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 | 作者: bjhjf007 [bjhjf007]
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| 中央军委主席江泽民在国防科大50周年校庆庆祝大会上的讲话中,明确要求我们发扬银河精神。什么是银河精神，银河精神怎样形成的，银河精神的起点在何处？银河－Ⅰ巨型计算机，1983年由国防科工委主任张爱萍命名并亲笔题写“银河”二字，同年12月7日通过国家鉴定，至今已20年了。我想通过以下的回忆，从一个亲身参与并对银河－Ⅰ软件作出过重大贡献者的角度，以亲身经历的事绩为背景，来对以上的问题作出一些初步的回答。 请缨 慈云桂院士是国防科技大学计算机研究所的创建者，也是银河精神的创造者。是他带领着我们一帮血气方刚的青年，从441－B、718（151系列机）到银河系列，做出了震惊世界的成绩，带出了一支敢打硬仗的科技队伍，造就了敢闯科技高峰、越是艰险越向前的风格，逐步形成了现在的银河精神。 序曲 我从1962年起，一直在慈云桂主任的领导下工作。可以说他既是我的恩师，又是我的挚友。1966年，他从英国考查KDF－9回来，就指示我要研究管理程序。因为计算机有高速的数据处理功能，靠慢速的人工来管理显然是不合适的。当时我们就埋头研究1900机器的EXEC。当时我们5人为1025工程做的方案在后来的718工程（151系列）上得以全部实现。自行研制的管理程序（操作系统的前身），60年代在441－BⅢ和030机上成功运行。 慈云桂院士在全国计算机技术界特别注意软件的研究，最早提出了“软硬结合”的概念。应该说，这一理论指导了国防科大计算机研究所之后若干年的实践。 在动乱的年代，别人在“打内战”，我们不怕戴“白专”道路的高帽，不间断地学习和研究，在积累着我们的“内能”。 1969年，某基地的领导写报告给国防科工委领导，为保证718任务的完成，请慈云桂主任脱离“牛棚”生活，主持718任务（即远望－1号中心数据处理计算机）的研制工作。应用我们已经积累的研究成果，项目很快走上了健康的发展轨道。到1975年为止，主要的技术关键已经突破，样机已可运行。到此为止，我们在计算机研制方面，每步都是数量级的跨越，有较雄厚的知识和经验的积累。人虽不多，“内能”很强。 785会议 20世纪七十年代中期，巨型计算机的发展在国外自不待言，例如CDC7600、Star-100、BSP及CRAY－1相继出现。国内对其需求，也是嗷嗷待哺。在中国，在最高决策层，巨型机的发展却是与邓小平同志的工作密切相关的。 粉碎“四人帮”后，在国防科委的请求下，邓小平同志决定上巨型机项目。此项目由国防科委负责，张爱萍主任要求慈云桂立“军令状”。此事也反映在1978年全国科学大会方毅的报告中。 原来我们的研究工作主要是参考CDC7600和Star－100。在1978年3月，慈主任告诉我，要转向！要转向研究CRAY－1。我们研究认为：CRAY－1这种机器硬件相对好做，难点就在软件！ 在1978年5月，在北京友谊宾馆召开了“巨型机方案论证会议”，由此而得此项目的代号为“785工程”。在会上，国内的专家都一致肯定了设计方案的可行性。在此次会上，南京大学孙钟秀院士提出：要特别重视软件的发展，不要“欺软怕硬”！这一建议使我们工程的主要领导者――国防科工委张震寰副主任铭记在心。他说：软件那么重要，往往又看不见摸不着，我一定要去看、去摸！ 面对这种情形，我的感情非常复杂。感到兴奋的一面是：主要领导那么重视软件，我感觉将要进入我研究工作的黄金时期；同时又感到任务的不一般，我们软件队伍要成为科技攻关的主力兵团。另一方面是感到有些忧虑：我需要两个战场作战，一个是718任务尚未结束，而785任务又已开始。两个都是通天的国家重点任务，我们的精力该怎么摆？当然，鼓励我们的是：“真的勇士，将更奋然而前行！” 785会议后，当时的国防科工委副主任张震寰、科技部副部长李庄和综合计划局局长李勇、科技部四局二处处长唐遇合四人来到长沙。张副主任对我谈了785任务的重要性，国家的大好形势及国防科工委的态度。张副主任表示，遇事我可以直接给他打电话汇报，且在24小时之内答复。这形成了我以后工作的尚方宝剑。张副主任真是说到做到，这为后来的事实所证明！ 张副主任一行四人建立了785工程的技术领导体系。总设计师当然是慈云桂教授。我是总体组成员，慈主任兼任软件总体组组长，陈火旺和我是副组长，又任命我为软件研究室的主任。我自然知道身上担子的重量。 长沙的夏天是很可怕的。到了7月份，长沙进入了热的高潮时期。张副主任年纪大，且有心脏病，每天提着一个黑包，徒步往返于招待所和办公楼之间，我很敬佩他的这种精神。越敬佩、越替他担心，于是我决心劝他回京。张副主任斩荆截铁地给我一句回答：“热不死人！” 争当团体冠军 李庄副部长对我们研究工作的指示是：研究的巨型机要解决在国民经济建设和国防建设中遇到的主要问题，要速度快、能力强，要高质量，不要“瓜菜代”（瓜菜代是1958年后的一个习惯用语，意思是说粮食不够吃，就用瓜菜代替）。当时有个别著名科学家甚至不相信中国会研制出操作系统！更不用说银河整个的软件系统了。李庄副部长就在这种压力之下，告诫我们，要争气、要奋发图强，一定要研制出高质量的中国自己的操作系统来！ 时至今日，虽然时过境迁，我国在不同的时期中遇到了同样的问题。现在党中央的16大报告都明确要发展信息系统关键环节之一的操作系统。一方面，当前软件发展形势一片大好；另一方面银河操作系统也为今日软件的发展开创了先河。 作为总设计师的慈云桂主任，在分析了上级要求和我们的实际情况后，明确提出：“我们不争单项冠军，要争团体冠军！”要发挥我们集体的优势，让我们研制的巨型机达到高水平！ 在这种思想指导下，广泛团结一切可以团结的人，全心全意投入巨型机的研制工作。例如，我与曹琳在文革中思想很不一致。文革结束后，他有些消极。我们不计前嫌，登门拜访，请他出来工作。此后，曹琳不但积极工作，完成了很重要的任务，而且成为我的挚友。 我们在全国构建了一个协作网。在软件方面，武汉大学计算机系、航天部706所、石油部涿县物探局研究院、清华大学、复旦大学、湖南大学、湖南师范大学都为巨型机做出了不少的贡献。 与CRAY―1兼容 “兼容”这个词，现在看起来很简单，也很容易理解。但在当时，我们走与CRAY-1应用兼容的路却是困难重重。 我们这个软件队伍是在我国封闭时代起家的。我们根据工作原理，走独立发展的道路。那时既无国外进口的样机，也无详细的文档。我们已经独立自主地研究成功了几个系统，也可以说，我们有些技术积累。另一方面，对改革开放的局面认识不足，对兼容的意义认识不够。思想转变的关键是787会议。 汇编语言审定会（787会议） 由于我们有一些技术积累，785会议不久，我们就有了一个汇编语言设计方案。1978年7月在北京召开会议审定。我们原来的方案是：在我们718方案的基础上继承和发展。没有想到这在会上被全盘否定。原因是与CRAY―1不兼容！在这次会上，重新为我们软件研制确立了方针：要与CRAY―1在用户界面上兼容。 “兼容” 二字，写起来容易，做起来可就难了。因为我们能看到的仅是CRAY-1的一些使用手册。我们硬是要从这些用户层面的使用手册中挖掘出我们要兼容的成份，而且要设计出我们自己的系统来。 我们这支队伍，后来被中央军委称之为“敢打硬仗的队伍”。我们还真是从沙里淘金，也真是功夫不负有心人。又经过半年多的努力，我们拿出了与CRAY-1用户界面上兼容的软件设计方案。 巨型机软件方案确定 1979年春季，国防科工委专门召集会议，对巨型机软件系统总体方案进行审定。在这次会议上，我代表软件总体组做了“785型计算机软件系统总体方案”的报告。我报告的话音刚一落，李庄副部长率先鼓掌。在报告中明确提出软件系统研制的指导思想是： 主要面向：解决当前国内别的计算机解决不了的重大科学计算课题； 主要指标：以“快”为主，与CRAY-1的软件用户界面兼容。 在报告中明确了巨型机软件总体结构。主要有以下部分构成：操作系统，ＹＨＯＳ；Fortran语言，ＹＨＦＴ；汇编语言，ＹＨＡＬ；实用程序；标准子程序；专用程序包；监督诊断程序；软件研制工具。 此外，在会上陈火旺做了“Fortran编译程序设计方案” 的报告，我做了“785计算机操作系统方案设计”的报告。 大会对我们提出的软件系统的研制方案和研制的指导思想几乎一致肯定。会后，我们进行技术分工：由我负责操作系统，陈火旺负责Fortran语言，吴明霞负责汇编语言，陈立杰负责外围机软件。 方案已定，进入设计实现阶段，主要矛盾是什么？是时间。巨型机以“快”为主，我们软件研制也要快。怎么快？首先要创造与硬件研制并行的调试环境。 巨型机软件工程工具：模拟器和小汇编 为了争取时间，软件总体组决定在PDP 11/70上建立785机的模拟运行环境。该环境主要由两部份组成：模拟器，将785机指令在PDP 11/70上解释执行，并进行性能统计。这部份由吴泉源负责。小汇编是YHAL的简化版本，与YHAL完全兼容，它将用户程序翻译成785机的机器指令。该部份由高文国负责。 吴泉源对785机器指令抠的非常细，因此模拟器做的很好。这不但使我们软件调试争取了大半年的时间，而且由模拟器统计出来的程序执行时间和实际在银河－Ⅰ上执行时间相差无几。这是日后才证明了的事。 滴水洞决战 580的辉煌 进入1980年，我非常高兴。一是我为之奋斗了十二年的“远望”－1号首航南太平洋执行580任务。我国政府庄严地向全世界宣告：我们要在南太平洋指定海域试验运载火箭！当5月16日，我国的长征－X号运载火箭从我国西北起飞，跨越万里，溅落在南太平洋，我国电台报出“远望”号跟踪正常的时候，我内心沸腾到极点。我内心在想：这是用我创造的理论，我们自己研制的实时操作系统，胜利地完成了这震惊世界的试验任务。我们的工作与国家脉搏的跳动紧密联系在了一起。我们向祖国交了一份满意的答卷。由于580任务的完成，我们的软件队伍就可以完全集中在巨型机上，主要是谈正信、王培良两人。这是我高兴的第二点。此外，软件系统的详细设计工作进展的比较顺利。 在我脑子里考虑的问题是：如何加快软件研制的进度和保证高质量。在我这个“胜利之师”精神鼓励下，大胆提出了“封闭开发”的建议，有关领导当场赞同。 动用“尚方宝剑” 长沙的7、8月份是酷暑季节。当时无空调设备，不但工作效率低，而且麻烦事多。如何将“农闲”变成“农忙”是我们的责任。我们软件系统各部份的概要设计工作已经完成，急需协调接口，对内部实现方案进行静态审查等工作。国防科工委张震寰副主任专门为我们配备了复印机，以便我们复印设计方案和实现流程图。 时值7月3、4号，我见研究所没有批准我们进行“封闭开发”的动静，就去找慈主任和张景华政委。这二位领导在我再三催促下，才向我说出了实话：学校的主要领导不同意，还批评研究所“开创了一个恶劣的先例！” 我听到此，二话没说，回到办公室，一个电话打给了张震寰副主任。张副主任一听我说话那么急，就告诉我不要着急，此事由他处理。不到24小时，张副主任打电话指示学校和研究所的有关领导安排此事。 2个月的工作顶半年 上级命令一出，就把一路红灯转成一路绿灯。785办公室苏克主任跑到湖南省委、省军区，请求把滴水洞对我们开放。我们成为其历史上的第一批客人。 滴水洞原是毛泽东主席的住地。绿荫蔽日、清溪绕流，鸟语花香。其中1号楼是×主席×1966年曾住过的房子。我们住2号楼和3号楼。 一两天之内，事情全办完。临行前，研究所张景华政委找我谈话：此事只准搞好，不准搞坏！我们这个软件集体还真争气。我们在滴水洞不但遵守每日生活制度，而且定时报告方案、协调接口，读详细设计流程图。由于大家集中工作，家庭负担也暂时摆脱，工作效率非常高。据我现在记忆，解决的问题成千上万，可以说为巨型机的软件，不论从质量上还是从进度上，奠定了成功的基础。从此，我们软件系统的研制工作由被动转为主动。 从7月6日到8月28日，我们在滴水洞“封闭开发”、“科技攻关”，短短2个月的时间，完成了平常半年才能完成的工作量。 经验流传 在滴水洞奋战期间，我迎接了从廿一基地调来的李晓梅。她是我国著名数学家陈建功的研究生。她的到来，为我们开辟“并行算法”的研究领域奠定了基础，也为石油部的二维、三维偏移处理、气象用的T63、T127模型在银河机上的顺利运行做出了突出的贡献。 与国防科大校内不同，社会上把我们的“滴水洞”经验传得神乎其神。这是我调到北京工作后才知道的。尤其是在电子工业部范围内，这一经验更得到生根、开花和普遍采用。为此我倒做了好多说明工作，甚至发表文章公开说明此事的来龙去脉。 技术创新 创新是民族的灵魂，创新是不竭的源泉。在银河－Ⅰ软件系统的研制过程中，一直贯穿着创新的指导思想。当然，技术创新在当时有些方面是主动的，而有些方面可能是被动的。 大容量磁盘的管理和控制技术 巨型机一定要有超乎寻常机器的海量存储器，差别至少是一、二个数量级。为了体现“快”，有的同志主张加强磁盘的读写排队，但我认为不对。我认为快要以可靠为基础。当时我提出可靠的执行办法是：在发出一个写操作命令后，要等写操作执行完，且给出一个正确的写后响应后，才能最后确认该写操作已被正确执行完。在此基础上进行写操作的复合。多数人反对这一技术方案，但我决定一定要这样设计和执行。后来发现，CRAY－1S也采取了类似的措施。这时我们队伍内部不但意见高度统一，而且发现我们在这一点上走到了美国人的前面！ 向量化技术 银河－Ⅰ有向量长度为128的向量运算部件，这是银河的优势。如何发挥这一优势？这就要在一般程序中发现可向量运算的成份，并使其变成向量运算。这就是向量化技术。应该说，这是影响银河－Ⅰ运行效率的关键问题之一。 为了在向量化技术方面有所突破，在组织上采取了两个队伍并行研究的措施：一个在科大研究所的内部，以范植华为主；另一个在航天部706所，与我们协作。后来这两支队伍的研究结果都不错。1982年在中美软件工程会议上，当时的一位美国计算机专家对范植华的向量化报告非常感兴趣，认为那是当时世界学术研究领域的一个代表性的发展方向。尔后，我们自己研究的向量化的水平和效率与CFT做了全面的分析和对比，认为各有千秋。 软件工程拓荒者 1982年785软件会议上，张震寰副主任给我们请来了三位专家，我记得最主要的是杨德兴。他在会上作了“软件工程”报告。软件工程的观点改变了我们对程序设计的看法，推动我们对其认识从“个人艺术”到“软件产品”的改变；推动了我们对软件工程方法论的研究。这样使我们的银河软件系统的研制很快走上了软件工程的道路。同时，充分采用软件工程理论和方法，保证我们的研制工作基本上未走弯路。到1983 年，按软件工程的理论和方法，我们已经走完了第一个完整的实践过程。 到1984年，国家科委在北京召开“软件工程”大会。会间，陈火旺和我宴请美国软件工程专家――马里兰大学计算机系主任叶祖尧先生。他说：“软件工程只有你们长沙并行机的研究搞的最好。” 以内嵌式为代表的软件测试 当写到“内嵌式测试（Built-In Testing,BIT）”这个词的时候，我心中涌出一种激动和丧失机会的感觉。我觉得这种方法和理论应该由我们提出和命名。廿年后，看到外国人在测试理论中这样写的时候，我总是有上述的感受。今天外国人说：“软件的易测试性设计即是在软件的设计和编码中考虑测试性问题”。实际上，我们在YHOS的设计中，在内核部份已为软件测试保留了足够的信息，而且后来成为全系统调试和测试的一个杀手锏。 这在当时我们从未将其放在主要地位的东西，不经意间倒是一个创造。可我们从未将其视为一个创新点，这是多么可惜！有时我在想，我们经历了那么多的测试工作、有那么巨大的软件测试案例、经历了那么长的时间，可我们没有总结、没有理论化，多么不应该。 内部试算 银河－Ⅰ的研制进度计划本来就是紧紧张张、满打满算的，对软件系统尤其如此。我们这支软件队伍，夜以继日，并行工作，硬是提前半年完成集成和系统测试工作，进入了试算阶段。 在试算阶段，我虽然是技术组织者，可从未见过那么大的规模。从科大校内到校外，从军内到军外，从国务院各部到各直属局……他们对试算结果感到非常满意。在这其中，我只讲几件令人感动的事。 袁仙春的程序并行效率最高 袁仙春，某所研究员。她曾受过我国著名数学家华罗庚的指点。数学功底很好，编程能力极强，她用YHAL编制的一个解决她研究对象的程序，并行效率最高。我记得她将串行运算的效率提高了几十倍。这一成果是她的杰作。据她自己说，这是她多少年来工作和研究成果的结晶。 赵振文的第一张地质剖面图 赵振文，石油部物探局研究院研究员。他一直在长沙和我们一起研究标准子程序、标准程序和并行算法。在试算中，他将物探局要日常运行的地震数据处理程序移植到银河－Ⅰ上进行试算。当我在银河－Ⅰ机房看到打印机输出的那一张张地质剖面图的时候，真是激动万分。因为在这之前，这类似的剖面图我在国外看到过，在国内看到的是应用国外机器的输出结果。这样的剖面图，应用我们国产的机器处理并打印输出，当时在我们国家的历史上是第一次。我虽然不会根据这些剖面图确定是否具备储油条件，但我觉得这些图无比珍贵，也是无比美丽。 高跨音速气流的模拟 这件事的主人翁是国防科大一系的一位老师，我记得她好像是姓张。她自称是罗时钧教授的学生。罗时钧教授是我敬仰的一位空气动力学专家、教育家。张告诉我，罗教授正在研究高跨音速气流问题，而此问题在全世界范围内尚未获得解决，由于其机理太复杂。张用银河－Ⅰ模拟的结果与美国公布的模拟结果很相近。后来张据此撰写了论文，登上了世界气动力大会的讲台。 王振宇评价：长沙的多道程序的操作系统过关了 王振宇当时在二机部的领导机关工作，技术干部。当年在巨型机方案论证会上，他发言时，往往提出的要求很苛刻。经过几个月的试算，王振宇仔细跟踪和分析了各种试算结果，得出结论：长沙多道程序的操作系统过关了。 国家鉴定及半年考核 银河－Ⅰ的技术鉴定及其考核，是从未有过的严格和仔细，继承了1965年441－B的考核经验，当时441－B连续运行265小时。银河－Ⅰ考核的特点是： ◆ 时间长，约有半年时间； ◆ 分组细，根据考核项目，分了8个考核组； ◆ 对结果严格制定，例如标准子程序的考核，赵振文一日一夜不合眼，仔细比对每一个测试点上的输出结果。当时，我宣传赵振文的工作精神，号召我们科大软件队伍向赵振文学习。 在长期的考核中，有几件事使我记忆犹新。 标准子程序考核时，初上阵受挫 我平时是很注意配置管理和版本控制的，在考核时更加谨慎，自认为一切会在我控制之下，不会出问题。临考前一天晚上9：00，我到银河－Ⅰ机房把软件环境和配置检查了一遍，并命令机房值班员：以此为准！这个版本谁也不准动！ 第二天早晨8点钟正式进入考核，各主考官和各级领导环列四周。我是现场负责人，充满信心。刚开始，考核程序Loader竟未通过！这对我和四周的领导都是一个晴天霹雳。首先我强令自己镇静下来，判定问题要从Loader查起。我把主要当事人曹琳叫过来。曹当时面色腊黄，告诉我：他昨晚修改了Loader的版本。我当时立即向考试委员会做了说明，并决定让其恢复配置版本，自然以后一切顺利。考核在进行，追求责任的舆论却一阵比一阵紧，当然主要针对曹琳。当领导当场问起谁对这一起事件负责时，我毫不犹豫地回答：“我负全部责任！”此后，研究所发了通报，说此事由孟庆余领导下的曹琳那一部分出了某些问题而致。 系统稳定性考核，150小时，完美完成 各单项考核胜利结束后，进入全系统稳定性考核。这是一种近似实用环境的考核。一边输入作业，一边输出结果。这一切一切都在考核组的核对中进行。我是现场总指挥，谈正信做我的助手。当时我想，银河－Ⅰ可以同时处理128道作业，但如果将128道作业同时加载，势必造成输入排队、输出也排队。在短时间大批的输出结果会造成考核组太忙的现象。我和谈正信商量了一下，决定采用流水线工作方式，即输入作业―输出结果―考核组审核―签字，形成一道流水线，保证考核组既不太忙，也不闲。我将此想法向现场的考核组做了汇报，考核组一致同意。全系统稳定性考核，进行的非常顺利，150小时无故障，人工停机。我们现场工作人员和考核组的关系也搞的非常好。 考核完成，千斤重担卸下，晚上我真无力走出银河机房。那时有几十家新闻单位的记者在寻找我，用莹光灯照着我。当时我最需要的是回家无牵无挂地休息一夜。 鉴定会上，何长工即席高歌 银河－Ⅰ鉴定大会1983年12月7日在长沙举行。当时会议由李庄主持，在主席台上就座的有方毅副总理、王首道、何长工等党和国家领导人，也有一批科学家，例如两弹元勋邓稼先。鉴定大会对银河－Ⅰ给以高度评价。当时电子工业部的郭平欣研究员用右手扳着左手的手指算：世界上有几个国家能自行制造巨型机？我们进入了国际巨型机大国的行列！在会上最难忘的是何长工的发言。他说，1930年他就是红军军长，带兵打长沙，随即唱起了当时的红军军歌。此时会场上与会人员非常轰动。何长工唱完了1930的红军军歌，情绪更加振奋。他提高了声调说：“1930年的红军打长沙是壮举。50年后，你们在长沙研制成功银河－Ⅰ巨型计算机是更成功的壮举！” 在日后的岁月里，每当我想起：1984年国庆35周年时，银河－Ⅰ的模型外秀而内实地接受党和国家领导人的检阅，平稳地穿过天安门广场的时候；1984年我代表中国气象局和美国NCAR举行技术讨论会，他们一再要求去桂林时坐火车，要路过长沙参观银河－Ⅰ的时候；美国NCAR继而要求在银河－Ⅰ上试算的时候；尤其是最近中央军委将我们这些具体事绩升华为银河精神，要我们、要全军继承和发扬的时候，我感到了我的人生价值。所有“银河”人，包括我本人工作在内的这一切写在了我国的科技史上，刻在了我们的红色军旗上！ 转自赛迪网 |
| 地主 发表时间: 11/11 19:26 |
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论坛: 菜鸟乐园 标题: 一篇值得看的文章――银河精神的起点