電子信息前沿技術(shù)

未來(lái)的支柱產(chǎn)業(yè)：電子信息產(chǎn)業(yè)深究計(jì)算機(jī)1304張寧學(xué)號(hào)：0121310870726其實(shí)很早以前我就對(duì)這塊有很濃厚的興趣，小學(xué)時(shí)候看了很多這方面的課外書(shū)，考到武漢理工大學(xué)以后，圖書(shū)館里這方面的書(shū)更是數(shù)不勝數(shù)，于是我好幾周都在圖書(shū)管里看書(shū)。了解到許多這方面的歷史，還有對(duì)未來(lái)的發(fā)展預(yù)測(cè)。1957年，哈爾濱工業(yè)大學(xué)研制成功中國(guó)第一臺(tái)模擬式電子計(jì)算機(jī)。1958年，中國(guó)第一臺(tái)計(jì)算機(jī)一一103型通用數(shù)字電子計(jì)算機(jī)研制成功，運(yùn)行速度每秒1500次。1959年，中國(guó)研制成功104型電子計(jì)算機(jī)，運(yùn)算速度每秒1萬(wàn)次。I960年，中國(guó)第一臺(tái)大型通用電子計(jì)算機(jī)——107型通用電子數(shù)字計(jì)算機(jī)研制成功。1963年’中國(guó)第一臺(tái)大型晶體管電子計(jì)算機(jī)一一109機(jī)研制成功。1964年，441B全晶體管計(jì)算機(jī)研制成功。1965年，中國(guó)第一臺(tái)百萬(wàn)次集成電路計(jì)算機(jī)“DJS—U”型操作系統(tǒng)編制完成。1967年，新型晶體管大型通用數(shù)字計(jì)算機(jī)誕生。1969年，北京大學(xué)承接研制百萬(wàn)次集成電路數(shù)字電子計(jì)算機(jī)一一150機(jī)。1970年，中國(guó)第一臺(tái)具有多道程序分時(shí)操作系統(tǒng)和標(biāo)準(zhǔn)匯編語(yǔ)言的計(jì)算機(jī)——441B-m型全晶體管計(jì)算機(jī)研制成功。1972年，每秒運(yùn)算11萬(wàn)次的犬型集成電路通用數(shù)字電子計(jì)算機(jī)研制成功。1973年，中國(guó)第一臺(tái)百萬(wàn)次集成電路電子計(jì)算機(jī)研制成功。1974年，DJS—130、131、132、135、140、152、153等13個(gè)機(jī)型先后研制成功。1976年，DJS—183、184、185、186、1804機(jī)研制成功。1977年，中國(guó)第一臺(tái)微型計(jì)算機(jī)DJS—050機(jī)研制成功。（注：該機(jī)由清華大學(xué)、安徽無(wú)線電廠等組成的聯(lián)合設(shè)計(jì)組于1974年開(kāi)始研制）1969年，為支持石油勘探事業(yè)，北京大學(xué)承接了研制百萬(wàn)次集成電路數(shù)字電子計(jì)算機(jī)的任務(wù)。這臺(tái)計(jì)算機(jī)在電子部備案時(shí)編號(hào)為150，簡(jiǎn)稱150機(jī)。當(dāng)時(shí)，來(lái)自數(shù)力系、物理系、地球物理系、無(wú)線電電子學(xué)系等一批年輕人和來(lái)自原四機(jī)部738廠、原石油部等單位的同志一起奔赴北大200號(hào)科研基地，走上了校辦工廠、廠辦專業(yè)，產(chǎn)、學(xué)、研、用相結(jié)合的道路。面對(duì)嚴(yán)重的技術(shù)封鎖，我們研制組手中連一本起碼的參考資料都沒(méi)有，也就是說(shuō)，我們必須靠白手起家，獨(dú)立設(shè)計(jì)出每秒百萬(wàn)次的大型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)及多道運(yùn)行操作系統(tǒng)和編譯系統(tǒng)，任務(wù)之艱巨是可想而知的。由于石油勘探工作的需要，要求15O機(jī)的操作系統(tǒng)必須支持多任務(wù)同時(shí)工作，這種支持多任務(wù)并行工作的方式稱為“多道運(yùn)行”，既可以更有效地管理計(jì)算機(jī)軟硬件資源，又可以充分提高計(jì)算機(jī)的使用效率，當(dāng)然設(shè)計(jì)難度比起單任務(wù)操作系統(tǒng)要復(fù)雜得多，加上沒(méi)有大型系統(tǒng)軟件的開(kāi)發(fā)經(jīng)驗(yàn)，沒(méi)有現(xiàn)成的技術(shù)資料，我們只能從零做起。當(dāng)時(shí)操作系統(tǒng)研制組的成員除了我是30多歲，使用過(guò)計(jì)算機(jī)之外，其余的只有20多歲，對(duì)計(jì)算機(jī)和操作系統(tǒng)可以說(shuō)是一無(wú)所知。年輕人具有初生牛犢不怕虎的精神，我們憑借著“一定要為祖國(guó)爭(zhēng)氣，為石油工業(yè)的發(fā)展盡一份力”的信念，開(kāi)始向世界先進(jìn)技術(shù)挑戰(zhàn)。我們必須解決的難題是：把有關(guān)概念弄清楚，到底什么是操作系統(tǒng)？什么是多道運(yùn)行？又如何在一臺(tái)處理器上實(shí)現(xiàn)多道程序的“并行”執(zhí)行呢？由于計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)是緊密相連的，因此首先要完成的是指令文本的設(shè)計(jì)，以及多道運(yùn)行操作系統(tǒng)的概念設(shè)計(jì)和邏輯框圖設(shè)計(jì)。經(jīng)過(guò)反復(fù)分析、提煉，經(jīng)過(guò)多少個(gè)不眠之夜，一稿、二稿、三稿，,直至最后定稿，終于拿出了全部的指令文本設(shè)計(jì)方案和操作系統(tǒng)的邏輯設(shè)計(jì)框圖。由于軟件的不可見(jiàn)性和邏輯結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性，很難確定其正確性。于是我們?cè)O(shè)計(jì)了一種模擬審查的檢測(cè)方式，將所有的邏輯框圖都懸掛在墻壁四周，進(jìn)行模擬運(yùn)行，操作系統(tǒng)研制組的每個(gè)成員都扮演一個(gè)“角色”，如：內(nèi)存管理、設(shè)備管理、中斷處理、調(diào)度等，并反復(fù)模擬程序的運(yùn)行過(guò)程。經(jīng)過(guò)這樣認(rèn)真地檢查，既確保了邏輯框圖設(shè)計(jì)的準(zhǔn)確性，而且又使每個(gè)設(shè)計(jì)者掌握了全局，加深了對(duì)自己所承擔(dān)設(shè)計(jì)部分的理解。功夫不負(fù)有心人，在大家的努力工作下，150機(jī)操作系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案終于定稿。緊接著我們又在機(jī)器條件和編程環(huán)境相當(dāng)差的條件下，畫(huà)出全套的程序流程圖，用機(jī)器語(yǔ)言（手編指令）編寫(xiě)了全部軟件。當(dāng)我們完成了操作系統(tǒng)的編程后，15O機(jī)硬件系統(tǒng)還沒(méi)有組裝及完成聯(lián)調(diào)，如何使軟件的調(diào)試和硬件的組裝調(diào)試并行，以爭(zhēng)取寶貴的時(shí)間，是我們遇到的又一難題。當(dāng)時(shí)國(guó)內(nèi)也沒(méi)有一臺(tái)計(jì)算機(jī)能調(diào)試150機(jī)這樣的大型操作系統(tǒng)。為此，我們提出新的解決方案，即用小馬拉大車(chē)的辦法，用低檔次的108乙機(jī)配上模擬程序形成虛擬機(jī)，來(lái)調(diào)試高檔次的150機(jī)軟件系統(tǒng)。雖然應(yīng)用這一方案，會(huì)加大我們的工作量，但它是一種新技術(shù)的嘗試，既有挑戰(zhàn)性，又可以加快150機(jī)整體的研制速度，于是我們毅然采取了這一方案。1971年夏初，我們軟件組全班人馬來(lái)到大慶油田，利用油田的1O8乙機(jī)作為150機(jī)的虛擬機(jī)，調(diào)試15O機(jī)的操作系統(tǒng)軟件。經(jīng)過(guò)日夜苦戰(zhàn)，只用了23天的時(shí)間，就完成了操作系統(tǒng)全部分調(diào)工作，并作了模擬聯(lián)調(diào)。這一成功，保證了系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)與硬件制造同步，同時(shí)又以系統(tǒng)軟件的調(diào)試推動(dòng)了硬件系統(tǒng)的調(diào)試。當(dāng)我們?cè)?50機(jī)上把全部系統(tǒng)軟件連通之后，150機(jī)里傳出清晰、嘹亮的《東方紅》樂(lè)曲聲，它向世界宣告中國(guó)第一臺(tái)百萬(wàn)次集成電路數(shù)字電子計(jì)算機(jī)研制成功！中國(guó)第一個(gè)多道運(yùn)行操作系統(tǒng)研制成功！它同時(shí)向世界宣告，中國(guó)人有能力研制開(kāi)發(fā)具有自主版權(quán)的系統(tǒng)軟件。由于在15O計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的研制開(kāi)發(fā)過(guò)程中，堅(jiān)持了產(chǎn)、學(xué)、研、用相結(jié)合，堅(jiān)持了技術(shù)創(chuàng)新，取得了首臺(tái)國(guó)產(chǎn)百萬(wàn)次計(jì)算機(jī)、多道運(yùn)行操作系統(tǒng)和高級(jí)語(yǔ)言編譯系統(tǒng)等系統(tǒng)軟件產(chǎn)品的研制成功，150計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的投產(chǎn)使用，也促使我國(guó)石油勘探首次實(shí)現(xiàn)了勘探數(shù)據(jù)的數(shù)字比處理和計(jì)算機(jī)管理，被譽(yù)為“石油勘探領(lǐng)域數(shù)據(jù)處理的第一次數(shù)字化革命”。之后，我們又生產(chǎn)了多臺(tái)150機(jī)，它們分別為我國(guó)的氣象數(shù)據(jù)處理，國(guó)防科研等做出了重大貢獻(xiàn)。1978年，即150機(jī)研制成功后的第5年，150計(jì)算機(jī)系統(tǒng)榮獲全國(guó)科學(xué)大會(huì)獎(jiǎng)。在總結(jié)150機(jī)多道運(yùn)行操作系統(tǒng)的基礎(chǔ)上撰寫(xiě)的《管理程序》一書(shū)，也成為高校計(jì)算機(jī)系的教材，為培養(yǎng)人才做出了貢獻(xiàn)。這是中國(guó)的歷史上不可磨滅的光輝，展望未來(lái)，我覺(jué)得以下一些技術(shù)會(huì)有很大的發(fā)展空間：1、基于“云計(jì)算”的物聯(lián)網(wǎng)：云計(jì)算革命性的提升了物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)管理層的運(yùn)算能力，使得物聯(lián)網(wǎng)的“智能”和“泛在”兩大核心特點(diǎn)得以實(shí)現(xiàn)，應(yīng)用廣度和深度會(huì)迎來(lái)根本性的提升，使整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈?zhǔn)芤妫?、互聯(lián)網(wǎng)智能終端：3G網(wǎng)絡(luò)基本建成、三網(wǎng)融合縱深推進(jìn)的背景下，智能終端（智能手機(jī)、平板電腦、GPS等）將迎來(lái)爆發(fā)拐點(diǎn)，就如同"高速公路已鋪好，汽車(chē)銷(xiāo)量將大幅增長(zhǎng)"。而智能終端產(chǎn)業(yè)具有人力、工藝密集型，管理要求高，產(chǎn)業(yè)集群效益顯著的特點(diǎn)，我國(guó)具有長(zhǎng)期優(yōu)勢(shì)，并且在產(chǎn)業(yè)鏈內(nèi)已經(jīng)占有重要地位。3、功率半導(dǎo)體器件和被動(dòng)器件：七大戰(zhàn)略新興產(chǎn)業(yè)中的三項(xiàng)，即新能源、新能源汽車(chē)、節(jié)能減排，都以此為物質(zhì)基礎(chǔ)和關(guān)鍵組件。該行業(yè)在我國(guó)的發(fā)展底子較好，擁有完整的產(chǎn)業(yè)鏈，如果下游需求啟動(dòng)，作為和國(guó)外主要差距的工藝問(wèn)題可望解決。而下游的新能源汽車(chē)、動(dòng)車(chē)等是國(guó)家戰(zhàn)略產(chǎn)業(yè)，關(guān)鍵器件的國(guó)產(chǎn)化只是時(shí)間問(wèn)題。4、發(fā)光二極管LED照明是社會(huì)用電第二大戶，LED照明是節(jié)能減排的重要、現(xiàn)實(shí)途徑。目前該產(chǎn)業(yè)技術(shù)成熟、成本降低、政策支持，而我國(guó)在襯底、芯片、封裝、應(yīng)用、設(shè)備等各方面都已初步具備了產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)，因此極具發(fā)展前景。1、物聯(lián)網(wǎng)：物聯(lián)網(wǎng)本質(zhì)是實(shí)現(xiàn)人（物）流的廣泛聯(lián)系和智能控制，值得關(guān)注的四大子主題有：安防、電子標(biāo)簽、移動(dòng)支付、EMV遷移。對(duì)應(yīng)標(biāo)的有：大華股份（安防）、大立科技（紅外安防，軍品）、長(zhǎng)電科技（先進(jìn)封裝）、恒寶股份（移動(dòng)支付、EMV遷移）、遠(yuǎn)望谷（電子標(biāo)簽與芯片）。2、互聯(lián)網(wǎng)智能終端：推薦在國(guó)際一線終端品牌產(chǎn)業(yè)鏈中占有穩(wěn)固地位的專業(yè)公司：智能手機(jī)產(chǎn)業(yè)鏈的勁勝股份（精密結(jié)構(gòu)件）、長(zhǎng)盈精密（電磁屏蔽件、連接器）、信維通信（天線）、順絡(luò)電子（片感與LTCC；）平板電腦產(chǎn)業(yè)鏈的萊寶高科（中大觸摸屏）、立訊精密（連接器）。3、功率半導(dǎo)體和電容等被動(dòng)器件：士蘭微、東光微電（