神機妙算會“銀河”：中國第一臺巨型電腦“銀河-I”的研製、創新與影響

司宏伟，理学博士，清华大学博士后，现为中国科学院自然科学史研究所青年副研究员，中国计算机学会计算机历史工作委员会主任、计算机博物馆技术委员会历史组组长，中国科学技术史学会技术史专业委员会理事。曾参与中国“天河一号”超级计算机研制工程，现研究方向为世界计算技术史与中国计算机发展史，在核心期刊发表相关论文20 余篇，获中国新闻奖二等奖1 项、湖南省新闻奖一等奖1 项。

第 一章 巨型電腦發展綜述 1

第 一節 國際巨型電腦發展回顧2

一、電子電腦技術發展為巨型電腦研製奠定物質基礎 2

二、大科學、大工程計算為巨型電腦研製提供需求動力 5

三、美國的巨型電腦研製水平始終處於世界領先地位 8

四、其他國家研製巨型電腦的情況 12

第二節 中國巨型電腦發展情況14

一、中國電子電腦技術在艱辛中起步 14

二、中國巨型電腦研製：從零的突破到世界第 一 20

第二章 銀河-Ⅰ的研製背景 25

第 一節 國家重大戰略的需求牽引25

一、中國戰略武器發展的需求 25

二、國防科研項目的需求 27

三、國民經濟建設的需求 28

第二節 對國外技術封鎖的突破需要31

一、美國的單邊技術封鎖 31

二、國外的多邊技術封鎖 32

三、中國突破國外技術封鎖的對策 33

第三節 研製單位的長期積累 34

一、研製中國第 一臺專用電子管電腦 35

二、研製中國第 一臺通用晶體管電腦 37

三、研製中國第 一臺軍用百萬次級大型集成電路電腦 39

四、成立中國第 一個電腦系 40

第四節 中共中央的科學決策 42

一、第 一代中央領導集體的精心謀劃 42

二、第二代中央領導核心的英明決斷 44

第三章 銀河-Ⅰ的研製過程 47

第 一節 總體方案論證和工程準備階段（1978 年5 月—1978 年12 月） 47

一、借鑒Cray-1 設計思想的總體方案出台經過 47

二、創新採用單中央處理機雙向量陣列體系結構的緣由 50

三、研製工程的有關準備工作 51

第二節 實驗、邏輯設計、插件工程化與模型機研製階段

（1978 年10 月—1980 年3 月） 53

一、邏輯設計 53

二、模型機研製 54

第三節 主機生產階段（1980 年5 月—1981 年7 月） 56

一、自行生產大部分組件 57

二、從國外引進小部分器件 58

第四節 硬件系統調試階段（1981 年3 月—1981 年12 月） 59

第五節 軟件系統的研製與聯調階段（1979 年8 月—1983 年6 月） 61

第六節 試算與國家技術考核、鑒定階段（1983 年4 月—1983 年12 月） 63

一、內部試算 63

二、全機考核 64

三、國家鑒定 65

第四章 銀河-Ⅰ的總設計師慈雲桂及其團隊 70

第 一節 慈雲桂生平 70

一、年少志高苦求學 70

二、攜筆從戎乾科研 73

三、教書育人樹典範 76

四、老驥伏櫪心不已 79

第二節 慈雲桂在銀河-Ⅰ研製中發揮的作用 83

一、未雨綢繆巧打算 83

二、底氣過硬爭任務 84

三、重大決策敢擔當 85

四、技術攻關講民主 88

五、大功告成釋心懷 90

第三節 慈雲桂帶領的科研團隊 92

一、技術指揮成體系 92

二、研製團隊多貢獻 93

三、集體榮譽匯銀河 96

第五章 銀河-Ⅰ的技術創新 99

第 一節　銀河-Ⅰ體系結構的技術創新 99

一、銀河-Ⅰ體系結構和主要技術指標 99

二、雙向量陣列部件結構 103

三、全流水線化功能部件和復合流水線技術 104

四、多模塊素數模雙總線交叉訪問存儲系統 106

第二節　銀河-Ⅰ硬件系統的技術創新 110

一、銀河-Ⅰ硬件系統的組成 110

二、改進浮點倒數近似迭代算法的硬件設計 113

三、指令鏈接與流水線化控制技術 115

四、素數模雙總線交叉訪問的存儲控制技術 119

第三節 銀河-Ⅰ系統軟件的技術創新 121

一、銀河-Ⅰ系統軟件的組成 121

二、自主研發的操作系統 124

三、自主研發的向量高級語言 126

四、獨立開發的數學子程序庫 127

第四節 銀河-Ⅰ技術創新的特點 128

一、高速度 128

二、高效簡潔 131

三、高可靠性 132

第六章 銀河-Ⅰ的工程創新 134

第 一節　銀河-Ⅰ的工程組織管理創新 134

一、工程行政指揮線 134

二、工程組織管理特色 135

第二節　銀河-Ⅰ的工程工藝與技術創新 137

一、高密度生產與組裝工藝 139

二、高效通風散熱系統 145

三、低電壓大電流不穩壓直流供電技術 147

四、維護診斷技術 149

五、電腦輔助設計、生產、測試和調試 152

第七章 銀河-Ⅰ與Cray-1的比較研究 157

第 一節 Cray-1的研製者西摩·克雷 157

一、超算天才的青年時代 157

二、以自己名字命名的超級電腦聞名世界 161

三、克雷的科學思想和創新精神 164

第二節 Cray-1系統簡介 167

一、 Cray-1 的體系結構特點 170

二、 Cray-1 的主要硬件單元 173

三、 Cray-1 的主要軟件單元 176

第三節 銀河-Ⅰ與Cray-1 的對比分析 178

一、性能指標比較 178

二、異同點比較 180

三、優劣性比較 182

第八章 銀河-Ⅰ的應用及影響 187

第 一節 銀河-Ⅰ的應用推廣成果 187

一、在國防科學技術大學電腦研究所的應用情況 187

二、在石油部物探局研究院的應用情況 188

三、在西南計算中心的應用情況 189

第二節 銀河-Ⅰ對後續“銀河- 天河” 科研工程的影響 189

一、對“銀河” 系列巨型電腦的影響 189

二、對“天河” 系列超級電腦的影響 195

第三節 銀河-Ⅰ科研工程實踐中產生“銀河精神” 199

一、銀河精神的凝練與形成 199

二、銀河精神的提出與弘揚 202

第九章 思考與啟示 205

一、國家高層的戰略支持 206

二、原始創新與集成創新相結合的技術路線 207

三、“集中力量乾大事” 的攻關機制 209

四、教學、科研、生產一體化的研發體系 210

五、面向用戶、實用好用的應用模式 211

六、可持續發展的“銀河” 科研品牌 212

結 語 214

參考資料 216

致 謝 221