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1.6 我国计算机技术的发展

我国计算机研制工作起步于 1956 年,经历了从无到有、从小到大的飞速发展,如今已在全球范围内取得显著成就。

1.6.1 我国计算机的发展阶段

1958 年 8 月,中科院计算所研制成功中国第一台小型电子管通用计算机(103 机),标志着我国第一台电子计算机的诞生,也成为我国计算技术这门学科建立的标志;1959 年研制成功了大型通用电子计算机(104 机);1960 年研制成功了第一台自己设计的通用电子管计算机(107 机)。1964 年大型通用数字电子管计算机 119 机研制成功。

1965 年 6 月,我国第一台大型晶体管计算机(109 乙机)研制成功,两年后改进为 109 丙机,在两弹试制中发挥了重要作用,被誉为“功勋计算机”。随后,109 机、121 机、320 机等相继研制成功,并得到批量生产。这个时代计算机的制造水平趋于成熟,稳定性得到很大提升。

1971 年 5 月,我国研制成功第一台小规模集成电路通用数字电子计算机 111 机;1973 年,我国研制成功运算速度每秒百万次的大型通用计算机DJS-11 机(150 机),标志着中国计算机行业进入了第三代。1974 年清华大学等单位联合设计,研制成功DJS-130、DJS-140 小型计算机,形成了 100 系列产品。

进入 20 世纪 80 年代,我国的计算机事业开始步入高速发展阶段,实现了多项技术超越。1983 年 11 月,长沙国防科技大学研制成功运算速度每秒上亿次的“银河Ⅰ”巨型机(见图 1-6),这是中国高速计算机研制的一个重要里程碑,也让我国成为世界上第三个能够独立设计和制造超级计算机的国家。1992 年 11 月,“银河Ⅱ”巨型计算机投入使用,运算速度每秒达 10 亿次。1997 年 6 月,“银河Ⅲ”并行巨型计算机投入运行,该机采用分布式共享存储结构,基本字长 64 位,运算速度每秒达到百亿次,标志着中国高性能巨型机研制技术取得新突破,中国高性能计算技术实现了从“跟跑”到“领跑”的历史跨越。

图 1-6 国防科技大学研制成功的“银河Ⅰ”巨型机

2000 年,由 1 024 个CPU组成的银河Ⅳ超级计算机问世,峰值性能达到每秒 1.0647 万亿次浮点运算,其各项指标均达到当时国际先进水平,使我国高端计算机系统的研制水平再上一个新台阶。

1.6.2 我国的超级计算机

超级计算机在一些高精尖领域,如研发武器、国家防护、气候气象、海洋地质等方面发挥着至关重要的作用。超级计算机不仅代表了一个国家在信息数据领域的综合实力,甚至还可以影响到国家在世界科学技术上的地位。目前,我国在超级计算机方面开发和技术水平已跃升到国际先进水平行列。

2002 年 8 月,我国成功制造出首枚高性能通用CPU处理器“龙芯 1 号”。2003 年 10 月,具有自主知识产权的“龙芯 2 号”研制成功。2009 年 9 月首款四核CPU处理器“龙芯 3 号”研制成功。

2009 年 9 月,国防科技大学成功研制千万亿次超级计算机“天河一号”,使我国成为世界上第二个成功研制千万亿次超级计算机的国家。2010 年 11 月,“天河一号”在世界超级计算机 500 强榜单排名第一,成为世界计算速度最快的计算机。

2012 年 9 月,“神威·蓝光”高效能计算机研制成功,是我国首台采用国产微处理器的千万亿次超级计算机系统。

2013 年 6 月,国防科学技术大学研制的“天河二号”(见图 1-7)以每秒 33.86 千万亿次的运算速度,再次位居全球第一。

2016 年 6 月,我国研制成功“神威·太湖之光”超级计算机,采用申威SW26010 众核处理器,64 位架构,其速度比“天河二号”快近两倍,性能提升了三倍,但总功耗反而更低。2017 年 11 月,世界超级计算机 500强榜单中,中国的“神威·太湖之光”(见图 1-8)以每秒 9.3 亿亿次的浮点运算速度第四次夺冠。

2018 年,在世界超级计算机 500 强榜单中,我国的“神威·太湖之光”和“天河二号”分别位列第三和第四名。此外,我国有三台超级计算机进入E级(每秒运算一百亿亿次),并逐步实现CPU和加速器的全国产化。

2020 年 12 月,中国科学技术大学宣布潘建伟团队与中科院上海微系统所、国家并行计算机工程技术研究中心合作,成功构建 76 个光子的量子计算原型机“九章”,求解数学算法高斯玻色取样只需 200 秒,而当时世界最快的超级计算机“富岳”做同样的计算需要 6 亿年。这一突破使我国成为全球第二个实现“量子优越性”的国家。

2021 年,第五十八届世界超级计算机 500 强榜单中,中国超级计算机有 173 台进入榜单,占比 34.6%。

图 1-7 “天河二号”高性能计算机

图 1-8 “神威·太湖之光”超级计算机

2023 年 10 月,中国科学技术大学潘建伟、陆朝阳领衔的研究团队,通过与多家技术研究部门的合作,让“九章三号”光量子计算原型机成功问世,刷新了光量子信息技术的世界纪录,比全球最快的超级计算机还快了一亿亿倍。

2023 年 12 月,在超算创新应用大会上,国家超算广州中心正式发布新一代国产超级计算系统“天河星逸”。“天河星逸”以应用为中心,采用国产先进计算架构、高性能多核处理器、高速互联网络、大规模存储等关键技术构建,全面满足高性能计算、AI大模型训练、大数据分析等应用场景需求,在通用CPU计算能力、网络能力、存储能力以及应用服务能力等多方面都较“天河二号”实现倍增。 Ho7k2PLlVcUFo0z8rx6hMRzBLRYEerGvvrfybcr/Ppoh+G2uOP8BpTFhdnECsMJ/

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