神机妙算会“银河”:中国第一台巨型计算机“银河-I”的研制、创新与影响

第 一章 巨型计算机发展综述 1

第 一节 国际巨型计算机发展回顾2

一、电子计算机技术发展为巨型计算机研制奠定物质基础 2

二、大科学、大工程计算为巨型计算机研制提供需求动力 5

三、美国的巨型计算机研制水平始终处于世界领先地位 8

四、其他国家研制巨型计算机的情况 12

第二节 中国巨型计算机发展情况14

一、中国电子计算机技术在艰辛中起步 14

二、中国巨型计算机研制：从零的突破到世界第 一 20

第二章 银河-Ⅰ的研制背景 25

第 一节 国家重大战略的需求牵引25

一、中国战略武器发展的需求 25

二、国防科研项目的需求 27

三、国民经济建设的需求 28

第二节 对国外技术封锁的突破需要31

一、美国的单边技术封锁 31

二、国外的多边技术封锁 32

三、中国突破国外技术封锁的对策 33

第三节 研制单位的长期积累 34

一、研制中国第 一台专用电子管计算机 35

二、研制中国第 一台通用晶体管计算机 37

三、研制中国第 一台军用百万次级大型集成电路计算机 39

四、成立中国第 一个计算机系 40

第四节 中共中央的科学决策 42

一、第 一代中央领导集体的精心谋划 42

二、第二代中央领导核心的英明决断 44

第三章 银河-Ⅰ的研制过程 47

第 一节 总体方案论证和工程准备阶段（1978 年5 月—1978 年12 月） 47

一、借鉴Cray-1 设计思想的总体方案出台经过 47

二、创新采用单中央处理机双向量阵列体系结构的缘由 50

三、研制工程的有关准备工作 51

第二节 实验、逻辑设计、插件工程化与模型机研制阶段

（1978 年10 月—1980 年3 月） 53

一、逻辑设计 53

二、模型机研制 54

第三节 主机生产阶段（1980 年5 月—1981 年7 月） 56

一、自行生产大部分组件 57

二、从国外引进小部分器件 58

第四节 硬件系统调试阶段（1981 年3 月—1981 年12 月） 59

第五节 软件系统的研制与联调阶段（1979 年8 月—1983 年6 月） 61

第六节 试算与国家技术考核、鉴定阶段（1983 年4 月—1983 年12 月） 63

一、内部试算 63

二、全机考核 64

三、国家鉴定 65

第四章 银河-Ⅰ的总设计师慈云桂及其团队 70

第 一节 慈云桂生平 70

一、年少志高苦求学 70

二、携笔从戎干科研 73

三、教书育人树典范 76

四、老骥伏枥心不已 79

第二节 慈云桂在银河-Ⅰ研制中发挥的作用 83

一、未雨绸缪巧打算 83

二、底气过硬争任务 84

三、重大决策敢担当 85

四、技术攻关讲民主 88

五、大功告成释心怀 90

第三节 慈云桂带领的科研团队 92

一、技术指挥成体系 92

二、研制团队多贡献 93

三、集体荣誉汇银河 96

第五章 银河-Ⅰ的技术创新 99

第 一节　银河-Ⅰ体系结构的技术创新 99

一、银河-Ⅰ体系结构和主要技术指标 99

二、双向量阵列部件结构 103

三、全流水线化功能部件和复合流水线技术 104

四、多模块素数模双总线交叉访问存储系统 106

第二节　银河-Ⅰ硬件系统的技术创新 110

一、银河-Ⅰ硬件系统的组成 110

二、改进浮点倒数近似迭代算法的硬件设计 113

三、指令链接与流水线化控制技术 115

四、素数模双总线交叉访问的存储控制技术 119

第三节 银河-Ⅰ系统软件的技术创新 121

一、银河-Ⅰ系统软件的组成 121

二、自主研发的操作系统 124

三、自主研发的向量高级语言 126

四、独立开发的数学子程序库 127

第四节 银河-Ⅰ技术创新的特点 128

一、高速度 128

二、高效简洁 131

三、高可靠性 132

第六章 银河-Ⅰ的工程创新 134

第 一节　银河-Ⅰ的工程组织管理创新 134

一、工程行政指挥线 134

二、工程组织管理特色 135

第二节　银河-Ⅰ的工程工艺与技术创新 137

一、高密度生产与组装工艺 139

二、高效通风散热系统 145

三、低电压大电流不稳压直流供电技术 147

四、维护诊断技术 149

五、计算机辅助设计、生产、测试和调试 152

第七章 银河-Ⅰ与Cray-1的比较研究 157

第 一节 Cray-1的研制者西摩·克雷 157

一、超算天才的青年时代 157

二、以自己名字命名的超级计算机闻名世界 161

三、克雷的科学思想和创新精神 164

第二节 Cray-1系统简介 167

一、 Cray-1 的体系结构特点 170

二、 Cray-1 的主要硬件单元 173

三、 Cray-1 的主要软件单元 176

第三节 银河-Ⅰ与Cray-1 的对比分析 178

一、性能指标比较 178

二、异同点比较 180

三、优劣性比较 182

第八章 银河-Ⅰ的应用及影响 187

第 一节 银河-Ⅰ的应用推广成果 187

一、在国防科学技术大学计算机研究所的应用情况 187

二、在石油部物探局研究院的应用情况 188

三、在西南计算中心的应用情况 189

第二节 银河-Ⅰ对后续“银河- 天河” 科研工程的影响 189

一、对“银河” 系列巨型计算机的影响 189

二、对“天河” 系列超级计算机的影响 195

第三节 银河-Ⅰ科研工程实践中产生“银河精神” 199

一、银河精神的凝练与形成 199

二、银河精神的提出与弘扬 202

第九章 思考与启示 205

一、国家高层的战略支持 206

二、原始创新与集成创新相结合的技术路线 207

三、“集中力量干大事” 的攻关机制 209

四、教学、科研、生产一体化的研发体系 210

五、面向用户、实用好用的应用模式 211

六、可持续发展的“银河” 科研品牌 212

结 语 214

参考资料 216

致 谢 221