「銀河-I」40週年：傳承與超越「中國超算」的光輝之路

2023-12-24 Comments 0 Comment

1983年12月22日，我國自主研發的銀河-I型巨型計算機，在湖南長沙的國防科技大學橫空出世。這是一台有著圓弧形柱狀外型，高約2.2公尺、外徑2.3公尺的超級裝備，它以每秒超過1億次浮點運算的澎湃算力，開啟了中國超級電腦四十年的輝煌發展歷程。

中國第一台每秒鐘運算一億次以上的「銀河」巨型計算機，由國防科技大學計算機研究所在長沙研製成功。（來源：新華社）

01受制於人的國家算力

巨型計算機通常也稱為超級計算機，其運算速度和儲存容量超過普通計算機幾個數量級，可以快速完成其他計算機難以勝任的大規模複雜運算。從石油勘探、天氣預報，到引擎模擬、太空船測控，再到攸關國防安全的核試驗模擬…在一切需要密集運算和海量資料處理的科學研究領域，超級電腦都能發揮不可替代的作用。毫不誇張地說，超級電腦所代表的強大算力，構成了一國科研乃至綜合國力的一部分。

上個世紀六、七十年代，美、日等國的超算技術發展迅速。1976年，美國Cray-1成為世界第一台億次超級計算機，隨即被用於美國新型核武的研發運算。這段時期的中國，卻飽受缺乏高性能電腦之苦，科學研究、經濟發展和國防建設受到算力不足的嚴重限制。寶貴的石油勘探數據不得不送到國外處理，費用高昂、耗時很長且容易洩密。好不容易從美國買來了超級計算機，中方專家卻無權進入控制室，所有運算必須請外方人員操作。

國家算力怎麼長久受制於人？1978年5月，中國國防科委召開巨型機方案論證與協作會議，決定用六年左右時間、兩億元左右經費，研製一台每秒運算1億次的巨型計算機。國防科技大學電腦研究所承接了光榮而艱鉅的研製任務，電腦專家慈雲桂出任總設計師和技術總指揮，開始了我國超級電腦從無到有的第一次跨越。

02千錘百煉的大國重器

以決策會議的召開日期為代號，億次機的研發任務被命名為「785工程」。在幾個月的廣泛研究中，研發團隊獲得了美國Cray-1電腦的技術資料，認為其設計想法和體系結構較為先進且獨到。總設計師慈雲桂借鑒Cray-1的先進結構重新進行整體設計。最終，785型電腦採用了雙向量陣列體系結構方案，力爭發展出既符合國情又緊跟國際主流的億次機。

從1978年5月工程啟動，到1983年12月通過國家鑑定， 785型電腦的研發工作經歷了六個階段。從總體方案論證和工程準備、模型機研製，到主機生產、巨型機硬體系統調試，再到貫穿工程全過程的軟體系統研製和聯調，直至驗證工程成敗的試算和國家技術考核、鑑定，以慈雲桂教授為代表的科研人員奮戰5年，只用了原計劃1/5的經費就提前完成了研製任務，新生的785型計算機也有了一個響亮的名字：銀河-I。

為了驗證「785」工程目標是否完全實現，我國專家對首台銀河-I型巨型電腦進行了極為嚴格的技術評估。1982年6月和9月，銀河-I先接受了用戶單位的系統評估。1983年12月，國防科工委會組織國家鑑定會議， 7個專家小組對銀河-I進行了更全面的技術鑑定。面對一項近乎苛刻的技術考核，銀河-I型巨型計算機展現了令人驚訝的穩定可靠：

（1）五金系統設計合理、品質精良，200萬多個焊點無一虛焊；

（2）多次測試結果表明，硬體向量運算速度達到每秒1億次以上；

（3）26道複雜的正確性運算測驗題，3遍計算的數字完全相同，結果的正確和精度完全符合要求；

（4）系統連續穩定運轉150小時，遠超平均無故障時間24小時的設計要求…

1983年12月22日，銀河-I型巨型電腦順利通過國家鑑定，鑑定書確認「銀河計算機是中國自行發展的第一台億次電子計算機系統。」千錘百煉的銀河-I型巨型計算機，讓中國打破了美、日等國的技術壟斷，一舉成為能夠研發億次超級電腦的少數國家之一。

03永遠閃亮的「銀河」精神

研發成功之後，我國先後生產了三台銀河-I型巨型計算機。一台留在國防科技大學計算機研究所，服務於經濟建設和國防應用；一台遠赴河北涿縣石油部物探局研究院，為石油勘探的地震數據處理提供了強大算力；還有一台成為四川綿陽西南計算中心主機，化身每年運行超過8000機時的超級“勞模”，為工程物理科學計算、航空航天課題計算立下了汗馬功勞。

銀河-I巨型電腦的研發與應用，充分展現了超級電腦產業的巨大價值與廣闊前景。“胸懷祖國、團結協作、志在高峰、奮勇拼搏”的“銀河精神”，以及銀河-I型巨型計算機研製過程積累的技術和經驗，更是成為中國計算機科研人員的強大動能，激勵他們為趕超世界先進水準不懈奮鬥。銀河-II型十億次巨型計算機及銀河-III型百億次巨型計算機，分別於1992年及1997年相繼研發成功。