵布阵信手拈来,镇定自若,挥洒自如,就可以具体指导实际的研制行动了。
因为元器件的性能有很大差异的,首先要用专用设备,如品质因素测试仪和晶体管特性仪等专用设备对所有的电阻、电容、电感、二极管、三极管进行全面分类测试,象沙里淘金那样筛选,好中选优将参数和特性不符合要求的全部淘汰,以免安装后影响最终的总成调试。接下来就动手安装,这可是一项精细活,容不得一丝一毫差错的。要有耐心,按照一定的规律和顺序,有条不紊地进行。每个元器件都要对号入座,有些有极性的元器件,如二极管、三极管和电介电容,不仅要对号入座,而且极性千万不能接反,否则电路就会出现故障,严重的甚至会损坏元器件。
焊接时用烙铁将集成电路块上紧密并排分列在两侧的十几只脚,准确无误地焊接上,一不小心就会将几只脚焊在一起,那活真比绣花还要精细多许多。电阻、电容、电感、晶体管等元器件的脚要先清除锈蚀物,用火热的烙铁将元器件的脚一起在松香上一点,吱地一声,随即就冒出一股刺鼻呛人的气味,接着升腾起几缕青烟,让人只能眯着眼看焊接点的情况。焊接也同样来不得半点马虎,必须认真仔细,焊点要光滑饱满,不能出现任何漏焊或虚焊的地方,否则调试时参数极不稳定,时好时坏时断时通,让你捉摸不定。要在亮闪闪一片,浩如星海的元器件密密麻麻的焊点中,查到原因找到纰点,真像大海捞针,即费时又困难。
各种安装工作都完成并且所有的焊接也都完成后,再仔细点点拨拨检查上几遍,确认无误后通上电源,接上信号源就可以进行调试。这是最关键的阶段,也是最具有挑战性的阶段,技术和功夫全体现在这个阶段。测试时经常要开夜车,甚至通宵达旦。测试时各仪器前坐满了指导、调试、检查的人。按照调试过程的要求循序渐进,分级分阶段一步步来,分别用万用表、示波器等检测工具对各测试点进行相应测试,逐一检查各测试点的电压和波形。测试点不同,所显示的波形幅度和宽度也各不相同,看是否能达到要求的理想状态,否则就要对照电路原理图翻书本查资料,进行系统的原理分析,查原因找故障。有时为了使一个波形完全达到设计要求,要反反复复调试很长时间,久调未果真让人焦急上火寝食难安。不同组的成员,经常会聚集在一起交流心得体会指点迷津,研究探讨切磋技术诀窍,分析困难协调配合,互相鼓励互相支持,精诚团结共同努力,一起分享成功时的喜悦和困难时的苦闷。
分模块检测没问题后,就要连续48小时不间断地使用专门的考机程序进行整机考核性运行,用最大或最小允许偏差的电流进行测试,俗称“拉偏”。这时如用专用示波器在关键的测试点上监看,可以观察到疏密有致大小协调,不停地和谐变换闪动的波形,大家形象地称这种现象为“下雨”,那就是“0”或“1”通过该点时的矫健身影!如果运行特定的程序,用收音机近距离还能收听到计算机正在演奏著名乐曲“东方红”呢!这些有节奏的美妙声音是电流通过磁芯时产生的电磁波,比世界上其他任何交响乐还要动听!只要某个地方有一点小问题,哪怕是元器件的性能无法承受长时间高强度的考核,这种赏心悦目的波形就立刻会被破坏,最后变成杂乱无章一片混沌,悦耳动听的音乐也会变成嘈杂刺耳的声音。
经过失败——检查——调试——再失败——再检查——再调试,无数次波折和不懈努力,当所有调试都通过后,精彩的“下雨”节目持续稳定地出现在示波器的屏幕上时,攻关以来所有的辛勤劳作,苦闷烦恼,都随着收音机中传出的优美动听的音乐飘逝而去,那激动的心情是无法用语言来表达,也是旁人无法体会到的,真是甘苦自知,一切尽在不言中。那自豪的感觉让人久久不能忘怀!
研制安装好的计算机深蓝色的机身,象写字台那样大小,一头是内存柜,另一头是控制与接口柜,中间是操作台,控制面板上安装了许多指示灯、按钮和微动开关。通过这些按钮和微动开关可以将一些状态设置成“0”或“1”而组合成各种不同的机器指令,使计算机能按照操作员设计的程序执行相应的操作。控制面板上众多的指示灯忽明忽暗,象天上的星星一样闪烁着神奇的亮光,显示各种不同指令和运行中的状态及运算结果。打开机身后盖,只见密密麻麻五颜六色的导线象神经网络一样纵横交错地联接着各种器件的插脚,令人眼花缭乱叹为观止!有些导线象人的神经一样,传递着指令与控制信号;另一些导线象人的血管一样,传输着信息和数据,使整个机器正常运转。内存柜中的内存板是由许多绕着极细漆包线的极小的环形磁芯组成的阵列。控制与接口柜中的控制板和接口板上挤挤挨挨有序排列分布着许多分立元件,如电阻、电容、电感、晶体管二极管和三极管等,象威武雄壮飒爽英姿即将出征的兵马阵,那阵势蔚为壮观,让人目不暇接。
119机
与计算机主机配套相连的输入输出设备有电传打字机、穿孔机、纸带输入机等基本外部设备,没有现在必不可少的显示器,随时要了解各种情况,只能看指示灯或直接通过穿孔机、电传打字机输出后再查看。
电传打字机是德国制造的机械式设备,输入和输出功能兼而有之,电传机的键盘作为输入设备,可以向计算机输入各种指令和数据;而电传机的打印头则作为输出设备,每个字母、数字和符号都对应一根打印杆,打印时机器咔嚓咔嚓直响。因为是机械式的设备,需要经常给机器加油保养,否则极易生锈,运行也就不那么灵活轻巧,且会发出更响的嘈杂之声。
穿孔机是一种输出设备,它有一个穿孔头,上面有一排极细的打孔针,通过电磁作用将程序或数据等信息,经穿孔机将计算机中的数字信号“0”或“1”以打孔的形式在专用纸带上保存下来,以便交换、使用、传播和存档。纸带输入机是一种与穿孔机相对应的输入设备,它有一个数据读入头,上面有一排很小的光敏二极管,通过光电作用将纸带上穿孔的符号转换成计算机能够识别的数字信号“0”或“1”。使用时将纸带装在纸带输入机上,然后再启动机器,计算机就会自动将纸带上的信息读入内存。这些外部设备和计算机主机一起组成了最基本的一套完整的计算机系统。
当时条件十分艰苦,没有现在必备的冬暖夏凉的空调机,夏天伴随着蝉鸣蛙叫,蚊虫叮咬;冬天聆听冻雨打窗,溯风吹门。大家在全国科学大会精神鼓舞下,信心百倍全力以赴,不畏艰难困苦,不惧严寒酷暑,焚膏继日奋发努力,克服种种困难,在不很长的时间内就连续研制出三台小型计算机,其中两台分别为省水文站和省气象局研制的,另一台留在系里作为教学用机。
DJS--130是中小规模集成电路的计算机,运算速度每秒50万次,机器字长16位,内存容量只有32K字节,并且是磁芯内存,也没有真正意义上的操作系统。但这些机器凝聚着集体的智慧,是辛勤劳动的结晶,充分体现了我系教师可贵的团队合作和忘我拼搏的精神!为我系赢得了不少荣誉,为我省科技快速发展和计算机应用起着极大的推动作用,也为我系的科研工作打开了可喜的新局面,开辟出一条全新的教学与科研相结合道路。
社会在发展,科技在飞跃,时代在前进。三十年弹指一挥间,回眸往事感慨万千,展望未来信心百倍。在十七大精神鼓舞下,中国将更加响亮地奏起自主创新的时代强音,新世纪的科学春天将更加绚烂多彩。让我们满怀热情共创美好的明天,迎接建院五十周年!
――完――
2007年11月15日
100系列计算机联合设计成功的启示 编辑本段回目录
1973年5月,当时主管我国计算机工业的四机部(后称电子工业部),在清华大学召开会议,宣布成立中国DJS-100系列机联合设计组(即电子计算机系列—100),并立即在清华大学计算机系开始进行该系列第一个中档机型DJS-130机的联合设计。从此拉开了清华大学计算机系为国家研制100系列计算机的序幕,前后持续十几年。
1 DJS-130机
在清华大学计算机系进行DJS-130机联合设计,清华大学担任组长单位,副组长由北京无线电三厂和天津无线电研究所出任,共有十多个工厂、学校和研究所参加,是一支有二十多人的精干队伍。100系列机是小型多功能计算机系列,大型机200系列在华北计算机所进行。
100系列确定从中档机型130机开始研制,然后向上、向下展开。DJS-130机全部采用国产小规模集成电路(如D型触发器、双门电路、内存读出放大器、磁芯驱动器等);运控为十六位全并行运算处理器;内存采用三度三线法平面结构的磁芯体;全部采用双面大型印刷电路板,背板有标准的输入输出I/O总线。有许多逻辑、结构以及工艺上新的设计。
联合设计从1973年6月开始,清华大学由房家国担任组长(1974年春节后,房家国另有他任,由吕文超继任),之前清华大学在房家国的主持领导下,王爱英、吕文超在运控组,房家国、林定基在内存组,王孝良在外部设备组,王尔乾主持器件组,事先已进行了许多准备工作,1973年6月,各厂、校、所的生力军加入联合设计,全体成员各施所长、各展所能,1974年1月就完成了全部逻辑设计和工程设计,并立即在北京计算机三厂(原叫无线电三厂)进行样机的生产和组装,接着在清华大学进行各部件的调试和系统总调试。1974年7月,总调考核成功,8月由四机部主持在清华大学召开了鉴定会,通过了鉴定。第二天《人民日报》头版公布了DJS-130机联合设计成功,样机通过鉴定。之后很快在全国各地布点生产,主干厂有北京计算机三厂、上海无线电十三厂,苏州计算机厂、天津计算机厂等,后来还有锦州计算机厂、山东潍坊计算机厂、云南计算机厂等先后生产了几千台之多。
DJS-130机从设计到鉴定仅用了一年多的时间,效率之高、成就之好是罕见的,在我国计算机界一度引起轰动。后来荣获第一次全国科学大会奖。
现在回忆这段历史有几点值得怀念之处:
第一,标准化、规模化、通用化为标志的“系列化设计与生产”的正确决策。
标准化使全系列上下兼容;规模化能大批大量生产;通用性好可多方面广泛应用。此前,我国计算机已经有好几年设计与生产的历史了,都是设计一台,只生产几台,而不能形成批量。DJS-130机开创了我国计算机工业“系列化设计与生产”的先河,而且首创成功。这是四机部王诤部长,科技司罗沛霖司长为代表的领导的正确决策,在那个年代确实是一项英明决策。
第二,“厂、校、所”相结合联合设计的组织机制是个创举。
联合设计以大学(清华大学)为主,吸收工厂和研究所的特长;生产以工厂(北京计算机三厂)为主;推广应用:联合设计组与用户密切合作,用户为主、共同开发。这一组织机制是系列化设计与生产的组织保证。这也是王诤部长与罗沛霖司长的正确决策。可惜王诤部长没有看到联合设计的丰硕成果而先逝了。陈正清教授,当时作为四机部机关的代表、联络员,认真贯彻领导层的决策和意图,广泛听取下层意见,协调各方面的工作,努力布置生产和推广应用,为100系列机的发展作出了重要的贡献。
第三,DJS-130机的技术政策的创新与成功。
在逻辑、工程、工艺等各方面采用具有创新精神的技术政策,事实证明是成功的。一项工程不仅要重视逻辑设计,也要非常重视工程和工艺的设计。如上述集成电路,平面大板结构,标准化的系统总线等都非常适合于系列化的生产,对提高计算机的可靠性也起了重要作用。
第四,联合设计组是团结奋斗的集体,大家努力拼搏、顽强执着的敬业精神是可贵的。
当时,四机部领导把大家组织起来,集中在清华大学进行“类封闭式”的设计和调试时,大家欣喜若狂、大展身手、努力拼搏、为国效力。这种精神现在回忆起来还是很感人的。
2 DJS-140机
1974年底,DJS-130机鉴定、投产后,四机部又及时组织了高档机DJS-140机的联合设计。1975年中,开始进行联合设计,仍在清华大学计算机系,组长由清华大学担任,副组长是北京计算机三厂,成员有重庆大学、锦州计算机厂、湖南邵阳无线电厂、东北辽源无线电三厂等,队伍共有五十多人。
清华大学由吕文超任联合设计组组长,负责总体,运控组有王爱英、刘风云、蔡月茹等,内存组有林定基、温冬婵、陆明珍等,外部设备组有苗永蔚、王孝良、徐时新、郑纬民等,电源组有廖先湜,器件组仍由王尔乾主持,吕文超参加运控组和软件组,软件组由朱继生任组长。
由于当时条件的限制,130机样机的外部设备只有控制台电传打字机,光电式纸带输入机,纸带凿孔机三样(俗称老三样);软件只有独立操作系统(SOS),汇编语言和BASIC语言。配齐、配全各种外部设备(尤其是磁盘)以及各种语言(尤其是磁盘操作系统和Fortran语言)的重担就落在140机联合设计组的肩上。加强外部设备和重视软件的应用,始终是100系列机的重中之重。
DJS-140机联合设计的主要贡献如下:
(1) 140机采用的中规模集成电路共有14种之多,许多在我国还是第一次设计与制作。这是提高速度和稳定性的电路基础。王尔乾教授领导的器件组和北京器件二厂密切合作,经过艰苦努力,终于研制成功,为100系列机作出了重要的贡献。
(2) 130机只有中央处理机CPU。140机增加浮点处理机FPU,以提高科学计算的速度;增加内存管理部件MMPU,实现有效的存储管理功能,是MRDOS操作系统的硬件支持。CPU、FPU、HMPU三者一起体现高档机的运算控制功能。
(3) 140机除老三样外,增备磁盘机、磁带机、宽行打印机、大型绘图仪以及控制台终端显示器等常用外部设备。除磁盘机外其他都是国产机。当时我国不能生产磁盘机,而是从东欧保加利亚引进了一批磁盘。设计组经过认真设计和调试,将此盘联机成功,这在我国还是首次。140磁盘子系统的成功,为100系列机作出了重要的贡献,它不仅是实时磁盘操作系统RDOS、MRDOS的硬件基础,也是100系列机实现数据处理功能的物质保障。大型磁带是牡丹江磁带机厂生产的,设计组与工厂密切结合,一面设计、一面制造、一面联机,设计组成员多次下厂去牡丹江市。经过艰苦的努力,终于将国产的磁带机联成140磁带子系统。这在我国也是首次。
(4) 140机研制、配备了实时磁盘操作系统RDOS和MRDOS,这是100系列机软件不可缺少的支撑平台。在此基础上,Fortran、Cobol、编译BASIC等高级语言配置成功,从而为100系列机的广泛应用(科学计算、数据处理、实时控制)打下了扎实的基础。
140机软件组认真分析了RDOS、MRDOS两个操作系统,并编制了MRDOS详细的程序框图,为联机调试做好了充分准备。当磁盘子系统和MMPU存储管理部件联机之后,很快将RDOS和MRDOS先后调制成功,为100系列机作出了重要的贡献。紧跟着又将磁盘子系统和RDOS下移到DJS-130机上,使130机的性能大大提高,这正是系列化设计带来的方便。
如上所述,140机的工作量比130大大增加,技术上的难度也增加了许多。许多中规模电路和部件是首次研制,磁盘子系统、磁带子系统以及RDOS、MRDOS也是首次联机调试。联合设计组不惧艰难、努力奋斗,克服了种种困难,解决了许多技术难关,从1975年中开始设计,经过四年的努力,于1979年研制成功100系列高档机DJS-140计算机系统。1979年10月通过电子工业部主持的鉴定会。1980年获电子部科技成果一等奖;1981年又获国防科工委科技成果一等奖。之后又获一个国家科技进步奖。
3 DJS-142机
DJS-140机鉴定投产后,电子部又在清华大学组织了更高档142机的联合设计。主要是清华大学、北京计算机三厂和锦州计算机厂三家。140机联合设计组主要成员继续参加这项工作。
DJS-142机是140机的改进和提高。
第一、142机首次研制成功动态半导体集成电路存储器,取代了传统的“小磁芯存储器”。这一成功大大提高了计算机的可靠性和稳定性,使DJS-142机的平均无故障时间一下子提高到了几百小时,甚至上千小时。130机和140机的可靠性尽管比以前的计算机提高了很多,但是稳定性的薄弱点还是“磁芯存储器”。半导体存储器的成功彻底解决了这个问题,从此内存与中央处理机一起称为主机不再逊色。142机主机的速度比140机快2-3倍。
第二、成功地改进了内存管理部件MMPU的性能,使半导体存储器的总容量扩大了一倍,为128K。从而充分发挥了MRDOS这一多道程序、多用户操作系统的作用。
第三、联合设计软件组在RDOS的基础上,全面分析、编制了MRDOS操作系统的程序框图,并改进了MRDOS操作系统的功能,使其控制的内存量扩大了一倍,成为真正的前后台同时操作的多道程序操作系统。RDOS操作系统是科学院计算所曹东启、物理所褚克弘等分析的,并编写了教材。为MRDOS的分析和改进,也为RDOS和MRDOS的调试提供了有力的支持。
第四、联合设计组、锦州计算机厂与142机的用户密切合作,努力协助用户研发了几个很好的应用系统:
(1) 与科学院地面空间中心合作,以用户为主,协助中心主任李志荣、宫敏、辛岩等研制了142机卫星遥感测试系统。
(2) 联合设计组在科学院曹东启、刘福滋的帮助下,协助总参61所,使142机用于国防建设。
(3) 协助总参测绘局李晶伟等研发了142机前后台同时操作的多功能测绘系统。
(4) 协助科学院电工所冯国治领导的科研组,研制了140机和142机控制的多台大型平面绘图系统,用于国内多家用户。
1982年,DJS-142机在锦州计算机厂通过了电子部主持的鉴定。DJS-142计算机系统的成功研制,可靠性的显著提高以及几个应用系统的成功案例,获得电子部科技进步一等奖。又经过评比、考核,成为我国计算机工业唯一优质产品银质奖获得者。
1984年,清华大学100系列机联合设计组又接受了电子部研制32位超级小型机的任务。但是,在当时的形势下,继续研制计算机硬件系统已经不适时宜。经分析研究、报领导批准,我们将力量转向了“计算机网络与电子办公”这一新课题。我们与锦州计算机厂合作,研发了“中英文两用的办公自动化网络系统”,通过X25公用数据网络和公用电话网(那时没有Internet公用网),将全国同类型计算机连成广域网,传输电子邮件、文档数据、图形表格,已具有现代电子办公的雏形。
该系统1989年通过计算机总局主持的鉴定会,并获得电子部科技进步一等奖。此系统用于国务院办公厅、外交部、中纪委、国家工商局、广东省、福建省、天津市等许多部门。清华大学校长办公也用了此系统,也为国家作出了应有的贡献。
4 几点启示
100系列机是在清华大学向上研制高档机140、142的同时,由天津无线电研究所、华东师范大学、苏州计算机厂等单位向下研制了120、110、112等低档机型,使100系列形成了高、中、低档配套的小型多功能计算机系列族。据粗略统计全国生产2,000台到3,000台之多,广泛应用于科研、教学以及石油、通讯、海关等许多工业和军事部门,为我国计算机事业的发展作出了重要贡献。
归纳起来,100系列机有以下成功之处:
第一、领导层分析国内外动向,汇集专家和群众的意见,作出了正确的决策。
(1) 系列化设计与生产以及广泛推广应用的正确方针。
DJS-100系列机是我国第一个系列化设计又能大批量生产的机种。由于“性能与价格比”非常适合我国当时的国情和国力,所以受到国内各界普遍欢迎,得到了广泛应用。
(2) 厂、校、所相结合的联合设计组是100系列机成功的有效机制和组织保证。
联合设计组在清华大学进行,以科研部门为主;生产在主干工厂进行,以工厂为主;推广应用与用户密切结合,以用户为主。这种厂、校、所结合的组织机制也是将科研成果迅速转化成产品的有效保证。
联合设计在研制100系列机的过程中,很重视改革与创新。
(1) 非常适时地采用中、小规模集成电路,大大缩小了机器的体积,显著地提高了机器的可靠性。同时也有力地促进了我国半导体集成电路工业的发展。
(2) 首次采用大型印刷电路板以及三度三线平面结构的磁芯体,显著地提高了机器的稳定性。当条件(性能与价格)成熟时又及时甩掉磁芯体,大胆采用半导体集成电路存储器,使机器的稳定性发生了质的飞跃。
(3) 坚决引进保加利亚磁盘机,努力研制成功100系列磁盘子系统,调试成功RDOS操作系统。又及时改进MMPU存储管理部件,使内存容量扩大了一倍,改进并调试成功MRDOS前后台并行操作的多道程序操作系统。
第二、联合设计组十分重视人才的培养和教材、教学工作。
(1) RDOS、MRDOS操作系统的分析成果以及编写的教材为提高我国操作系统和软件的水平起了重要作用。
(2) 以100系列机为蓝本编写的硬件和软件教材一度成为我国许多院校计算机专业的教材或参考书。
(3) 140、142机在清华大学联合设计中,清华大学教师始终带领毕业班的学生参加,有些学生还参加了设计、生产、调试的全过程。学生在学校有这种训练的机会是难得的,毕业后在工作岗位上发挥了很好的作用。
第四、联合设计组全体成员团结奋斗、努力拼搏、不辞辛苦、无私奉献。在1976年那个特殊难忘的岁月仍坚持不懈,直到最后胜利。这是联合设计成功的精神保证,当年我们称之为100系列机精神。
100系列机从1973年到1985年,在清华大学有十多年的经历。1985年之后,受大量进口计算机的冲击,加之国家有关部门贯彻“保护、发展民族工业和国有品牌”的政策非常不利,100系列机在我国逐渐销声匿迹,十多年发展起来的许多工厂也转行他干。今天回忆这段历史,很耐人寻味,也令人感慨。今天,国家在第十一个五年规划中,再次强调:要发展自己的民族工业,创建国有品牌,在引进国外技术和产品的同时,要有自己的创新精神,要掌握核心技术。并提出以企业为主体,厂、校、所相结合,及时把科研成果转化为产品、商品,推向市场、广泛应用,才能产生效益。这些政策如果能有强有力地组织实施,从上到下坚决彻底的贯彻执行,那么不久我国自己设计的计算机和IT技术事业一定会有更辉煌的明天。
作者简介:吕文超,男,1936年出生,山东烟台人,教授,1958年哈尔滨工业大学转来清华大学自动控制系自108班就读,1961年毕业,并留系任教,直至1996年退休。曾任100系列机联合设计组组长。获国务院政府特殊津贴。
