中国超级计算机进化史

中国超级计算机是如何从无到有，从大型机到超级计算机的。

一个

1950年3月，中央人民广播电台播发一封信，信中说:梁园虽好，非龙居之乡，但必来必往。

在信中，华喊出了那句话:科学没有国界，科学家有自己的祖国。

《梁园虽好》出自汉代司马相如送别梁孝王时的一段感慨，全方位展现了司马相如的远大抱负。

当时，许多中国科学家为了逃避战争而去了欧洲和美国，致力于科学研究并受到优待。

罗庚被美国伊利诺伊大学聘为教授，待遇优厚。

在新中国的号召下，包括华在内的许多科学家毅然选择从海外回到祖国。

回国后，华回到清华校园，担任清华大学数学系系主任。

1952年夏，感受到美国正在进行电子管计算机的研究，华倡导并牵头，与闵乃达，夏，王等一起，在中科院数学所成立了中国第一个电子计算机研究组。

当时中国的计算机领域冷清，开拓者们举着火把探索未知。

闵乃达撰写了中国第一部《电子计算机研究的设想和规划》，揭开了中国电子计算机发展的序幕。

1956年3月，在新中国制定的1956—1967年科学技术发展远景规划纲要中，计算机成为发展科学技术的四大应急措施之一。

同时，华被任命为中科院计算所筹委会主任，研制通用数字电子计算机，同时派人向老大哥苏联取经。

1958年，在立足国内先仿制，后自行设计的原则下，中国研制成功仿制苏联M—3大型计算机的103计算机，运算速度达到每秒1500次，实现了从零到一的飞跃。

虽然中国的计算机研发距离美国发明世界上第一台计算ENIAC只有12年，但在人才和设备上，两者已经有了相当大的距离。

自从第二次世界大战以来，美国一直在进行计算机研究从军队到民间有几十万有经验的科研人员，经费充足

这个时候不要谈中国的计算机研究很多人连电脑是什么都不知道，更别说亲眼见过了，资金更是捉襟见肘

当时，在贝尔实验室的帮助下，IBM成功研制出晶体管结构的RCA501计算机。

由于采用了晶体管逻辑元件和快速磁芯存储器，RCA501计算机的运算速度从每秒5000次提高到了几十万次，主存储器的存储容量也从几千KB提高到了十几万KB与此同时，简单的高级语言操作系统及其编译器也出现了

与传统电子管计算机相比，晶体管不仅能实现电子管的功能，而且具有体积小，重量轻，效率高，功耗低等优点，使得电脑的体积从过去占一个房间，浓缩到只有一张桌子的大小

1959年，中国模仿苏联бэ CM—II计算机，研制出104台计算机，速度勉强达到1万次但由于装配了4200个电子管和4000个二极管，占用了400多平方米

104架机交付航天和军工部门后，完成了包括第一颗原子弹在内的多项科研作业。

虽然美国的104计算机和RCA501计算机的性能还有很大差距，但和同期起步的英国，日本的计算机差不多了。

面对人才短缺的局面，中国计算学会筹委会与国内多所著名大学合作，连续举办了四期计算机培训班，先后培养了700多名计算机研究人员，奠定了我国计算机事业的基础。

在蛮荒时代，这个小小的团队，就像漫漫长夜中微弱的荧光，照亮了中国的计算机行业。

中苏蜜月期过后，苏联撤回了对中国的所有援助，包括计算机专家和设备。

中国的计算机研究人员没有停止在动荡的年代，他们靠集体智慧和奉献精神不断克服困难

1960年，夏带领团队研制成功我国第一台小型通用电子数字计算机107，并交付当时的中国科学技术大学使用，这也是我国高校第一台科研计算机。

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问世，同年，复旦大学研制出用机器语言编程的602电子数字计算机。

1965年6月，中国科学院计算技术研究所研制成功第一台晶体管计算机109B，定点运算速度90000次/秒，浮点运算60000次/秒。

随后的109C飞机在两弹的试制中发挥了重要作用，被誉为功勋飞机。

在整个20世纪60年代，国产计算机R&D专注于重大国防项目，只寻求不断提高计算速度，而不太关注计算机的整体性能和普及程度不仅花了很多钱，而且忽视了社会生产建设的需要，没有大规模生产的概念

20世纪70年代，美国和西方等发达国家研制出小型化集成电路通用数字电子计算机，在民间得到广泛推广应用。

因此，1973年1月，第四机械工业部在京召开第一次电子计算机专业会议，并明确表示，今后必须抛弃单纯谋求提高运算速度的技术方针，必须确定发展串行计算机的方针。

这次会议之后，中国开始了随后十年计算机产业发展的雏形。

在到处都是红旗和嘈杂的锣鼓声中，中国的计算机研究人员加紧研发，同时勾勒出经济建设所需的计算机模型。

1973年8月，中国第一台超大规模集成电路计算机150诞生，主存130K搭载多个程序和操作系统，每秒运算速度达到100万次

从此，中国的大型计算机逐渐转向经济建设层面，在中国的石油勘探，天气预报，科学计算等领域肩负着新的使命。

值得一提是，1975年定型的DJS—131计算机是一台台式计算机，内存为4 ~ 32 K，运算速度为每秒50万次。

DJS—131小型机共生产了334台，但它是当时应用最广，系统最稳定的国产数字电子计算机在23个省市的邮电，电力，铁路，通信，医疗，地震，科研，交通，工业和国防建设等领域同步应用

同时，华北计算技术研究所组织全国57个单位，共同研制设计了DJS—200系列计算机和DJS—180超级小型机，拉开了微型计算机国产化的序幕。

随后，NCI—2780超级小型机，TJ—2000系列计算机和AP阵列处理器等产品相继问世，使中国计算机工业逐步走上了系列量产之路。

中国计算机产业始终坚持两条腿走路，在小型化，大型化的道路上不断取得可喜的成绩。

1976年11月，中国科学院计算技术研究所成功研制出运算速度为每秒1000万次的大规模通用集成电路通用数字电子计算机013，随后被广泛应用于航空航天，国防等领域。

参与这些项目R&D的都是中国计算技术研究院培训班出来的学员。

不断摇曳的火种最终成为一个科学谱系，在中国的各个计算机应用领域展开了它的分支，传播着它的传承。

中国计算机工业通过自主研发，完成了从第二代到第三代的过渡，特别是通过应用促进了计算机的研发，生产和应用的结合促进了微型计算机的国产化。

虽然中国一直在坚持不懈地从事大型计算机领域的研发，但与美国的技术差距仍然很大。

从20世纪60年代初开始，美国研制了以集成电路为主体的第三代计算机，并开始了商业化进程。

其中，IBM发布的IBM 360系统主机已经能够同时运行许多不同的程序，并扩展到文字处理和图形处理领域主机领先中国很多倍

以当时国内先进的104计算机为例这台后来参与多项大型国防科研项目的大型计算机，每秒可完成一万次浮点运算，同期，IBM为美军设计的7030计算机，浮点运算性能为每秒60万次

浮点运算的性能决定了科研的效率和计算的准确性中国曾试图花700多万美元购买，但由于特殊的历史环境，未能成功

即使在小型机领域，美国也领先了一大步。

七十年代，美国通过DEC的小型机PDP—11开始尝试使用Unix和C语言进行编程，满足各种场景的需求，真正让计算机步入为人民服务的阶段。

当时中国的大型计算机无论是性能还是产量都无法满足各种建设需求，还在苦苦挣扎。

1976年，美国克莱公司推出了世界上第一台运算速度为每秒2.5亿次的超级计算机。

大型计算机和超级计算机看似相似，实则天壤之别。

简单来说，大规模计算机使用专门的指令系统和操作系统，由于只能进行非数值计算，其应用一般仅限于商业领域，超级计算机，使用通用处理器和UNIX或类UNIX操作系统，擅长数值计算，可以广泛应用于国防，航天，气象，工业等更加精密复杂的场景。

超级计算机是真正的国之重，里面聚集了数千万个处理器，可以进行海量数据高速运算它是衡量一个国家综合国力的重要标志，也是国家信息化建设的根本保证

面对现实差距，中国政府决定通过购买设备来学习和掌握超级计算机的前沿技术。

中美恢复接触后，美国向中国出口了两台超级计算机，以示友好，但中国的计算机研究人员却经历了玻璃房的屈辱历史。

1976年底，即将离任的美国总统福特签署了向中国出口两台Cyber172超级计算机的协议。

可是，美国方面对这台计算机进行了篡改，其计算性能与实际水平相差甚远而且，美方还要求计算机只能用于地质勘探，不能用于其他方面

让中国科技人员深感愤怒和无奈的是，电脑设置在专门的玻璃房里，但钥匙却由美国管理每次使用前，必须得到美国人的批准

手术完成后，美方会立即封锁玻璃房，手术日志会定期提交美国政府审核。

从美国引进Cyber172后，中国从日本购买了三台日立M系列超级计算机用于天气预报。

美方可以在上面玩花样不仅要求日方大幅降低对华出口版性能，还要求按照Cyber172的做法建立值班人员和监控日志审计制度

这种情况一直持续到上世纪80年代初，中国从美国购买了各种类型的大型和超算设备，关键技术始终被对方紧紧封锁。

对于中国的计算机研究人员来说，这是一段悲伤的过去。

中国科学院院士，国防科技大学原校长杨谈到这段历史时说:这是我国科研人员心中永远的痛，就像农民家里没饭吃，母亲没奶喂孩子一样。

在一次次卡脖子的刺激下，中国计算机的科研人员意识到，试图通过购买国外先进设备来提高自己是不现实的，自力更生是唯一的出路。

1978年3月:邓小平听取了计算机发展情况汇报，明确表示国防科工委将承担第一亿台超级计算机的研制工作，并表示中国要搞四个现代化，就离不开超级计算机。

同年5月，这一工程在中国超算方案论证会上被命名为785超算，时任国防科委主任的张爱平上将被命名为银河。

银河计算机的计划性能是每秒1亿次浮点运算，比中国以前研制的最先进的计算机快100倍。

接受任务的长沙理工大学计算机研究所所长，年过六旬的慈云桂立下军令状就是放弃我这条老命，也要拿出我们自己的巨型机！

慈云贵是中国的计算机大师从电子管计算机到晶体管计算机，再到集成电路计算机，中国计算机是每一次升级的主要参与者

85超算项目组也表态:每秒一亿次，一次就很多了！六年，一天也没有！预算，不超过一分！

有委屈可以倾诉，有困难可以克服，大国科技实力的崛起最终要靠一代人的不懈努力。

研究团队首先参考了美国最先进的超级计算机Cray—1的整体架构，然后开始分工合作如果直接使用国产配套设备，无法实现自主研发，则直接从出口条件宽松的国家进口零配件

但团队有一个基本原则:设备可以在其他国家使用，技术必须是自己的。

为了达到这一目的，研究人员在堆成小山的试纸条中逐一检查，为了保证机器的稳定性和可靠性，要仔细检查25000根绕组线，120000个绕组触点，200多万个焊点。

最终，慈云贵团队创造性地提出了双向量阵结构，大大提高了机器的运算速度，提前一年实现了规划研制任务。

日前，我国第一台超级计算机银河一号通过国家技术鉴定，诞生。

银河一号是我国高速计算机发展的重要里程碑，标志着我国成为继美国，日本之后第三个自主设计制造超级计算机的国家。

庆典结束后，每个R&D骨干都发了500元奖金，但没有一个人要，都捐给了他们从事的电脑项目。

遗憾的是，在随后20多年的银河系列研发过程中，由于工作强度大，营养和医疗条件不足，团队中很多人相继因病去世。

这些科研人员知道科研经费有限，自己工资很低为了不给研发惹麻烦，他们选择了隐瞒病情，一拖再拖

他们是49岁的钟教授，43岁的简贤福副教授，41岁的副教授，40岁的张树生讲师和35岁的于武龙助理研究员。他们值得我们永远怀念！

在这些研究者的遗物中，有美国作家阿尔文·托夫勒的《第三次浪潮》一书书中的最后一句话已经被很多人用红蓝铅笔画过了就像革命先辈一样，我们的使命注定是创造未来

时光在此鞠躬致敬，世态炎凉，国士无双。

银河一号出现的同年，26键方案的吴彼字体诞生了，这是蜚声海内外的吴彼字体输入法的第一个版本因此，发明家王永民被称为现代毕升

吴彼输入配以国产D—2000智能汉字终端和ZD—1110字符显示终端，古文字与代表现代科技的计算机系统相遇那些跳动的文字碰撞成句子，彼此相连，在屏幕上展现出属于中国人的文化世界

这一年，我国第一个大规模矢量计算机系统757也研制成功，矢量运算达到每秒1000万次，标量运算速度达到每秒280万次。

我国的科研机构也使用了电子部六院研制的长城100微型计算机，初步具备了个人计算机的主要特点。

窗外已经是信息世界了第三次浪潮席卷而来，人类社会翻开了新的篇章

在IBM的PC兼容机已经成为世界主流个人电脑的背景下，中国计算机行业提出要效仿IBM的PC。

只是这种随心所欲其实没有实物，也没有图纸，完全靠电脑厂商自己摸索最后摸出来的电脑大多不伦不类，无论性能还是操作系统都无法实现量产

日前，在沪举行的全国十年科技成果展上，邓小平摸着一个小电脑玩家的头，坚定地说:普及电脑要从娃娃抓起。

老人的谆谆教诲让计算机课程像井喷一样，很多学校纷纷开设计算机课程，从简单的打字练习到高级的基础编程，像火一样点燃了国人学习计算机的热情。

人们在键盘上轻弹手指，仿佛在倾诉一个奋进时代的迫切愿望。

1985年，中国人通过在国产微机长城0520CH上装载中文操作系统，真正实现了在计算机上完成中文信息处理的需要。

同年，销售联想汉卡的电脑公司更名为联想。

在长城，联想等品牌的带动下，国内涌现出一大批电脑制造企业，如四通，方正，同创，实达等，成为推动中国计算机产业发展的领导者，使中国计算机产业从第三代迈向第四代

这是一段多姿多彩的历史，但随之而来的是中国计算机产业令人遗憾的停滞期。

伴随着中美关系日益热络，很多先进技术可以顺利引进因此，中国计算机和半导体电子产业的发展模式已经从创新为主，引进为辅，重视基础研究转变为单纯的引进，放弃了半导体通用电路研发的追赶计划

与世界相差不远的集成电路和半导体产业因资金不足而暂停，大量科研团队被解散，甚至一些科研人员被安排做机房管理员，不知所措。

事实上，当时中国已经可以仿制6800，8080等CPU芯片，在技术上并不逊色于很多发达国家。

但由于项目经费的缩水和R&D方向的错误，CPU研究无法独立持续进行，从而为未来的计算机芯片产业埋下了隐患。

幸运的是，中国科学界的一些专家已经意识到自己与国际前沿科技的差距，并不断呼吁，使中国的超算工程更快赶上。

1986年3月，，王，，四位科学家根据美国提出的星球大战计划背后的强大科技力量，提出了赶超世界高技术的建议。

邓小平表示支持这一建议，不久高技术研究和发展计划就出台了由于这四位科学家写了一封信，并由邓小平同志于1986年3月批准，这个计划也被称为863计划

一年后，在北京计算机应用技术研究所，中国人发出了第一封电子邮件:越过长城，我们可以到达世界的每个角落。

从那一刻起，中国和世界已经紧密相连。

在83计划中，智能计算机被列为单独的主题项目，由中国科学院计算技术研究所承担。

中科院计算所是我国计算机发展的摇篮，诞生了第一台通用数字电子计算机和第一个通用CPU芯片，是两弹一星成功背后的重要功臣。

当时全球刚刚掀起人工智能热潮，日本的五代机在这一领域发展迅速因此，306课题沿袭了日本第五代计算机的战略，开始了智能计算机的研究

专家在研发过程中发现，日本五代机的主要目标是实现自然语言翻译，但应用市场狭窄，维护成本高同时，美国的研发对象是个人电脑，超级计算机和互联网，前景似乎更广阔

时不我待，专家组果断将研究方向从智能计算机调整为高性能并行计算机系统，催生了中国超级计算机系列的加速发展。

负责智能计算机项目的李国杰教授刚从美国留学回来他意识到，当时国产计算机的研发几乎是闭门造车，研发时间极其漫长往往机器开发出来就已经落后了，总是落后市场一步

于是，李国杰派团队成员在美国硅谷插队，吸收国外先进技术，同步更新到项目上而且在原有UNIX源代码的基础上，他开发设计了国产操作系统SNIX

1993年10月，峰值运算速度达到每秒6.4亿次，具有全对称共享内存多处理结构的曙光一号超级计算机诞生它类似于1990年英特尔公司的架构和技术

随后，曙光1000超算也开始市场化运营，进入企业服务行列。

1997年，伴随着曙光天超1000A落户辽河油田，中国超算彻底打破了进口产品的市场垄断，洗刷了过去超算领域玻璃房的耻辱。

在此期间，伴随着国产电脑品牌的不断涌现，曾经几万元的个人电脑价格已经降到了一万元以内，普及到了寻常百姓家，信息时代的大门正式向国人敞开。

新千年后的二十年，伴随着国力的恢复和科研的布局，中国的超算研究机构如火如荼。

2008年，中科院曙光5000超级计算机研制成功，运算速度达到万亿次以上。

仅仅一年后，国防科技大学的天河一号千万亿次超级计算机出现，中国成为继美国之后世界上第二个成功研制千万亿次超级计算机的国家。

2010年6月，中科院星云千万亿次计算机获得第35届超级计算机500强排行榜第二名，成功挤进世界超级计算机前三名。

半年后，国防科技大学的天河—1A超级计算机直接获得榜单第一名。

与此同时，江南计算机研究院的千万亿次超级计算机神威蓝光率先完成了CPU的国产化。

在中国超算的赛道上，曙光，天河，神威已经成为耀眼的高性能计算三剑客。

伴随着超算研究的深入，我国先后建成了济南中心，深圳中心，无锡中心，郑州中心等7个国家超算中心。

这期间，基于超算架构的云计算，大数据，人工智能等创新不断奏响新篇章。

2018年，曙光，天河，神威在超算竞赛领域已进入E级超算研发，并逐步实现了CPU和加速器的国产化。

2021年，在第58届全球超级计算机500强榜单中，中国超级计算机有173台入榜，占比34.6%第二名美国为149台，占比29.8%

可是，虽然中国的超级计算机数量超过美国，但在综合计算能力方面，中国与美国和其他国家仍有一定差距。

2022年上半年，中国神威太湖之光在全球超级计算机500强榜单中排名第六，成为三剑客中的佼佼者。

但仍比世界首台E级超级计算机——美国橡树岭国家实验室的边界超级计算机落后10倍左右。

可以说，面对中国的超算系统，变化从未停止。

20世纪60年代，英特尔的创始人之一戈登·摩尔预测，未来集成电路上的晶体管数量将每18个月翻一番，并将这一趋势保持几十年。

摩尔定律从此成为时代法则，成为未知世界的进化隐喻。

中国超算从苍凉到沃野，古往今来走到了游戏中期它在时代的变迁中越来越清晰，凝聚了巨大的力量

莎士比亚在《暴风雨》中说:过去的一切都是序言。

中国的超级计算机面前，是日新月异的数字浪潮，却没有遗憾，胜负未定。

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