报效祖国为计算机存储事业而奋斗

一,出国前,数学家华罗庚的谆谆教诲

     王振山

  我1955年在河北省邢台市高中毕业后考进北京俄语学院留苏预备部,那时的我,还是从农村来的19岁的孩子,刚上完中学什么都不懂。之前由于家境贫寒,六年中学几次险些辍学.我兄弟姐妹八个,父母日夜操劳,养家糊口,根本无力支持我求学读书,多亏在老师,同学,朋友的资助下我才勉强熬到中学毕业。当时,食能饱,衣能暖就十分满足了。未来干什么,怎么办?不知道,也不知道什么是国家大事,就知道努力读书。直到,一天下午,下地后背着篓筐走到家门口收到留苏预备部录取通知书的时侯,我才如梦初醒。我当时欣喜若狂!正是从那时起,我的命运更紧密地和国家联结在一起了!晚饭时母亲宰了一只鸡,全家围坐在一起,吃了一顿美美的晚餐。不久父亲拿了路费,我背着被褥,把我送到车站。

到北京后去了俄语学院留苏预备部报到,北京俄语学院预备部,原来是这样一所学校。建国之初,百废待兴。新中国面临的首要任务,就是恢复千疮百孔的国民经济,1950年,《中苏友好同盟互助条约》签订,国内迅速掀起全面学习苏联的高潮。在此背景下,中国希望借助苏联力量培养出我国自己的科学技术人才。于是,作为科学教育发展十年规划的一部分,中央决定大规模向苏联和东欧各社会主义国家派遣留学生。

1951年10月,国家领导人林伯渠作为巡视组成员赴苏联看望首批留苏学生后十分忧虑。他回国后立即给刘少奇和周恩来写信,反映留苏生因语言不通及饮食、气候等原因,情绪波动很大。他建议,以后再派留学生,须在国内进行预备教育6个月或多一些时间,也可以到苏联后,先集中教育一个时期。

周总理随即作出批示,指定钱俊瑞(时任教育部副部长)、安子文(时任中共中央组织部部长)、伍修权(时任外交部副部长)三人负责筹备留苏预备学校,一年办一期。后经慎重研究,决定在北京俄文专修学校内部筹建留苏预备部。1952年3月,刚刚筹建的留苏预备部开始招收留苏预备生。入学的学生不交一切费用,而且每月还发13元钱。

根据中央“学习好、纪律好、身体好”的要求,当时留苏预备部的任务主要有三项:业务学习与考核、严格的政治审查以及保证学生的身体健康。我们称之为“过三关”。

第一关是紧张的语言学习,及有关政策学习,接受政治思想教育。第二关是遵纪守法,养成好的习惯。第三关是保证自己的身体健康,国家想得非常精细,周恩来总理亲自指示:“出国留学生不能搞得面黄肌瘦,国家再穷,也要保证他们的健康。”于是,学校伙食可以说是超高水平的好。“早餐是六必居咸菜、油炸花生米、烧饼、花卷、油条、棒子面粥、小米粥或大米稀饭。午餐和晚餐都有四个菜,至少一个是重荤,有时还有大对虾。大桌子上放着一个大蒸笼,里面是热腾腾的大米饭,旁边是刚出笼的热馒头。

      1956年1月中共中央决定由国家计划委员会制定1956到1967年科学技术发展远景规划纲要,这是全局性的安排,

1956年,党中央、国务院制定“十二年科学远景发展规划”,毛泽东、朱德、周恩来等党和国家领导人在中南海接见了参加规划制定的科学家。

钱学森力主计算机列入十二年科学规划,钱三强肯定了计算机三大特点,记忆功能,逻辑功能和学习功能,认为发展计算机是极有前途的事业,华罗庚,钱伟长也提出了发展电子学,半导体,计算机和自动化的意见。于是,在1956年6月19日成立了中国科学院计算技术研究所筹备委员会,华罗庚授命为主任。接着到留苏预备部挑选学生,我被选中。

华罗庚先生

和我一起到西苑大旅社报到的有30人,在我们即将去苏联的前夕,华罗庚主任在西苑大旅社3号楼一层会客厅接见了我们,说你们很年轻,是我国第一批去苏联学习计算机的留学生,百里挑一,要珍惜人生中难得的机遇,不要忘记祖国的期望。还教导我们要认真好好读书,书读懂了越读越薄。几十年来我一直牢记这一教导,受益匪浅。通过实践我体会到读书的时候要反复读,不断记忆,总结,归纳,分类,用一句话说清内容,书读懂了,就变薄了。

西苑大旅社的三号楼,计算技术研究所筹委会在此工作。

中关村的计算所北楼,装修加固之后。

我们出发时,国内还有很多穷苦百姓,可是为了让我们在国外安心学习,生活无忧,出国前,给每个人量身做衣,从里到外,从头上到脚下,一年四季的服装,备满了两大箱子.大衣,皮鞋,我从前没穿过,连见都没见过!为了让我们成才,国家真是不惜成本啊!在苏联学习期间,每个月发给我们500卢布。除生活费用外,还有节余,后来,我买了很多书,带了回来。

二,在苏联的留学生活

  1956年秋天,北京前门站,火车的汽笛声响起,在《莫斯科——北京》的乐曲声中,我们这些留苏学子离开了亲爱的祖国,奔向世界上第一个社会主义国家。历经7天6夜的旅途,到达苏联莫斯科之后,立即投入到了紧张的学习生活中。虽然,很多留苏生对留苏学习、生活的困难已有充分设想,且在留苏预备部接受了语言强化培训。但是,当真正置身异国,首先遇到了实际语言应用的障碍。上课一句话都听不懂,记笔记不行,就靠下课后抄苏联同学的。経过一年多的艰苦努力,翻身了,变成了个别的苏联同学抄我们的笔记了。大学的前三年是打基礎,主要课程有数学物理,力学,机械设计,制图,电工技朮,测量技术,材料学,电子工程,电磁学及場论等等。当时我感到太多,太杂,好像什么都学。一直到回国参加工作,我才觉得可真有用啊!计算机设计和制造涉及众多学科,缺一不可。

 和系主任日丹诺夫及老师们在一起

三年后开了专业课,主要是计算机理论和工程设计与制造,逻辑算法,自动控制理论等。每学期都有许多课程,压得喘不过气来。可是一想到祖国的嘱托,一想到国家花那么大财力培养我们,就有了冲天的干劲。留学期间我常想:国家下这么大成本培养我,我若学习不好,对得起国家和人民吗?我不仅自己学习成绩优秀,还主动帮助困难同学,不能让一个同学掉队,我还是中国同学的学习委员,负责和老师联系沟通,常请老师来和我们单独进行辅导和授课。戛里特法尔普教授是一位猶太人,讲授自动控制理论,知识渊博,待人和蔼可亲,我经常向他请教,还经常邀请他为我们中国同学单独授课。

苏联大学除重视理论教育外,还特别注意培养学生的实际动手能力。各个系都有自己的实验室,我在АВТФ系,即自动控制和计算技术系.还在学基础课时我们经常在实验室做实验,写实验报告。学专业课时,还派我们到计算机工厂去实习,我在白俄罗斯首都明斯克计算机工厂实习了一个多月。 

王玉祥(左一)、王振山(左三),回国后在同一研究室。

到我做毕业论文时,系里已经开始自己设计制造晶体管计算机了,我的毕业设计题目就是,"计算机磁心存贮器"。在老师指导下,经过一年的努力,我完成了毕业设计,也基本上掌握了设计和制造计算机存贮器的理论和技术。所以,毕业回国后马上就能投入到工作中去,被分配到第五研究室,从事计算机存贮器的研制工作中。   

在苏联学习期间还有两件事让我终生难忘。一是每逢国家领导人访问苏联时,总会抽出时间接见我们留学生,给我们讲述国内情况,并且深情嘱托我们要发奋读书,早日学成归国,报效祖国。尤其是难忘的1957年11月17日,毛主席亲临莫斯科大学,不仅大礼堂座位坐满,两厢廊道也站满了同学,上午10时由中宣部陆定一部长介绍了国内形势和整风问题报告,下午6时毛主席身穿灰色中山装,身材魁梧,红光满面,微笑着向大家挥手致意,它的第一句话就是:”世界是你们的,也是我们的,但归根结底是你们的,你们青年人朝气蓬勃,好像早上八九点钟的太阳,希望寄托在你们身身上!”还提出三点希望,要身体好,要学习好,将来要工作好,做好工作是不容易的,世界上就怕“认真”二字,共产党最讲“认真”,这些寄托和希望使我永远都保持着旺盛的朝气去学习,去工作!                                  

几年的留苏学习生活,我接触过很多同学,老师和其他民众,我感到俄罗斯普通人民对我们始终是非常友好的,发生过许多动人的故事。至今半个多世纪过去了,可是我还和我的好朋友亚历山大.伏拉罗夫保持着亲密的联系。他的女儿阿克散娜是我的干女儿,平时,尤其逢年过节我们经常互发邮件,交流,联系,继续谱写着我们的深情厚谊!

和义女及外孙在一起

大学六年,是我一生最美好的时光,年轻有朝气,精神焕发,我庆幸自已能让祖国挑选上去苏联学习。六年来没受到国内反右等政治运动的干扰,也没经历三年困难时期的煎熬,专心读书学习,受到了良好的教育。我发自内心地感谢国家对我的培养。所以,不遣余力,报效祖国是我永生的志向!

三,在中科院计算所五室工作 

     1962年春天,我顺利通过了毕业论文答辩,结合我每学年的学习成绩都优秀,苏联国家考试委员会发给我优秀兼优的红皮毕业证书,授予电器工程师称号。我归心似箭,立即告别了老师和同学回到了日夜思念的祖国。     

       当年我出去的时候,国内计算机事业刚起步,一片空白,回来一看,有了很大的发展。毫不夸张地说,一切都起源于中国科学院计算技术研究所,这里是计算机事业的摇篮,发源地。从1956年开始,根据国家“12年科学技术发展远景规划”在中国科学院建起了中国的第一个计算技术研究所(筹)。

夏培肃、吴几康、张效祥、范新弼、蒋士騛、胡世华、徐献瑜、周寿宪、何绍宗等计算机科学家参加接见,图为合影右段。

国内没有计算机专业人才,就从国内几个最著名的大学里,如清华,北大,哈尔滨工业大学,上海交大等等调来一批优秀的大学生。他们都是数学,自动化,无线电,电工技术等专业的学生,还有中等专业学校机械制造与无线电元器件专业的毕业生,有专业基础。计算所筹办了几期计算机培训班。加上当时来华帮助我们的苏联专家的指导和授课,成就了我国第一批计算机专业工程技术人才。按照 “先集中后分散”原则,其中多数人留在了科学院计算所,其余人员都分散到国内的几个大学,部委研究所,部队院所。自那时起,计算机事业就在国内开始发展起来。

五室的科学家与苏联专家。左前王振玉,顾德敬,宋德玉,于桂芝,朱锡纯,时钟菲,左后刘金铭,黄玉珩,费道洛夫,吴几康,郑筠,曹酉申。

   中科院计算所开始挑起重担,为国家两弹一星和尖端技术的发展急需开发研制出数台大型,中型计算机。这些计算机先安装在北楼(103,104,119,109乙机)后来109丙机,111机,013机安在400号大楼。                 

   各行业专家学者日夜不停地来这里用我们自己的计算机进行着各种科学计算。在国民经济的各个部门,在国防建设领域发挥了极大作用。       

   我自1962年初回国就到第五研究室参加工作,前后几十年目睹了大,中,小型计算机设计制造,一个接一个的任务,完美收官。同时,也带动了相关企事业的发展,如硅橡胶,4丝高绝缘漆包线,光学玻璃,硬质合金,合成红宝石。更多的是所使用的元器件,从电子管,半导体二极,管三极管,厚模组件,半导体集成电路到使用的电阻,电容,变压器等等全由我们提供线路设计要求,提出性能指标及生产合格率(隐含产品的稳定性),兄弟单位提供样品和产品。真正是自己动手,丰衣足食,在封锁禁运年代,我们照样可以自己动手做出来!

      当时计算所五室的任务就是为这些计算机研究,开发和制造存储器。这个研究室从存储器的“细胞”----记忆磁芯开始,从材料的配方,混合球磨,到磁芯成型,烧结,检测,磁芯板结构,穿线方法,磁芯体构造确定,再到存储器的总体设计和电路的设计,研发,制作等等,最终做出一个完整可靠的存储器来,是一个长线研究室。

    就使用的存储元件来说我们研制了环状铁氧体磁芯,大小从外径2毫米,到外径0.6毫米,首先使用了稀土元素,铋助溶剂。还有矩形立体交叉双孔的双轴磁芯,金属磁膜,和TTL  ,MOS  ,ECL  等半导体存储元件。

    就使用的电子电路而言除了与或非门电路,双稳,单稳,触发器等,主要还有辨识磁芯状态的驱动电流电路,和在周围噪音背景下把钟形模拟信号选出来予以放大整形的放大器电路。还有把存储单元进行编号,安排地址,把控制脉冲和读出信号送走的逻辑电路,编码器,译码器电路等。

    存储数据的读写存取方法是我们首先要研究的重点,我们对线选法,重合法,三度四线制,三度三线制,两度半以及部分翻转制等的原理和实际实施进行了研究和落实。

    根据存储器在计算机中所处地位和作用而言,存储器又被划分为;

    主存储器;非易失性随机存取,掉电了信息也不会丢失。

    半固定存储器;存储固定代码,但可脱机改写其内容。

    变址存储器;加快存取速度与主机频率同步的小型存储器。

       存储器在计算中占据非常重要的位置,科学家钱三强曾把记忆功能立为计算机三大功能之首。存储器不仅存放原始数据,中间计算结果,还以数据方式存储对计算步骤进行管理和控制的程序,至今为止计算机还是存储程序式计算机。

      我们白手起家,从最基本的部分做起。先进行存储器的逻辑设计,勾画逻辑框图,即通俗讲的方块图,开始于地址接收,地址翻译,驱动电路,读出信号选取放大,信号整形寄存和信号发送等等。然后是研制每一个逻辑图的电路设计和研发。从物理结构上讲,这些电路中,电流驱动器和放大器是最难的两大核心电路。而且所有电路都没有成型的电路供你使用,都要自己设计,细到半导体三极管的放大倍数,基极电流,发射极电流,接收极电流是多少,都要做出精确的试验与计算。现在的计算机使用的是大规模集成电路,即芯片,一个芯片上有数以亿计的元器件。把电路都集成在芯片里了。所有电路都已标准化。而当时我们却在一个个三极管和二极管上做文章,要了解每一个器件的内部物理结构并且予以控制。那个时候才知道了,为什么我们在大学里要学习那么多的基础课程的重要性了。如果统计一下做一个存储器要使用多少个元器件来购成各种电路,保守的说不下几百种,数量要以万计!我们做的计算机不是模型,不是展品,而是要投入到使用的硬货。高可靠性是第一位的!凡是要投入实时使用的机器都必须要能做到万无一失!这就大大地增加了工作的难度。 那么,高可靠性是怎么成就的?效果又怎样呢?109 丙机的研制过程和它的使用均可体现出来。

四,109丙机的磨练

1964年3月,二机部提出要在1967年底以前使用运算速度约20万次的大型电子计算机。

      计算所在探索研究硅晶体管计算机的基础上,立即加强领导,正式立题。3月20日,成立以阎沛霖(计算所所长)为组长、王正(计算所副所长)为副组长的109丙机核心组。同年11月,所学术委员会扩大会审议了109丙机初步设计方案。吴有训副院长和二机部有关人员参加了审议。经讨论明确:丙机的目的是解决重大科学计算问题。因而可适当简化体系设计、增加存贮容量、特别要确保计算机的可靠性。1965年4月20日成立以王正为组长、蒋士騛、范新弼为副组长的技术核心组。二机部派人参加协作。历时两年半,1967年9月交付二机部使用。后来又复制一台,命名代号015,于1968年12月交付七机部使用。

1959年,五室的科学家在颐和园。(右起)蒋世騛,王正,郑筠,范新弼,朱锡纯,刘筱琇,宋德玉、顾德敬,曹酉申,张杰,吴几康。

109丙机是我参于工作的第一台计算机,其主存储器容量32768X48位,运算速度(11.5万次/秒)。“东方红一号”人造卫星的飞行轨道计算、中国第一代核弹的定型和发展中的计算工作都在该机上进行;中国运载火箭各型号从方案设计、初步设计、飞行试验、飞行精度分析到定型生产的各个阶段的理论计算也在该机上进行,所有这些均为之提供过大量的数据和决策依据。109丙机为中国“两弹一星”的研制做出了重要贡献,被国防科委领导人誉为“功勋计算机”。109丙计算机曾获全国科学大会重大成果奖,由于保密没有列入中华世纪坛。     

在109丙机磁芯存存储器研制中,为了实现高可靠性,首当其冲的是要求我们在工作中必须树立三严的工作作风,即严谨,严密,严格。我记得这是当时科学院领导张劲夫书记给我们提出的要求。

  刘筱琇(前右5)80岁时五室聚会,王振山(右4)。

任何一步工作,必须做到不准有任何错误。比如交给工厂师傅焊接计算机

底板时要用的接线表,每一张表都有人民日报整版那么大,共计十几张,必须做到复查两遍均没出错,那怕是有一个错误也不能交出去,还要加倍检查。我们一步一个脚印往前走,绝对不容许出错返工。        

电路设计的功率损耗不能超过允许值得三分之二,即要留有三分之一的盈余量。所有用到电路上的元器件,在使用前都要进行老化试验,即加载到最大允许值长时间通电工作,然后进行严格测试筛选,只有合格者才能使用。

当一切实验过关后,先做存储器样机。对样机技术指标测试合格后,再做可靠性测试考核,包括电源正负20%拉偏变化,及温度变化,长时间运行考验,不出错,方可认为设计正确,进行正式投产。

当正式产品做成后,又要对它进行严格的长时间可靠性测试,考核。待完全正确无误时,方能提供给机房进行整机联调工作。

你可以看到我们五室做存储器的工作既不是空谈理论,也不是草率的一般动动手就能拿出东西出来的工作。而是即要有深厚的理论基础做指导,分析,进行精确的计算和设计。又具有踏踏实实动手把它做出来的能力,有拿出去投入使用的本事。有一些既精密又有高技术含量的加工器件,为了做到高可靠性,保证质量我们就自己加工制作。这里我举一个实例来说明:大脉冲电流驱动器需要使用大功率三极管,当时国内没有,又不能进口,我们创造性的使用了均分负载驱动原理。即用多个较为低功率的三极管产生规整的脉冲电流,再用变压器把他们汇聚成强势电流传送出去。这里使用的变压器是我们精确计算后,用数十个大磁环粘和而成,变压器原边和次边使用特殊漆包线绕制而成。绕线方法很特殊,复杂。为了确保质量只能由我们的技术人员自己完成,我们挑来挑去最终技术人员马世芬能够胜任这项工作。她心灵手巧,仔细认真,像做精美的工艺品那样,加工了几十个均分负载变压器。保证了我们顺利完成存储器的研制任务。     

这就是中国科学院第五研究室!今天回过头来看,当时在五室真是人才济济,我们研究室主任范新弼先生是上世纪五十年代从美国归来的博士,是我国磁芯存储器的奠基人。

左起,范新弼、曹之江、陈浩彬。

五室还有计算所自己培养出来的我国第一批计算机专家,是一批有创造精神的学者,可称之为我国第一批计算机存储器领航者,为我国所造出的第一批计算机做出了卓越贡献。还有许多后来由国家分配到计算所五室的大学毕业研究人员,表现也非常出色。不在此赘述。

左前排朱锡纯,祖启明,于桂芝,李国杰所长,范新弼,刘筱琇,柳榴英,繆到期,鞠兰风;后排左顾德敬,郭志先,张杰,张复,甘鸿,伍福宁,孔令振。

五,投入实战的717计算机

  我们五室参与建造的计算机不仅安装在计算所机房里,让参与两弹一星的

学者们使用,上机算题。我们参与建造的717机更是在发射我国第一颗人造卫星的现场发挥了实战的作用。我参与了从机器研制到现场安装,直至发射卫星时执行现场监测预报任务的全过程。

 717机是我们全所1500多名同志集体努力合作研究制造的成果,也是全所同志在文革中坚持科研的见证。它是要安装在卫星发射地面观测站,作为地面控制中心的核心部件。不仅技术指标高,更重要的是要求高可靠性。我至今还记得在1970年,424日执行卫星发射任务的当天晚上,从高保密的有线电台上敬爱的周总理亲自给我们发出的指示:“执行任务,必须做到万无一失!”   为了这一天,我们辛勤工作了多少个日日夜夜。

五室聚会:前左起,马世芬,刘嘉英,陈自虞,甘鸿,刘筱琇,王振山,宁玉田, 后左孙萍,董焕玲,罗艳巧,王世远,王文芳,马爱英,苏光荣,周津宁。  

    1968年5--8月,第一台717计算机运到湘西站安装并进行初步调试。1968年7--10月,第二台717计算机空运到喀什站安装调试。我作为连长(当时我们所暂编为解放军京字116部队)和计算机机长在北京负责机器考核验收,而后立即组织拆卸,包装,运送到基地,安装调试。在西郊机场我和尹守俊登上“安12”小型运输机,(尹守俊是我留苏同学)我们两个人一路上用双手抱着磁芯体,唯恐出事,小飞机在高空颠簸的很厉害,我们干脆趴在地板上。就是晕飞机,呕吐,两手也仍在紧抱住磁芯体。因为我们知道如果磁芯体受损伤了可不得了啊,实在责任重大!为了做好执行任务前的分调,联调,三地(湘西,喀什,酒泉)统调等准备工作,我又带队去过几次新疆。每次我们都是先坐4天硬座火车,从北京到达乌鲁木齐,然后乘坐绿色帆布罩着的军用大卡车,去喀什。几排没有靠背的条凳子就是雅座了,虽然看不到一路好风光,在散沙碎石道路上长途跋涉,不停地颠簸,在任凭风沙肆虐的交通工具里,不稳状态也是一种乐趣,歪在你的怀里哈哈一笑。年轻人坐条凳不怕腰疼。当时南疆没有火车,没有公路,辽阔无边的戈壁滩,白天坐六七个小时汽车赶路,夜宿兵站。辽阔而空旷的南疆没有饭店,宾馆,客栈,只有供解放军车歇脚的兵站。说是兵站,其实它很简陋,只有几个存放供饮用水的水泥池子和几个干打垒土坯房。戈壁摊上的水十分宝贵,只让喝,不能洗漱。所以每次我们风吹日晒乘过七天大卡车,没洗过脸,没刷过牙,到达目的地时,个个都成了泥人,浑身都是土!当时我们都正30多岁,年轻力壮,不怕苦不怕累,肩负神圣任务,一心想着为国争光,报效祖国,当我们完成任务,凯旋归来时,兴高采烈,心情无比愉快。

    717计算机在测控工作中发挥了重要作用,非常稳定,功不可没。为部队称颂。1970年底,应部队建立流动测控站的需求,生产了两台车载717计算机。

2007年,五室在京人员大聚会。

1971年初,717计算机由上海无线电十三厂接产,元件也由分离元件改为小规模集成电路,一共生产了十多台,遍布全国测控站。可以说717计算机改变了以往我所只研制生产一台计算机,并被戏称为“公鸡“的历史。其实,当时任务一个接一个,再加上用户有限,投产难,不如经批准,转让设计,技术方便。

我在中科院第五研究室工作了40多年,那里有我流过的汗水,有众多可亲可敬的朋友和同事,我们共同战斗过,我们结下了深厚的友谊。现在我们都老了,但是我们心不老,我们都互相关心,互相爱护,我们在关心着伟大祖国欣欣向荣的发展,我们都在安然地度过幸福的晚年,回忆战斗的过去,就更加憧憬美好的未来!!

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