银河系列计算机是我国科技史上一座被很多人遗忘的里程碑
前几天收拾书柜,翻出一本泛黄的《计算机世界》旧刊,封面印着一台庞然大物——银灰色机柜排成一列,指示灯密密麻麻闪着光,封面上写着“银河-Ⅰ研制成功”,我盯着那行字愣了几秒,突然意识到,我们对这段历史的了解实在太少了。
所以我想跟你聊聊银河系列,不是那种教科书式的冰冷叙述,而是像朋友聊天一样,把我知道的、查到的、感受到的,一股脑儿讲给你听。
这事儿得从“被卡脖子”说起
很多人以为“卡脖子”是近几年才有的词,其实早在上世纪70年代末,这个词就已经是中国科研人员心头的一根刺了。
那时候咱们国家搞石油勘探、天气预报、核物理计算,需要处理海量数据,可手头没有高性能计算机,怎么办?只能花天价从国外买,人家卖不卖还两说,卖给你也是淘汰下来的旧型号,性能阉割过不说,还得放在外国人指定的机房里,咱们的科研人员想进去操作,必须得有外国人在场监督。
你想想那个憋屈劲儿,自己的科研项目,核心工具攥在别人手里,连机房钥匙都不归你管。
就是在这种背景下,1978年,邓小平同志拍板:“中国要搞四个现代化,不能没有巨型机。” 这个任务,交给了国防科技大学的前身——长沙工学院,领头人叫慈云桂,当时他已经年过六旬,身体不太好,但还是接下了这副担子。
说实话,那时候的条件搁现在简直没法想象,参考资料寥寥无几,元器件要靠自己筛选测试,很多关键部件国外根本不卖给你,团队就一条路:从零开始,硬啃。
银河-Ⅰ:1983年的那个冬夜
1983年12月22日,长沙,银河-Ⅰ通过了国家鉴定。
这台机器每秒向量运算达到1亿次,现在看好像不算什么,你手里随便一台智能手机的算力都甩它好几条街,但放在1983年,这意味着中国成为继美国、日本之后,世界上第三个能够独立设计和制造巨型计算机的国家。
我查资料时看到一个小细节,觉得特别有意思,银河-Ⅰ的主机柜上镶嵌着一块铭牌,上面刻着四个字:“银河·中国”,据说当时有人提议刻别的字,但慈云桂坚持就用这个,他说,就是要让所有人都知道,这是中国人自己造出来的。
这台机器后来用在了石油部的大庆油田数据处理上,以前那些复杂的地震数据分析,靠人工或者小型机算得磨磨蹭蹭,银河-Ⅰ上去之后效率一下子提起来了,西南石油勘探的好几块关键油田,数据剖面处理都靠它支撑。
不过话说回来,银河-Ⅰ虽然成功了,但它跟同时期美国的克雷系列巨型机相比,确实还有差距,好在团队没有停下脚步。“银河之父”走了之后,这个系列还在继续生长。
迭代:从“能造”到“好用”的漫长爬坡
很多人只记得银河-Ⅰ,其实后续型号的故事同样值得说道,我整理了一个简单的年表,方便你有个整体印象:
| 型号 | 研制成功时间 | 运算速度 | 主要特点 |
| 银河-Ⅰ | 1983年 | 1亿次/秒 | 向量运算,填补空白 |
| 银河-Ⅱ | 1992年 | 10亿次/秒 | 并行处理架构,技术大跨步 |
| 银河-Ⅲ | 1997年 | 130亿次/秒 | 全面采用超大规模集成电路 |
从1983年到1997年,十四年时间,性能提升了一百三十倍,这个爬坡过程背后是无数个失眠的夜晚和烧坏的电路板,银河-Ⅱ的攻关团队里有个叫周兴铭的年轻人(当时算年轻),为了解决一个散热难题,连续在机房住了四十多天,出来的时候胡子拉碴,同事差点没认出他来。
银河-Ⅱ的突破点在于它用上了并行处理架构,说白了就是把一个大任务拆成好多小块,同时运算,效率一下子翻上去了,这台机器后来主要用于中期数值天气预报,准确率比以前提升了不少——这可不是冷冰冰的数字游戏,直接关系到农业生产的防灾减灾。
到了银河-Ⅲ,又换了一条技术路线,大规模采用了自己设计的超大规模集成电路,这一步走得挺冒险的,因为当时国内芯片设计和制造水平都还在追赶阶段,但事实证明这条路走对了,不仅性能上去了,整机的体积和功耗也大幅下降。
“巨型机”这三个字的分量
你可能会问:现在不都有天河、神威那些超算了吗?银河系列是不是过时了?
还真是个好问题,答案是这样的:天河系列超级计算机,正是从银河系列的技术积累中生长出来的,国防科大的团队在银河项目里攒下的经验、培养出来的人才、建立起来的研发体系,直接孕育了后来的天河一号、天河二号,2013年天河二号登顶全球超算榜首,那条新闻背后站着的很多人,二三十年前就在银河机房里调试过电路板。
还有些背后的意义,不太被人提起:
- 银河系列培养了中国第一批巨型机软硬件人才梯队,后来分散到了各个科研院所和企业,成了行业骨干。
- 它的操作系统、编译系统都是自己一行一行代码写的,没有依赖国外的底层软件,这个自主性在后来很多关键领域都发挥了作用。
- 它证明了一件事:在核心技术受制于人的领域,集中力量攻关这条路是走得通的,这个经验后来用在了很多其他“卡脖子”技术的突破上。
写到这里忍不住感慨,技术的迭代速度实在太快了,当年的国之重器,现在安安静静躺在博物馆里,玻璃柜外面偶尔有几个小朋友跑过去,瞥一眼就跑开了,但它们身上那些日夜攻关的故事,那些被逼到墙角又硬生生闯出来的劲头,其实一直没有消失。
只是换了个形式,藏在了现在这些闪闪发光的新超算机柜里,你看不到,但它就在那儿,一圈一圈地转着。