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  自从1946年世界上第一台数字电子计算机在美国诞生以来,与计算机最邻近领域的数学和物理界的共和国泰斗:世界数学大师华罗庚教授和中国原子能事业的奠基人钱三强教授,就十分关注这一新技术如何在国内发展。从1951年起,他们先后聚集国内外相近领域人才加入到计算机事业的行列中(放在当时他们领导的中国科学院数学所和物理所),尤其是从国外回来的教授、工程师和博士,其中包括国际电路网络权威闵乃大教授、在美国公司有多年实践经验的范新弼博士、在丹麦公司有多年实践经验的吴几康工程师以及从英国留学回来的夏培肃博士和从美国留学回来的蒋士騛博士,并且积极推动将发展计算机列入12年发展规划。

  1956年3月,由闵乃大教授、胡世华教授、徐献瑜教授、张效祥教授、吴几康副研究员和北大的党政人员组成的代表团,参加了在莫斯科主办的“计算技术发展道路”国际会议。这次参会可以说是到前苏联“取经”,为我国制定12年规划的计算机部分作技术准备。随后在制定的12年规划中确定中国要研制计算机,并批准中国科学院成立计算技术、半导体、电子学及自动化四个研究所。当时的计算技术研究所筹备处由中国科学院、总参三部、国防五院(七机部)、二机部十局(四机部)四个单位联合成立,北京大学、清华大学也相应成立了计算数学专业和计算机专业。为了迅速培养计算机专业人才,这三个方面联合举办了第一届计算机和第一届计算数学训练班。计算数学训练班的学生有幸听到了刚刚归国的国际控制论权威钱学森教授以及在美国有3~4年编程经验的董铁宝教授(他当时是国内唯一真正直接接触过计算机多年的学者)的讲课。当时,我也是其中的学生之一。钱学森自学的数学功底,深度广度几乎涵盖了我们所学的数学的所有课程,而且运用自如,我们作为北大数学系的学生感到十分钦佩,同时也使我们具体了解了数学如何应用到实际物理世界中。

  在前苏联专家的帮助下,中国科学院计算技术研究所,由七机部张梓昌高级工程师领衔研制的中国第一台数字电子计算机103机(定点32二进制位,每秒2500次)在1958年交付使用,骨干有董占球、王行刚等年轻人。随后,由总参张效祥教授领衔研制的中国第一台大型数字电子计算机104机(浮点40二进制位,每秒1万次)在1959年也交付使用,骨干有金怡濂、苏东庄、刘锡刚、姚锡珊、周锡令等。其中,磁心存储器由计算所副研究员范新弼和七机部黄玉珩高级工程师领导完成。在104机上建立的,由钟萃豪、董蕴美领导的中国第一个自行设计的编译系统是在1961年试验成功(Fortran型)。

  国际历史说明,发展计算机首先是为国防服务,中国也不例外。在前苏联专家帮助中国发展民用计算机的同时,1958年,北京大学教授张世龙领导的包括当时还是学生的王选在内的北大师生与空军合作,自行设计研制了数字电子计算机“北京一号”,并交付空军使用。当时的中国人民解放军总司令朱德还亲自到北京大学北阁“北京一号”机房参观了该台机器。在完成“北京一号”之后,张世龙带领包括王选和许卓群在内的北大师生,立即投入到北大自行设计“红旗”的研制工作中。当时设定的目标比前苏联专家帮助研制的104机还高(通用浮点48二进制位,每秒1万次)。1962年,“红旗”也开始试算成功,但由于搬迁和“文革”的干扰,搬迁后未能恢复和继续。

  同一时期,1958年在哈尔滨军事工程学院(国防科技大学前身)海军系柳克俊的领导下,与海军合作自行设计的“901”海军计算机交付海军使用。在哈军工海军系康继昌的领导下,与空军合作自行设计的“东风113”空军机载计算机也交付空军使用。随后,柳克俊领衔研制的国产晶体管军用计算机1961年也交付海军使用。

  在1958~1962年期间,总参也先后独立研制成功一些自行设计的、全部国产化的型号,因为保密原因,这里从略。

  这些是中国人民响应中央号召,自力更生、努力拼搏做出的第一批代表中国人掌握计算机技术水平的成果,它证明了中国人民有能力发展中国自己的全部国产化的计算机事业。

  1964年,在中科院计算技术研究所吴几康、范新弼领导下自行设计的119机(通用浮点44二进制位,每秒5万次)也交付使用。这是中国第一台自行设计的电子管大型通用计算机。也是世界上最快的电子管计算机。由于当时美国等已经转入晶体管计算机时代,不能说明中国水平高,但仍然能说明中国人民有能力去实现“外国有的,中国要有;外国没有的,中国也要有”这个雄伟意愿。在119机上建立的、由董蕴美带领自行设计的实用的编译系统是在1965年交付使用(Algol型)的,并且后来移植到109丙机上。

  在哈军工计算机系教授慈云桂领导下自行设计的晶体管计算机441B(浮点40二进制位,每秒8千次)在1964年研制成功,骨干有康鹏等人。接着,1965年,441B改进为每秒2万次。在中科院计算技术研究所蒋士騛领导下自行设计的晶体管计算机109乙机(浮点32二进制位,每秒6万次)在1965年也交付使用。

  为了发展我国“两弹一星”工程,1967年由蒋士騛领衔自行设计了一台专为“两弹一星”服务(两台分别安装在二机部供核弹研究用和七机部供火箭研究用)的计算机——109丙机交付使用,骨干有沈亚城、梁吟藻等。这台计算机的使用时间长达15年,被誉为“功勋计算机”,是中国第一台具有分时、中断系统和管理程序的计算机,同时中国第一个自行设计的管理程序就是在它上面建立的。

  虽然我国自行设计研制了多种型号的计算机,但运算速度一直未能突破百万次大关。直到1973年,北京大学(由张世龙培养的包括许卓群、张新华在内的骨干们)与“738厂”(孙强南、陈华林等骨干们)联合研制的集成电路计算机150(通用浮点48二进制位,每秒1百万次)的问世,使我国拥有了第一台自行设计的百万次集成电路计算机,也是中国第一台配有多道程序和自行设计的操作系统的计算机。该操作系统由北京大学教授杨芙清领衔研制,这是国内第一个自行设计的操作系统。

  1973年3月,在全国实际研制目标200万~500万次不能满足中国飞行体设计的计算流体力学需要的情况下,当时的国防科委副主任钱学森根据飞行体设计的需要,要求中科院计算所在20世纪70年代研制出一亿次高性能巨型机,80年代完成十亿次和百亿次高性能巨型机,并且指出必须考虑并行计算的道路。中科院计算所根据国防情报所和计算所情报室提供的国际上公开的材料,分析国际上在1970年前后美国研制成功的高性能巨型机的优缺点之后,1973年5月提出全部国产化一亿次高性能巨型机(20M低功耗ECL电路-四条流水线M ECL电路-单条流水线)的可行方案。由于“”等的干扰破坏,及“文革”后数不清“走马灯”式良莠不齐的干部班子,模型机757向量计算机1984年才投入使用。虽然巨型机的关键技术——由沈亚城负责的20M低功耗ECL电路的集成电路芯片在1979年也研制投片成功,但是全部国产化一亿次高性能巨型机因任务变动而停止。

  以上叙述是从研制水平的角度来说的,但是从非常重要的产业、市场和使用的角度,提供成批生产的计算机,电子工业部及其有关研究所(如著名的15所)和工厂(如著名的738厂)功不可没。不仅上述中国早期计算机的研制和批量生产离不开他们,而且他们也独立设计和研制过一些成批生产的计算机(如108系列),尤其在人造卫星地面系统(如320计算机及舰上718计算机)及其他军工任务上,都作出了突出贡献。他们研究工作的重点在技术和工艺上。他们的领军人是莫根生、陈立伟、曹启章及一批骨干,如江学国等等。此外,七机部、清华大学及中科院各分院在发展计算技术方面也作出了许多贡献,不一一列举。

  中国自力更生全部国产化的半导体、集成电路计算机事业,是与20世纪50年代至70年代林兰英、王守武、王守觉和徐元森等教授领导的中科院半导体所、上海冶金所和109厂的研究及开发工作分不开的。而中科院半导体所和109厂都是从物理所独立出来的。中科院物理所对中国计算机事业的历史贡献也是功不可没。

  发展计算机事业离不开人才培养,20世纪50年代至70年代,中科院计算技术研究所(如夏培肃)、北京大学和哈军工,在组织教师和学生动手研制计算机进行实践、培养人才方面都取得很好的成绩。

  一个计算机系统是由多方面研究成果构成的。范新弼领导的磁心存储器长期处于领先地位,其中主要的骨干有甘鸿、伍福宁、王振山、徐正春等。王克本领导的中国第一个八层印刷电路板研究与设计小组等,都作出了出色的成绩。实际上,上述计算机都是集体成果。例如,全国参加757计算机研制工作的人员有上千人。

  我国第一个计算机系统结构设计小组是1957年在中科院计算所成立的。20世纪50至70年代,它承担了中科院计算所代表性的计算机(119、109乙、109丙、757、717等)的系统结构设计任务。成员是根据当时苏联计算机领军人——前苏联科学院院士列贝捷夫的建议,由年轻的数学专业毕业生组成。第一任小组负责人是国际网络权威闵乃大教授。第一个正式设计任务是1958年5月国防部门的导弹防御系统计算机系统结构设计,设计工作由北大张世龙和第二任小组负责人余承宣加上六名数学专业毕业的大学生,其中周巢尘、沈绪榜等三名前后从不同领域(软件、航天、系统结构)、不同单位被选为中科院院士。

  20世纪60年代,中国编译系统的带头人当时都是年轻人,有总参的杨奇、计算所的董韫美和仲萃豪、南京大学的徐家福、国防科技大学的陈火旺;操作系统的带头人当时也都是年轻人,有北京大学的杨芙清、南京大学大孙仲秀。软件正确性设计(容易推广到硬件正确性设计)是近20多年国际上所十分关注的具有巨大经济效益、社会效益和理论价值的重大问题,我国领军人何积丰院士、周巢尘院士已经是国际上知名的佼佼者。

  众多的计算机应用和应用软件学术带头人,例如王选的有重大经济效益和社会效益的彩色排版系统等等,因为篇幅和作者知识面的限制,都没有谈及。

  20世纪70年代后期开始研制的计算机,几乎全部都使用进口元器件、进口部件。

  由于超大规模集成电路迅速发展,数千万甚至上亿个晶体管逐渐能够集成在一个芯片上。20世纪80年代及其之后得到迅速发展的计算机只有普通个人使用的微机(PC机)及超强的微机,后者可以构成服务器或者并行处理的高性能计算机。其他各式各样的计算机(包括超级中小型计算机在内)由于性能价格比无法与微机竞争就自然逐渐消失了。国际上没有及时调整战略的计算机公司,如CDC公司、王安公司等都纷纷倒闭了。虽然如此,国内在这段过渡时期为了满足用户需求而研制的各种机型都是有贡献的。例如张修领衔研制的KJ8920,为用户提供优质服务方面十分突出。

  国内最早意识到这个趋势而率先转向微机研究的突出的带头人有倪光南、韩承德等。

  国内高性能计算机有慈云桂、卢锡城、周兴铭、王怀民领导的银河系列,张效祥、金怡濂、陈左宁领导的神州系列,李国杰、孙凝晖领导的曙光系列,祝明发领导的联想深腾系列。国内PC机有联想系列、长城系列、方正系列、同方系列等等,其学术代表性带头人是倪光南,产业代表性的领军人是柳传志。

  计算机产业是一个产业链。软件发展依赖于整机和应用需求的发展,整机的发展依赖于芯片、部件及需求的发展,芯片的发展依赖于“集成电路生产线大三角形”的发展,这里集成电路生产线大三角形是指集成电路生产线的三大部分,即大底座、中间层和顶层。大底座(价值十多亿美元集成电路制造工艺生产线)是从拉单晶硅,到光刻——扩散——掺杂,到最后的封装,这相当于过去林兰英、王守武、王守觉和徐元森等领导中科院半导体所、上海冶金所的研究工作;中间层是各种高速低功耗电路设计,这相当于过去中科院计算所电路设计组蒋士騛、沈亚城等所进行的研究工作(20世纪70年代沈亚城所进行的高速低功耗ECL电路设计,直到到半导体所做成芯片才算完成);顶层是硅编译等等软件,这部分工作过去是计算所使用小规模集成电路时把逻辑设计图变成为工程布线图的手工工作,加上半导体所制造小规模集成电路各种掩模板所需的手工工作。在超大规模集成电路的情况下,从复杂性、可靠性角度,手工是绝对不可能完成的,需要依靠硅编译来自动完成。

  在允许部分进口的环境下,一个产业链如果要求全部国产化,会造成一环落后引发产业链后续部分全部落后的情况。使用进口元器件、进口部件使得各种类型的整机,进而到软件和应用,都能在国际先进基础上得到发展。从市场经济的角度,这无疑是正确的。但是,当国内所研制的计算机都转向使用进口元器件、进口部件时,结果是:一方面,中国的高性能计算机和PC机的发展依赖于进口元器件和进口部件的水平;另一方面,中国的集成电路研制力量由于缺少巨大的经济支持,都转向非计算机用的其他难度小的方向。不仅全部国产化的亿次高性能巨型机中止了研制,而且真正完全自主的国产计算机集成电路研制工作也中断,至今也没有恢复,甚至没有任何恢复的迹象。这两方面都对国家安全十分不利。实际上,“集成电路生产线大三角形”依靠进口的集成电路生产线就等于依赖外国集成电路生产线水平和外国政府批准向中国出口的集成电路生产线的水平。引进不可能最先进,而且在有不正常情况时引进必然中断。引进的生产线的备份件也不能得到更新。

  21世纪以来,李德磊的方舟、胡伟武负责的龙芯以及多思、国安等“中国芯”不断涌现,计算机产业链国产化又前进了一大步。

  当前或者未来将出现的众多的“中国芯”的共同点,都是“集成电路生产线大三角形”的一个应用,也就是说,其水平仍然是依赖于外国集成电路生产线水平和外国政府批准向中国出口的集成电路生产线的水平,仍然受制于人。众多不同的“中国芯”的重要差别是在系统结构设计或高速低功耗电路等的设计上,有没有重大创新、重大突破。没有明显创新的,国外学者称它们为相当于“大学生课程设计”水平。在系统结构设计或高速低功耗电路上的重大创新能力取决于研究人员的知识结构和水平。

  尽管能设计“中国芯”的人或公司越来越多,但是能设计“中国集成电路生产线大三角形”的人,如果不采取措施,不仅目前没有,恐怕不远的将来仍然是空白。

  如果中国不能制造中国的“集成电路生产线大三角形”,那么无论有多少种“中国芯”,中国的高性能计算机和PC机的发展水平就必然还是取决于美国“集成电路生产线大三角形”的发展水平及美国政府允许向中国出口的水平。

  现实的道路是通过引进、消化、吸收与独立研究相结合。建立完全自主的“集成电路生产线大三角”应该是国家急需解决的重点中的重点。

  早在1965年,半导体所王守觉就开始研制从逻辑图到掩模板的自动形成系统“图形发生器”,这项研究比美国还早,由于“文革”破坏而中断了三年,1971年初研制成功,反而比美国已晚了一年多。以上历史说明,中国人的独立研究能力也是不可忽视的。

  如何既能使产业链的各个环节的发展都能建立在国际最高水平上的发展,又能确保国家安全,这不仅仅是一个计算机产业链的问题,应该是许多产业链共同存在的问题。这是决策者急需处理的政策问题。

  中国半个世纪电子数字计算机事业的领路人是在两位共和国功勋科学家华罗庚和钱三强关注下的一个群体。这个群体在50年前是十多名从相邻领域转过来的30~40多岁的中青年带头人和五六十名受专业教育的20多岁的青年骨干,还有一二十名当时尚未出世的后起之秀。本文列举的只是这个群体中的一小部分。

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