电子信息前沿技术

未来的支柱产业：电子信息产业深究计算机1304张宁学号：0121310870726其实很早以前我就对这块有很浓厚的兴趣，小学时候看了很多这方面的课外书，考到武汉理工大学以后，图书馆里这方面的书更是数不胜数，于是我好几周都在图书管里看书。了解到许多这方面的历史，还有对未来的发展预测。1957年，哈尔滨工业大学研制成功中国第一台模拟式电子计算机。1958年，中国第一台计算机一一103型通用数字电子计算机研制成功，运行速度每秒1500次。1959年，中国研制成功104型电子计算机，运算速度每秒1万次。I960年，中国第一台大型通用电子计算机——107型通用电子数字计算机研制成功。1963年’中国第一台大型晶体管电子计算机一一109机研制成功。1964年，441B全晶体管计算机研制成功。1965年，中国第一台百万次集成电路计算机“DJS—U”型操作系统编制完成。1967年，新型晶体管大型通用数字计算机诞生。1969年，北京大学承接研制百万次集成电路数字电子计算机一一150机。1970年，中国第一台具有多道程序分时操作系统和标准汇编语言的计算机——441B-m型全晶体管计算机研制成功。1972年，每秒运算11万次的犬型集成电路通用数字电子计算机研制成功。1973年，中国第一台百万次集成电路电子计算机研制成功。1974年，DJS—130、131、132、135、140、152、153等13个机型先后研制成功。1976年，DJS—183、184、185、186、1804机研制成功。1977年，中国第一台微型计算机DJS—050机研制成功。（注：该机由清华大学、安徽无线电厂等组成的联合设计组于1974年开始研制）1969年，为支持石油勘探事业，北京大学承接了研制百万次集成电路数字电子计算机的任务。这台计算机在电子部备案时编号为150，简称150机。当时，来自数力系、物理系、地球物理系、无线电电子学系等一批年轻人和来自原四机部738厂、原石油部等单位的同志一起奔赴北大200号科研基地，走上了校办工厂、厂办专业，产、学、研、用相结合的道路。面对严重的技术封锁，我们研制组手中连一本起码的参考资料都没有，也就是说，我们必须靠白手起家，独立设计出每秒百万次的大型计算机系统及多道运行操作系统和编译系统，任务之艰巨是可想而知的。由于石油勘探工作的需要，要求15O机的操作系统必须支持多任务同时工作，这种支持多任务并行工作的方式称为“多道运行”，既可以更有效地管理计算机软硬件资源，又可以充分提高计算机的使用效率，当然设计难度比起单任务操作系统要复杂得多，加上没有大型系统软件的开发经验，没有现成的技术资料，我们只能从零做起。当时操作系统研制组的成员除了我是30多岁，使用过计算机之外，其余的只有20多岁，对计算机和操作系统可以说是一无所知。年轻人具有初生牛犊不怕虎的精神，我们凭借着“一定要为祖国争气，为石油工业的发展尽一份力”的信念，开始向世界先进技术挑战。我们必须解决的难题是：把有关概念弄清楚，到底什么是操作系统？什么是多道运行？又如何在一台处理器上实现多道程序的“并行”执行呢？由于计算机操作系统的设计和计算机硬件系统的设计是紧密相连的，因此首先要完成的是指令文本的设计，以及多道运行操作系统的概念设计和逻辑框图设计。经过反复分析、提炼，经过多少个不眠之夜，一稿、二稿、三稿，,直至最后定稿，终于拿出了全部的指令文本设计方案和操作系统的逻辑设计框图。由于软件的不可见性和逻辑结构的复杂性，很难确定其正确性。于是我们设计了一种模拟审查的检测方式，将所有的逻辑框图都悬挂在墙壁四周，进行模拟运行，操作系统研制组的每个成员都扮演一个“角色”，如：内存管理、设备管理、中断处理、调度等，并反复模拟程序的运行过程。经过这样认真地检查，既确保了逻辑框图设计的准确性，而且又使每个设计者掌握了全局，加深了对自己所承担设计部分的理解。功夫不负有心人，在大家的努力工作下，150机操作系统的设计方案终于定稿。紧接着我们又在机器条件和编程环境相当差的条件下，画出全套的程序流程图，用机器语言（手编指令）编写了全部软件。当我们完成了操作系统的编程后，15O机硬件系统还没有组装及完成联调，如何使软件的调试和硬件的组装调试并行，以争取宝贵的时间，是我们遇到的又一难题。当时国内也没有一台计算机能调试150机这样的大型操作系统。为此，我们提出新的解决方案，即用小马拉大车的办法，用低档次的108乙机配上模拟程序形成虚拟机，来调试高档次的150机软件系统。虽然应用这一方案，会加大我们的工作量，但它是一种新技术的尝试，既有挑战性，又可以加快150机整体的研制速度，于是我们毅然采取了这一方案。1971年夏初，我们软件组全班人马来到大庆油田，利用油田的1O8乙机作为150机的虚拟机，调试15O机的操作系统软件。经过日夜苦战，只用了23天的时间，就完成了操作系统全部分调工作，并作了模拟联调。这一成功，保证了系统软件设计与硬件制造同步，同时又以系统软件的调试推动了硬件系统的调试。当我们在150机上把全部系统软件连通之后，150机里传出清晰、嘹亮的《东方红》乐曲声，它向世界宣告中国第一台百万次集成电路数字电子计算机研制成功！中国第一个多道运行操作系统研制成功！它同时向世界宣告，中国人有能力研制开发具有自主版权的系统软件。由于在15O计算机系统的研制开发过程中，坚持了产、学、研、用相结合，坚持了技术创新，取得了首台国产百万次计算机、多道运行操作系统和高级语言编译系统等系统软件产品的研制成功，150计算机系统的投产使用，也促使我国石油勘探首次实现了勘探数据的数字比处理和计算机管理，被誉为“石油勘探领域数据处理的第一次数字化革命”。之后，我们又生产了多台150机，它们分别为我国的气象数据处理，国防科研等做出了重大贡献。1978年，即150机研制成功后的第5年，150计算机系统荣获全国科学大会奖。在总结150机多道运行操作系统的基础上撰写的《管理程序》一书，也成为高校计算机系的教材，为培养人才做出了贡献。这是中国的历史上不可磨灭的光辉，展望未来，我觉得以下一些技术会有很大的发展空间：1、基于“云计算”的物联网：云计算革命性的提升了物联网数据管理层的运算能力，使得物联网的“智能”和“泛在”两大核心特点得以实现，应用广度和深度会迎来根本性的提升，使整个产业链受益；2、互联网智能终端：3G网络基本建成、三网融合纵深推进的背景下，智能终端（智能手机、平板电脑、GPS等）将迎来爆发拐点，就如同"高速公路已铺好，汽车销量将大幅增长"。而智能终端产业具有人力、工艺密集型，管理要求高，产业集群效益显著的特点，我国具有长期优势，并且在产业链内已经占有重要地位。3、功率半导体器件和被动器件：七大战略新兴产业中的三项，即新能源、新能源汽车、节能减排，都以此为物质基础和关键组件。该行业在我国的发展底子较好，拥有完整的产业链，如果下游需求启动，作为和国外主要差距的工艺问题可望解决。而下游的新能源汽车、动车等是国家战略产业，关键器件的国产化只是时间问题。4、发光二极管LED照明是社会用电第二大户，LED照明是节能减排的重要、现实途径。目前该产业技术成熟、成本降低、政策支持，而我国在衬底、芯片、封装、应用、设备等各方面都已初步具备了产业基础，因此极具发展前景。1、物联网：物联网本质是实现人（物）流的广泛联系和智能控制，值得关注的四大子主题有：安防、电子标签、移动支付、EMV迁移。对应标的有：大华股份（安防）、大立科技（红外安防，军品）、长电科技（先进封装）、恒宝股份（移动支付、EMV迁移）、远望谷（电子标签与芯片）。2、互联网智能终端：推荐在国际一线终端品牌产业链中占有稳固地位的专业公司：智能手机产业链的劲胜股份（精密结构件）、长盈精密（电磁屏蔽件、连接器）、信维通信（天线）、顺络电子（片感与LTCC；）平板电脑产业链的莱宝高科（中大触摸屏）、立讯精密（连接器）。3、功率半导体和电容等被动器件：士兰微、东光微电（