当年银河落九天，中国超算起步阶段的一段亲历侧记
说起来有点不好意思,我第一次听到“银河”这个名字，不是在什么严肃的学术会议上，而是在大学计算机系机房里，跟同学联机打红警的时候，旁边一个师兄指着我们那台笨重的286说：“你们这算啥，咱们学校正在参与研发一个叫‘银河’的大家伙，那东西一秒钟能算一亿次。” 一亿次，这个数字在90年代初的我们听来，跟天文数字差不多，我当时嘴里叼着饭盆里的勺子，含糊地应了一声，完全没意识到这个“大家伙”对我意味着什么。
后来阴差阳错,我还真就进了那个圈子，那时候领导把我们几个新人叫到办公室，墙上挂着一张巨大的工程进度表，密密麻麻的节点看得人眼晕，领导指着最顶上的一个时间节点说：“小伙子们，咱们现在干的活儿，就是把国家在这方面的空白给填上，别想那么多，先把眼前的电路板调通。” 这就是我对“银河”系列计算机研发的第一印象——没什么豪言壮语，就是一块板子、一根线、一行代码地往前拱。
“养一台机器比养一个娃还难”：硬件研发的土办法
很多人以为搞超级计算机,就是一群穿着白大褂的科学家在无尘室里按按钮，其实呢，大部分时间我们都在干一件特别不“高精尖”的事：排查故障，银河机的设计极其复杂，元器件成千上万，那时候还没有什么先进的自动化检测工具，我们排查故障很多时候靠的是一个现在看来特别“土”的办法——“闻味儿”。
真的,你别笑，当年带我的刘工，一个干瘦的老头，有个绝活，机器一趴窝，他先不拿万用表，而是绕着机柜走一圈，像猎狗一样抽动鼻子，他能准确地闻出是哪块板子上的电容被击穿了，或者哪个线圈因为过热把绝缘漆给烧糊了，有一次，一块内存板时好时坏，所有仪器都测不出来，折腾了我们整整一个通宵，最后刘工来了，趴在背板上听了一会儿，指着一片芯片说：“这个，换掉，它内部的键合线快断了，热胀冷缩，所以一会儿接触上一会儿接触不上。” 我们拿下来一看，外观完好无损，但换上去之后，果然好了，这种经验，写不进任何教科书，就是在日复一日的煎熬里，用时间和耐心磨出来的本能。
说到硬件,有个数据可能现在看不算什么，但在当时绝对是极限挑战，为了让大家有个直观认识，我凭记忆列了个表，看看早期银河机对工艺的要求有多苛刻：
| 指标 | 研发时的要求 | 打个生活化的比方 |
| 多层印刷电路板层数 | 高达20层以上 | 相当于在一张邮票大小的面积上，盖一栋20层的高楼，每层之间的楼道还得完全对齐 |
| 背板钻孔精度 | 亚毫米级 | 从黄浦江这头扔颗绿豆，准确砸中江对面的一颗黄豆 |
| 机房洁净度要求 | 高于医院手术室 | 人走进去感觉空气都是“寡淡”的，一根头发丝落进去都算严重事故 |
| 系统总连线长度 | 可绕地球数圈 | 光是检查这些线缆的连通性，一个小组三个人要不眠不休干上好几个星期 |
那时候,我们最怕的就是夏天打雷，一个雷打下来，电压稍微不稳，可能就有一批板子要报废，所以我们值班的人，一看到天色不对，心里就发毛，真是“养一台机器比养一个娃还难”。
软件的“针线活儿”：给巨兽注入灵魂
硬件搭起来,只是个没有灵魂的躯壳，让银河机真正“活”起来的，是软件系统，这部分工作，有点像在一头巨兽的每一个神经末梢上做针线活儿。
我们当时面对的一大难题,是如何让成百上千个处理器协同工作，而不是互相打架，这涉及到操作系统的核心——任务调度，我记得我们小组负责编译器的优化，就是把程序员写的高级语言，高效地翻译成机器能懂的指令，这工作枯燥到什么程度呢？就是我们几个人，对着打印出来的一摞摞汇编代码，一行行地看，看哪里的指令有“气泡”，哪里的循环可以被展开，哪里的数据可以被预取到缓存里。
有一次,为了把一个核心计算模块的效率提升百分之五，我和另一个同事整整两周没怎么说话，我俩就坐在背对背的桌子上，各自推演，突然，我想到一个办法，激动地大喊：“可以这样，把访存指令提前，盖掉计算延迟！” 他转过身，头发乱得像个鸡窝，眼睛里全是血丝，悠悠地说：“我刚试过了，寄存器冲突，不行。” 那种瞬间的狂喜和紧随而来的巨大挫败感，交织在一起，让人想砸键盘，但后来，我们就是在那次失败的思路上，拐了一个小弯，找到了一个更精巧的指令排布方式，最终实现了目标，那种喜悦，没经历过的人真的很难体会，它不是中彩票的那种狂喜，更像是手艺人完成了一个极其复杂的榫卯结构，严丝合缝，自己看着都觉得漂亮。
主频还是堆核？方向性的争论
在研发过程中,我们内部爆发过一次激烈的争论，我至今记忆犹新，当时，国际上流行的一种思路是不断推高单核心的主频，让单个处理器越来越快，但我们团队内部有一派人，包括我在内，认为这条路快走到头了，功耗和散热会成为无法逾越的瓶颈，必须走大规模并行处理的道路，这也就是后来的“众核”思路的雏形。
争论最激烈的时候,我们几个年轻人在会议室里拍桌子瞪眼，一位老同志忧心忡忡地说：“你们这是拿国家的项目冒险，并行编程的难度太大，到时候机器造出来，没人会用怎么办？” 我们反驳说：“主频这条路再走下去，就是死胡同，我们得让系统架构去适应未来的应用，而不是让应用来迁就过时的架构。” 总师一锤定音，拍了那个后来被证明是极具前瞻性的板，这个决定，让我们在之后的好几代产品上都受益匪浅，这个过程让我学到一点：技术的方向，很多时候不是纯粹的客观选择，它混合着洞见、勇气，还有一点点赌徒般的决绝。
（此处在实际页面中会有一张示意图）
示意图：早期银河系列计算机并行处理架构概念
我手绘了一张简单的示意图,图的中心是一个圆形的“高速互联网络”，像一张蜘蛛网的中心，周围连接着十几个小方块，代表“计算节点”，每个节点内部又画了几个小圆圈，代表协同工作的处理器，有一半计算节点在画面上方，负责处理极复杂的计算任务；另外一些节点分布在下方，负责处理大量的数据流，还有一些小方块连在网的最边缘，叫做“I/O节点”，负责与外界交换数据，这幅图想表达的就是：单个处理器可以不必是最强的，但当它们通过高速网络互联成一个整体，其潜力就非常惊人。
现在回头看,那个让我们寝食难安的编译器和调度系统，最终成了整个生态中最基础但又最核心的基石，没有那无数个不眠之夜的“针线活儿”，这台科学计算的巨兽就永远只是一堆冰冷的金属和硅片。
（此处在实际页面中会有一张资料图/照片）
资料图：早期银河计算机的核心插件板
照片里的这块插件板,算是元老级的部件了，板子上那些密密麻麻的、像迷你街道一样的细线，就是当时手工布线的痕迹，那些排列得整整齐齐的深色小方块，是早期的集成电路芯片，如果不仔细看，你可能会以为这是一块来自未来的抽象画，我记得当年为了更换其中的几个小芯片，技术员需要用一个特殊的吸锡器，在放大镜下操作，手稍微一抖，就可能把旁边的细线烫断，就是这样一块现在看来有些“粗糙”的板子，在当时支撑起了令人咋舌的运算速度，它像一个沉默的证人，静静诉说着那段充满汗水味和松香味的岁月。
从在机房里懵懂地听说“银河”，到亲身参与其中，眼看着一排排冰冷的机柜在国家气象预报、石油勘探、航空航天等领域发挥出巨大作用，这个感觉非常奇妙，就像你看着自己一点一点喂养大的孩子，突然有一天能扛起千斤重担了，前些天，我路过一个老旧的计算中心，看到一台退役的银河早期型号被静静地放在大厅一角当展品，我走过去，摸了摸那已经冰凉的机柜，从气窗往里看，里面落了一层薄薄的灰，耳边仿佛又响起了当年那震耳欲聋的散热风扇声，和兄弟们为了一个技术方案争得面红耳赤的吵嚷，一晃这么多年过去，外面的世界计算速度已经进入了E级时代，但我们都知道，当年在那样一穷二白的条件下，靠着那股子不信邪的劲儿，硬生生给中国超算踏出一条路来的日子，才是这一切真正的起点。
那张巨大的机房里,日光灯嗡嗡轻响，空气里弥漫着电子元器件特有的气息，一切都还是那么熟悉。