复旦''602”电子计算机的诞生
2020-02-14 14:52:15
  • 0
  • 0
  • 0

我是1956年进入复旦数学系就读的。1958年大跃进年代,为了发展新专业,上海市决定在复旦举办计算数学训练班,学员来自华东师范大学、上海师范学院和复旦大学数学系55级、56级学生共101人。按照计算机发展的方向分成三个班,分别是研究计算机的机器班,为计算机编制程序的程序班以及研究数值计算的方法班。训练班学习的内容都是过去学校老师所不熟悉的,为了举办训练班,复旦派出青年教师先期去北京的训练班学习后担任复旦训练班的教学。陈火旺、许自省、宗月娴等人讲授了数理逻辑、程序设计、计算方法等课程,除此之外还请了匈牙利专家来讲布尔代数、图灵机等内容。

1959年底大部分学员被分配到华东计算所,他们后来成为华东计算所和上海计算所的主要骨干。包括廖有为等多名学员留在数学系计算数学教研组,我和周新、谢铭培、陈训亮、蒋知本、顾德全、曹芳润、郭霭云(以上来自复旦)和孙尧年与赖伯元(来自华师大)等10位学员则被抽调到物理系的复旦602计算机研制组。从那时起我从数学改行,开始了我的计算机生涯。

拓早期计算机教育的复旦大学党委书记王零

建造初期

复旦602计算机是物理系在大跃进年代1959年开始建造的,最初由曾参加过601的姚晋老师带领物理系一批55级学生制造。602计算机是继被誉为国内第一台电子计算机“复旦601型电子积分机”之后的又一创举。

50年代初的物理系仅有一个专业即物理专业,即使是有关无线电电子学的教师也是屈指可数,至于计算机作为国家的尖端技术,更是没有人懂行。当时国内在制造的一台计算机M103是苏联援助的156个项目之一,复旦大学是拿不到任何资料和支持的,敢于提出602项目本身就是需要有足够的勇气和创新精神。

最初的“602”是在600号二楼东面最大的教室里制造。整个机器十几个机架,每个机架由两根高约2米的木头,底下由另外一根木头构成三角架,中间通过部件单元的阴插座连接而成。每个部件单元由宽约3cm长约50cm厚约2mm的铝板弯成半封闭形状的长方形铝框,在这框架开口处装上二十几芯的阳插座,对面开了两个孔,可安装电子管,框内安装的电阻、电容和电子管构成了计算机部件的单元电路。双稳触发器是计算机最基本的单元电路,每个单元可安装2个电子管,因此也构成了最基本的触发器单元插件。

每个木头机架可插上32个插件,这样的机架共有14个,整个机器共有400多个插件,总共使用近1000多个电子管和几千个电阻、电容等电子元件。在木制机架上还安装了大量焊片,各机架通过焊片将插座上的接点相连,插座之间上万根连线将插件单元电路构成了计算机的运算、存储、控制和输入输出等四大部分,插座和焊片均可用螺丝固定在木头机架上。这样的工艺制作简单,容易手工制作,这也就是当初采用木头作为机架的重要原因。

除了十几个机架外还配置了一个256×32位的磁芯体作为存储单元,它由256×32共8192颗记忆磁芯组成,因为计算机字长32位,这样的一个存储器仅可存储256个数据或指令。此外还有一个控制台,安装了显示触发器1或0状态的氖灯,十几个机架和控制台几乎占满了整个大教室。

最初的602机器只有机架没有机框,就像是一个裸机。后来为了机器送去展览的需要,特制了6个大铁柜,将木机架分别放在机柜里,机柜上加了“复旦602计算机”的标记。

在我们10个人被抽调到602计算机组的时候,602机已完成了大部分插件单元的组装和调试,每个部件的连接和调试正在开始,整个机器还未到达联试阶段。

我们10位同学和物理系十几位同学分别参加了运算、控制、存储和输入输出四个组,继续完成602机的调试工作。对于计算机除了姚晋老师略知一二外,对所有人员完全是一张白纸,我们更是没有学过任何电子学的知识,也没有进过实验室,我们只能边干边学,边学边干,摸索前进。

1960年,作为复旦教学革命的成果,我们参加了上海市教育成果展览会,那台尚未完成调试的计算机搬到上海交通大学新上院,边展出边调试。整个组成员住在交大,日夜工作调试,直至展览结束,半年后搬回到复旦物理楼六楼。很巧,当时复旦大学最高的房间编号正是602,在这里继续602机的调试工作。1964年602机正式研制成功交付使用的时候,搬到了物理楼的206房间。

602机组和电训班计算机组以及物理系领导合影(1964年)

前排左起:赵怀成,魏慈森,徐研人,徐福祥,谢铭培,陈训亮,马杰。中排左起:章济时,周新,郭健民,金兆良,袁榘,宗有恒,姚晋。后排左起:徐素霞,孙尧年,王根宝,武立荣,王法根,赖伯元,顾德全,林廷骥,蒋知本,严文祥,邬佩珍,赵桂娥。

艰难岁月

1960年4月20日,学校正式通知我们10位数学训练班学生毕业,即日起留校并分配在物理系,毕业证书上写的是数学系计算数学专业,其工作内容不变,继续完成602机的研制工作。几个月后,参加602研制组的物理系55级学生毕业,全部分配到校外,无一留校。这样,602研制任务最终落在了我们10位仅读了2年数学的物理系教师的身上。我们10位物理系教师和姚晋、郭健民(北大数学系毕业生,师从张世龙教授)组成的计算机组属于物理系无线电技术教研室。

我们的工作就是要在原有602样机上进行调试,以使能正常运行。调试工作需要从调试部件单元开始,到部分调试,直至整机调试。由于602建造开始时基础工作薄弱,从单元线路设计到整机设计中都存在严重的缺陷,加上工艺粗糙,我们作为物理系教师和计算机工作者又必须要补一些必要的基础课程,调试工作断断续续,以至整个系统一直不能正常稳定的运行。

1960-1962年是国家三年困难时期,也是602机的困难时期。国家提出“调整、充实、巩固、提高”的方针和批判大跃进的浮夸风也影响到了602组,先是将曹芳润、郭霭云两位教师“调整”出了复旦,“支援”了当时的上海科技大学(现为上海大学)无线电系,后又要求我们组内教师必须“充实”物理系的基础课程“四大力学”,并要求通过考试,我们才算是合格的物理系教师。在那个时候,国内各高等学校同时期建造的计算机都没有取得成功,纷纷作出调整。具有雄厚无线电基础和张世龙教授团队的北京大学计算机项目“红旗机”首先宣布下马,全部人员解散;清华大学也停止了电子管计算机而转向了晶体管计算机研制。除我们复旦外,全国高校都停止了电子管计算机的研制工作。与此同时,校内一些人也对我们既无专业技术又无专家的复旦大学能否研制成功提出了质疑。校内外的质疑声影响到了我们602组,我们面临着解散或被“调整”的危险。

在此关键时刻,姚晋、陈训亮挺身而出,坚决要求不下马,搞下去。特别是陈训亮,他指出602一直调试不成的原因,一个是先天不足,第二是我们没有全力以赴,经过前阶段的边干边学,我们已经有了一定的电子学基础,只要我们将学到的知识运用到602机中,全组思想统一,团结一致,相信一定会把602搞出来。党委书记王零和物理系总支书记金兆良都支持这样的意见,并决定我们停止所有听课,全部时间投入到602的研制工作。王零表态,只要将602研制成功,你们就是最合格的物理系教师。

初见成效

思想统一以后,行动也统一了。经过对前阶段调试工作的认真讨论和总结,大家认识到:过去修修补补不能解决问题,必须推倒重来,全部拆掉重造。经过集体讨论,大家从设计制造、工艺、线路等各方面提出了17个专题研究课题,提出了设计指标,组织分工包干,最后集体验收。

双稳态触发器是计算机组成的最主要的部件,陈训亮主动承担了触发器的设计制造,他在我们组内是电子线路学得最好的,由他重新设计的触发器部件相当稳定,触发器的稳定可靠决定了整个机器的性能。在他的协助下,计算机的其它部件如存储读放、存储驱动、逻辑门电路等都完善了设计,重新制造,原有的插件全部拆掉后重新设计制造。

我们对构成磁芯体的8192颗磁芯也逐个进行测试,这些磁芯过去是在磁芯测试仪上测试的,现在则在存储器上实地进行,这样使磁芯性能反映得更为真实,并对影响较大的磁芯进行更换,整个磁芯体经过了一次重新穿线。

我们将整个机架全部拆除,除木架保留外,所有机架间的连线全部重焊,所有400个部件全部又焊了一遍。

为此,全组成员还学习了焊接,苦练基本功,通过考核保证全机几万个焊点没有一个是虚焊点。在整个602建造中,我们既是设计师又是技术工人。

工作量大不仅在安装时体现,就是在调试过程中工作也是非常艰苦的。因为电子管系统需要每天24小时连续工作,不能间断。因此我们分成三个组,从调试开始日夜分班工作。复旦的同志们也许还记得,在1962年冬天每天物理楼六楼的灯光始终日夜通明,照耀着漆黑的夜晚,那就是602组在艰苦地调试着计算机。

复旦党委书记王零始终支持我们602组的工作,他有时半夜到机房去看望我们。当时没有空调,只能靠几台轴流鼓风机制冷。为了保证机器的正常散热,房间的门窗都必须打开。刺骨的北风从门窗钻进来,我们穿着棉大衣仍冻得直打哆嗦。见到此景,王零同志非常感动。1963年春节前夕,他特地给我们全体成员每人发了两斤鸡蛋,表示慰问。两斤鸡蛋现在算不了什么,但要知道那时正值国家的困难时期,肉和鸡蛋都是按户配给的啊!

在精神鼓舞和全组同志的努力下,经过脱胎换骨的改造,602机终于在1963年上半年通过了调试程序。调试成功使我们有了更大的自信心,投入下一阶段的工作。

孙尧年在操作602计算机

奇迹出现

602机(样机)调试成功并不能使602机成为真正可用的计算机,因为容量小,输入输出设备还没有配齐,设计上还存在不足。于是为了使602真正成为一台实用的计算机,我们开始了以扩大存储器为主的难度更大的二期工程。

存储器的核心元件是记忆磁芯,当时国内唯一生产磁芯的是北京中科院计算所,由于保密的关系,他们仅提供给738厂(北京有线电厂)和自己单位的计算机使用。我们602机原来的8192颗磁芯是上海雷磁仪器厂提供的,此时他们已经无法再提供更多更好的磁芯。怎么办?此时此刻,谢铭培主动提出我们自己研制生产。在雷磁厂的协助下,谢铭培去了上海铁合金厂,他戏称自己当了一次“烧炉工”。经过谢铭培的艰苦努力,终于烧出了我们602所需要的几十万颗磁芯。我们决定将存贮容量扩大到4096×32,这个容量超过了当时国内M-103和M-104的水平。

容量扩大了,存储器的线路也必须重新设计。由于磁芯质量不敢保证,为了保证容量扩大以后机器的可靠性,决定在位线上增加一个偏压,这样可使磁芯的信噪比增大,从而使一致性提高一倍。虽然可以减轻读放线路的压力,但需要增加驱动能力,原有的真空功率管已经不再适用,后采用了受国家管制的大功率闸流管,作为驱动源。最后证明602机比同类的电子管机器稳定得多,存储器的设计研制是一个很重要的因素。

存储器扩大了,我们在指令系统设计、运控与存储并行处理、五极管替代三极管的门电路设计、光电纸带输入机和电传打字输出机等各方面工作也相应作了改进。就这样,不到一年的时间,终于在1964年通过了全机的检查程序以及大量实际计算题目的考验,中国第一台自主设计的实用的电子计算机“复旦602”正式宣布研制成功。复旦602机容量4096×32位,运算速度达10000次,稳定工作在24小时以上,无论在速度、容量、使用方便和稳定可靠等方面都达到当时的国内先进水平。

“复旦602”是复旦历史上的奇迹。因为602机是在没有资料、没有专家、没有专业的“三无”条件下,由10个数学系毕业的年轻教师自行研制成功的,他们完成了602机的全部整机设计、线路设计和制作、全机的焊接和装配,参与研制的年轻教师平均年龄才27岁。

“复旦602”是世界上独一无二的木架结构计算机。我曾在1991年去过德国慕尼黑世界计算机博物馆,那里存放了从1946年第一台计算机埃里亚克(ENIAC)到当时最先进的克雷(CRAY)计算机之间所有真实的机器(不是模型),得知世界上没有木架的计算机存在。

党委书记王零在我们计算机研制成功后说,你们创造了历史和奇迹,你们的功绩至少可顶上半个苏步青,这也是对我们最大的褒奖。602机的研制成功开创了复旦计算机研究的历史,由此开始复旦先后研制成功了线切割数控装置、电子束加工专用计算机、905丁机(中国第一台文字识别计算机)、719(第二代数字机)、753(第三代大型计算机)等各种先进的计算机,复旦成为当时国内研制计算机数量最多水平最高的高等院校之一,改变了复旦过去在全国计算机领域的落后地位。1975年复旦大学率先成立了计算机科学系,使复旦计算机科学和信息技术进入了国内先进的行列。

徐研人教授在机房

最新文章
相关阅读