中国科技大学早期计算机的发展和应用

中国科技大学早期计算机的发展和应用


原创 李明瑞 中国计算机学会




中国科技大学是计算机技术普及最早的高校之一。该文介绍了中国科大早期计算机的研究、发展和应用，回顾了我国第二代大型计算机320机如何引进科大，如何为科大的教学科研服务，又如何为安徽的教育做出贡献，等等。





前言：2019年12月底，我从万赟那里得知有关CCF正在征集关于我国计算机发展史的文史资料的事情。万赟是中国科大校友，也是我多年的朋友,他邀请我写写科大计算机中心的情况。1976~1984年，我在科大计算机中心工作，参与了科大第一个大型计算机320机的安装、调试和维护工作。虽然已经过去多年，但那时的许多情景还令我记忆犹新。320机属于我国制造的第二代大型晶体管计算机，也是当时国内最先进的计算机。中国科大1969年下迁安徽以后，在学校各种教学器材仪器遭到巨大损失和师资力量严重流失的情况下，该机为科大的重建和迅速崛起起到了非常大的作用。





中国科大计算机发展历史简述



我国计算机普及教育始于20世纪70年代末、80年代初。说起计算机，那时也只有少数科研部门在进行计算机的应用开发，而大学的非计算机专业基本上都没有开设计算机课程。在我国计算机技术的开发和应用方面，中国科学技术大学都是走在全国高校的前列。



早在1953年，中科院数学所所长华罗庚领导的我国第一个计算机研究小组就提出了研制我国自己的计算机的初步方案设想，1954年开始了设计工作，其规模与当时美国的EDVAC和英国的EDSAC计算机相当。后来由于实施国家“十二年科学发展规划”提出的仿制苏联计算机而中断。



中国科大于1958年建校时就设置了计算机专业，由老一辈计算机科学家夏培肃先生等亲自执教。当年，中科院计算所举办第三期计算机训练班时，又重新开始了研究工作，并取名为107计算机 。训练班结束后，成立了107计算机小组继续研制107计算机，并于1959年底在计算所完成加工和调试。1960年，中国第一台大型通用电子计算机——107型通用电子数字计算机研制成功, 并在科大开始运行算题。



据说，107计算机共有六个机柜，其中中央处理机、磁芯存储器和电源各占用两个，另外还有作为输入输出设备的五单位发报机一台、电传打印机一台和控制台一个。全机共使用电子管1280余只，功耗为6千瓦（不包括通风），机房占地面积约60平方米。107计算机采用串行运算方式，机器主频62.5千赫，平均每秒运算250次。



此后，中科院计算所在1965年成功研制出中国第一台大型晶体管计算机——109乙机，两年后又推出109丙机。华北计算所先后成功研制出108机、108乙机(DJS-6)、121机(DJS-21)和320机(DJS-8)，并在738厂 等五家工厂生产。1965～1975年，738厂共生产320机等第二代产品380余台，其中就有一台320计算机被引进到科大，为科大的教学和科研发挥了不可估量作用。



中国科大320计算机中心的成立



科大最困难的时期



1969年，“文化大革命”正在如火如荼地进行，出于战备的需要，北京要疏散人口，重要的单位都要内迁，中国科大也仓促地搬迁到了安徽省合肥市。在科大的搬迁过程中，先后用了70多次货运列车，装载了35000箱仪器、图书，前后耗时近10个月。由于学校搬迁，仪器设备损失2/3，教师流失了1/2以上。教学、生活用房严重不足，校舍面积仅不到6万平方米。1972年，全校讲师以上职称的教师不足百人。那是科大建校以来最困难的时期。



科大人很坚强，在这种极端艰苦的条件下，还是想着如何把学校办起来。在刘达领导下的科大党委果断做出了决策：第一，办教师进修班，派最好的老师（如钱临照、尹鸿举、史济怀等）对留校的50名同学进行培训，以充实科大各系教学科研第一线的师资力量；第二，引进当时国内最先进的科研教学设备（如320大型电子计算机等），让科大的教学科研能够奋起赶上国内和世界的水平。我们留校的同学从科大教师进修班结业以后，除了回到各系充实教学科研第一线外，也到320计算机中心充实那里的技术力量。



因为当时高校还没有计算机专业，计算机中心更是少有。大概是基于当时科大数学系的计算数学专业，学校最终把320计算机中心置于数学系下面。计算机组由数学系和无线电系的教师组成：数学系的严基义为计算机中心书记，无线电系的张科为计算机中心主任，后勤科的刘文科负责后勤工作。计算机中心的技术力量由无线电系、数学系和核物理系的老师充实，如无线电系的常宝林、徐永嘉，数学系的张兴、朱缪球、苏轼化和我，核物理系的谭劲松等。



320计算机中心在大火中诞生



就像科大要从最困难的环境中崛起一样，320计算机中心的诞生也经历了一些不平凡历程。可以说，320计算机中心是在大火中诞生的。



320计算机属于当时国内最先进的大型计算机，由主机（运控）、磁芯存储器、附有磁带机、磁鼓、宽行打印机、光电输入机等部件组成，据说其价值约人民币300多万元。最初看到320计算机时，我猛吃了一惊，二十几个还没有拆箱的大立柜矗立在图书馆的大厅里，真是一个庞然大物。在这以前，我从未见过计算机究竟是什么样子。



当时科大没有现成的机房来安装这么一个庞然大物，学校决定把320计算机中心设立在图书馆一楼东头。东头的整个大厅改为320计算机的机房，大厅的地下一层成为320计算机的空调机房和临时仓库。由于我们都没有安装计算机的经验，所以机房的改装、空调的安装等都是自己边学习边动手。我还专门到南京有计算机的单位参观，向他们学习如何安装地板、如何在地板下面铺设电缆等。对我们来说，一切都是从零开始。

左起：张科、徐永嘉、李明瑞（1976年）



在筹建320计算机中心时还发生了一次火灾，差点铸成重大事故。1977年1月初，我临时被抽调去做周恩来生平大型展览。我记得方舜尧是总负责人，我负责周恩来生平画展，司友和是画展的文字编辑。整个展览在校图书馆二楼，楼下就是新改建的320计算机机房。     



有一天，我们正在图书馆二楼大厅工作，突然有人喊：“着火了！”我们往窗外看，图书馆楼下浓烟滚滚，大家都吓了一跳。方舜尧抱起一幅巨大的周恩来画像就往外冲，我们都拿起展品往楼下跑。一到楼下，我们就看到二十多个320计算机大立柜矗立在一楼大厅的外面，很多教职工在围观，有人议论说320计算机房着火了。我惊出了一身冷汗，赶快跑回机房问情况，才知道是空调机失火了。刚开始起火时，人们就先把还没有拆箱的二十几个大立柜搬到了大厅外面，以免造成重大损失。幸好楼下空调机房的大火除了烧毁了二楼的部分图书和一些实验器材外，没有烧到楼上的计算机房，大家松了一口气。



这次大火造成的经济损失约43万余元，也严重影响了320计算机的安装、调试和运转。



在738厂的师傅的指导下，我们夜以继日的工作。经过一段时间的安装调试，320计算机正式运行并对全校开放了。许多校外单位也纷纷来参观学习，例如省气象组和省教育组等。



科大党委很有远见，在那个“以阶级斗争为纲”的时代，学校党委就瞄准世界上最新技术，决定引进320计算机来加强学校的科研能力和提高科大的教学水平，实属高瞻远瞩。



320计算机和科大的教学科研



在计算机技术还没有普及的情况下，科大数学系首次开设计算机编程课，许多学生的计算机入门课就是从320计算机中心开始的。



除了学生在这里上编程课外，各个教研室大量的科研计算任务都是在这里进行的。使用计算机最多的就是物理教研室和化学教研室的师生。化学教研室的张默生经常带学生在这里上机，之后他创立了计算化学专业。



那时候使用计算机不像现在这么简单地把运行程序和所有实验数据放在U盘或CD光盘里，直接输入计算机就可以运行。当时，运行程序和所有实验数据都是用穿孔打字机穿在纸带盘里。用户每次上机时，必须携带数据盘和程序盘，利用光电输入机把这些数据和程序输入到计算机里运行，再由宽行打印机打出计算结果来。对于非常庞大的计算数据，有时需要几个纸带盘来储存数据，所以师生们上机时，总是挎个装满纸带盘的书包来到计算机房。



用过320计算机的师生都知道，使用该机器的过程是十分复杂的。320计算机虽然在国内是比较先进的，但与国外的第三代计算机相比差距仍然太大。那时候，所有的程序和数据都是由穿孔打字机打出来的，至于打进去的数据和程序是否正确，只有输入到计算机里，且程序运行起来以后才能知道。



当时320计算机中心专门设有穿孔打字机室，供师生上机前打出程序和数据纸带盘，然后到机房预约上机的时间和预估使用的机时。



师生上机时，除了要带上程序和数据纸带盘外，还要带上补孔板，以便随时修补带有错误的纸带。不仅准备数据和程序纸带费时费力，而且将纸带上的程序和数据输入计算机的过程也令人头疼，因为所有的程序和数据纸带都是由光电输入机输入到计算机里去的。

光电输入机


纸带盘



光电输入机的原理是，强光透过纸带上的穿孔使相对应的光敏管关或开，从而把二进代码转换为电信号输入到计算机里。有时候高速旋转的纸带会断开，而光电输入机还在飞转，那么十几米长的纸带就会散落在地上，甚至还会断为许多节，上机的师生必须把纸带捡起来接好再重新输入。为了减少光电输入机给师生带来的不便，我还专门改进了光电输入机，加入了断带自动停机功能，得到了校长的赞许。



320计算机自从对全校开放以后，一直处于繁忙状态。在北京时就听人们说“穷北大，富清华，不要命的进科大。” 科大学生读书拼命，科大师生搞科研也拼命。在科大最困难的时候，科大师生为了重建科大，几乎没日没夜地工作。即使我们320计算机24小时不间断运行，也不能满足教职工科研和学习新技术的需求。可以说， 320大型计算机为科大的重建立下了汗马功劳。



320计算机的应用：安徽省1980年高考统分



科大引进的320大型计算机在安徽省内也发挥了重要作用。1980年的一天，省教育组的两个同志来找我们，他们希望用320计算机做高考分数统计，问我们行不行。当时我们几个人商量一下，觉得不复杂，应该行。但是钱临照副校长听说后，担心我们会失败。  



高考统分，当时全国在省一级还没有人做过。上海1979年做过一次，他们用两台计算机，一台计算，一台备用，但上海那年的考生还不到10万，而安徽省1980年的考生有近20万。并且这年又是文革后高考第一次统一划分大学录取分数线。可以说，高考分数统计关系到千家万户，更关系到全国招生工作的顺利进行。



也许当时我们年轻，没有想那么多。后来回想起来，确实有点后怕。第一，晶体管计算机本身稳定性就不够，不可能百分之百不出现故障，而且没有备用机，风险太大。第二，近20万考生，考分的数据量也是天文数字。第三，320计算机用的是光电纸带输入机，全靠人工输入，速度和精度都很难有百分之百的保障，而且整个高考分数统计过程只有几天时间，超过了时间就算失败。实验失败了还可以重来，而高考统分如果失败了，不仅影响全省考生，还要影响全国招生，失败造成的损失是无法弥补的。



为确保万无一失，我们请来北京738厂的师傅坐阵，保证计算机一旦出现问题就可以立刻修复。又让省教育组与省水利厅、电力局联系，确保在高考统分期间不能停电断水以保障计算机空调机正常运行。最后，面对海量的数据，我们把受过专业快速打字训练的省邮电学校的学生集中起来，统一进行数据输入培训，由他们来完成高考海量数据的输入任务。



统分的整个过程要比想象的复杂得多。为了争取时间，省教育组统一在科大批改高考试卷。得到考分后，工作人员立刻用穿孔机输入数据并得到光电输入机用的代码纸带盘，然后输入计算机打印出结果。同时有一批人进行校对，如果有错误，马上在纸带盘上改代码，再输入、打印、校对，直到正确无误。现在看来，这么简单事情在当时却用了大量的人力、物力和时间。



为了不耽误全国统一划线，在计算机统分结果还没有出来的时候，省教育厅的同志已提前在去往北京的路上了。他们三次催问我们统分结果，我们这边也极为紧张地工作着。最后，他们在北京飞机场收到了我们计算的最后分数线。



这是科大320计算机中心成立后接受的最大的一个计算任务，既艰巨又复杂，最后总算是有惊无险。这也是我在科大20年来经历的最惊险的几天。



1984年，科大又引进了Honeywell计算机，320计算机完成了它的使命。320计算机的引进和应用不仅为科大的教学和科研水平带来了提升，也为科大计算机的普及和教育发挥了不可替代的作用，尤其是率先把计算机应用于一个大省的高考统分，为科大赢得了荣誉。



后记



回忆起在科大320计算机中心工作的这段经历，虽然不是什么大事情，但也确实从一个角度反映出在那不平凡的年代，我国计算机发展应用之不平凡的历程。



现在回想起来，科大在70年代引进的320计算机，已和今日的计算机不可同日而语，但是现在超微型和超巨型的计算机也是从过去计算机技术基础上一步步发展起来的。我们应不忘过去，踏踏实实向前奋进，我国的计算机技术发展和应用一定会位于世界前列。



2020年春节，于美国芝加哥

改革开放初期就引入大型计算机，蜗壳是当时为数不多的几个国内高校。

蜗壳计算机的发展和应用起步早。

感受科大的历史

分分轮回中！