電子信息前沿技術(shù)

未來的支柱產(chǎn)業(yè)：電子信息產(chǎn)業(yè)深究計算機1304張寧學號：0121310870726其實很早以前我就對這塊有很濃厚的興趣，小學時候看了很多這方面的課外書，考到武漢理工大學以后，圖書館里這方面的書更是數(shù)不勝數(shù)，于是我好幾周都在圖書管里看書。了解到許多這方面的歷史，還有對未來的發(fā)展預測。1957年，哈爾濱工業(yè)大學研制成功中國第一臺模擬式電子計算機。1958年，中國第一臺計算機一一103型通用數(shù)字電子計算機研制成功，運行速度每秒1500次。1959年，中國研制成功104型電子計算機，運算速度每秒1萬次。I960年，中國第一臺大型通用電子計算機——107型通用電子數(shù)字計算機研制成功。1963年’中國第一臺大型晶體管電子計算機一一109機研制成功。1964年，441B全晶體管計算機研制成功。1965年，中國第一臺百萬次集成電路計算機“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)字計算機誕生。1969年，北京大學承接研制百萬次集成電路數(shù)字電子計算機一一150機。1970年，中國第一臺具有多道程序分時操作系統(tǒng)和標準匯編語言的計算機——441B-m型全晶體管計算機研制成功。1972年，每秒運算11萬次的犬型集成電路通用數(shù)字電子計算機研制成功。1973年，中國第一臺百萬次集成電路電子計算機研制成功。1974年，DJS—130、131、132、135、140、152、153等13個機型先后研制成功。1976年，DJS—183、184、185、186、1804機研制成功。1977年，中國第一臺微型計算機DJS—050機研制成功。（注：該機由清華大學、安徽無線電廠等組成的聯(lián)合設計組于1974年開始研制）1969年，為支持石油勘探事業(yè)，北京大學承接了研制百萬次集成電路數(shù)字電子計算機的任務。這臺計算機在電子部備案時編號為150，簡稱150機。當時，來自數(shù)力系、物理系、地球物理系、無線電電子學系等一批年輕人和來自原四機部738廠、原石油部等單位的同志一起奔赴北大200號科研基地，走上了校辦工廠、廠辦專業(yè)，產(chǎn)、學、研、用相結(jié)合的道路。面對嚴重的技術(shù)封鎖，我們研制組手中連一本起碼的參考資料都沒有，也就是說，我們必須靠白手起家，獨立設計出每秒百萬次的大型計算機系統(tǒng)及多道運行操作系統(tǒng)和編譯系統(tǒng)，任務之艱巨是可想而知的。由于石油勘探工作的需要，要求15O機的操作系統(tǒng)必須支持多任務同時工作，這種支持多任務并行工作的方式稱為“多道運行”，既可以更有效地管理計算機軟硬件資源，又可以充分提高計算機的使用效率，當然設計難度比起單任務操作系統(tǒng)要復雜得多，加上沒有大型系統(tǒng)軟件的開發(fā)經(jīng)驗，沒有現(xiàn)成的技術(shù)資料，我們只能從零做起。當時操作系統(tǒng)研制組的成員除了我是30多歲，使用過計算機之外，其余的只有20多歲，對計算機和操作系統(tǒng)可以說是一無所知。年輕人具有初生牛犢不怕虎的精神，我們憑借著“一定要為祖國爭氣，為石油工業(yè)的發(fā)展盡一份力”的信念，開始向世界先進技術(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)？什么是多道運行？又如何在一臺處理器上實現(xiàn)多道程序的“并行”執(zhí)行呢？由于計算機操作系統(tǒng)的設計和計算機硬件系統(tǒng)的設計是緊密相連的，因此首先要完成的是指令文本的設計，以及多道運行操作系統(tǒng)的概念設計和邏輯框圖設計。經(jīng)過反復分析、提煉，經(jīng)過多少個不眠之夜，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計方案和操作系統(tǒng)的邏輯設計框圖。由于軟件的不可見性和邏輯結(jié)構(gòu)的復雜性，很難確定其正確性。于是我們設計了一種模擬審查的檢測方式，將所有的邏輯框圖都懸掛在墻壁四周，進行模擬運行，操作系統(tǒng)研制組的每個成員都扮演一個“角色”，如：內(nèi)存管理、設備管理、中斷處理、調(diào)度等，并反復模擬程序的運行過程。經(jīng)過這樣認真地檢查，既確保了邏輯框圖設計的準確性，而且又使每個設計者掌握了全局，加深了對自己所承擔設計部分的理解。功夫不負有心人，在大家的努力工作下，150機操作系統(tǒng)的設計方案終于定稿。緊接著我們又在機器條件和編程環(huán)境相當差的條件下，畫出全套的程序流程圖，用機器語言（手編指令）編寫了全部軟件。當我們完成了操作系統(tǒng)的編程后，15O機硬件系統(tǒng)還沒有組裝及完成聯(lián)調(diào)，如何使軟件的調(diào)試和硬件的組裝調(diào)試并行，以爭取寶貴的時間，是我們遇到的又一難題。當時國內(nèi)也沒有一臺計算機能調(diào)試150機這樣的大型操作系統(tǒng)。為此，我們提出新的解決方案，即用小馬拉大車的辦法，用低檔次的108乙機配上模擬程序形成虛擬機，來調(diào)試高檔次的150機軟件系統(tǒng)。雖然應用這一方案，會加大我們的工作量，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到大慶油田，利用油田的1O8乙機作為150機的虛擬機，調(diào)試15O機的操作系統(tǒng)軟件。經(jīng)過日夜苦戰(zhàn)，只用了23天的時間，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)軟件設計與硬件制造同步，同時又以系統(tǒng)軟件的調(diào)試推動了硬件系統(tǒng)的調(diào)試。當我們在150機上把全部系統(tǒng)軟件連通之后，150機里傳出清晰、嘹亮的《東方紅》樂曲聲，它向世界宣告中國第一臺百萬次集成電路數(shù)字電子計算機研制成功！中國第一個多道運行操作系統(tǒng)研制成功！它同時向世界宣告，中國人有能力研制開發(fā)具有自主版權(quán)的系統(tǒng)軟件。由于在15O計算機系統(tǒng)的研制開發(fā)過程中，堅持了產(chǎn)、學、研、用相結(jié)合，堅持了技術(shù)創(chuàng)新，取得了首臺國產(chǎn)百萬次計算機、多道運行操作系統(tǒng)和高級語言編譯系統(tǒng)等系統(tǒng)軟件產(chǎn)品的研制成功，150計算機系統(tǒng)的投產(chǎn)使用，也促使我國石油勘探首次實現(xiàn)了勘探數(shù)據(jù)的數(shù)字比處理和計算機管理，被譽為“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150機，它們分別為我國的氣象數(shù)據(jù)處理，國防科研等做出了重大貢獻。1978年，即150機研制成功后的第5年，150計算機系統(tǒng)榮獲全國科學大會獎。在總結(jié)150機多道運行操作系統(tǒng)的基礎上撰寫的《管理程序》一書，也成為高校計算機系的教材，為培養(yǎng)人才做出了貢獻。這是中國的歷史上不可磨滅的光輝，展望未來，我覺得以下一些技術(shù)會有很大的發(fā)展空間：1、基于“云計算”的物聯(lián)網(wǎng)：云計算革命性的提升了物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)管理層的運算能力，使得物聯(lián)網(wǎng)的“智能”和“泛在”兩大核心特點得以實現(xiàn)，應用廣度和深度會迎來根本性的提升，使整個產(chǎn)業(yè)鏈受益；2、互聯(lián)網(wǎng)智能終端：3G網(wǎng)絡基本建成、三網(wǎng)融合縱深推進的背景下，智能終端（智能手機、平板電腦、GPS等）將迎來爆發(fā)拐點，就如同"高速公路已鋪好，汽車銷量將大幅增長"。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，我國具有長期優(yōu)勢，并且在產(chǎn)業(yè)鏈內(nèi)已經(jīng)占有重要地位。3、功率半導體器件和被動器件：七大戰(zhàn)略新興產(chǎn)業(yè)中的三項，即新能源、新能源汽車、節(jié)能減排，都以此為物質(zhì)基礎和關(guān)鍵組件。該行業(yè)在我國的發(fā)展底子較好，擁有完整的產(chǎn)業(yè)鏈，如果下游需求啟動，作為和國外主要差距的工藝問題可望解決。而下游的新能源汽車、動車等是國家戰(zhàn)略產(chǎn)業(yè)，關(guān)鍵器件的國產(chǎn)化只是時間問題。4、發(fā)光二極管LED照明是社會用電第二大戶，LED照明是節(jié)能減排的重要、現(xiàn)實途徑。目前該產(chǎn)業(yè)技術(shù)成熟、成本降低、政策支持，而我國在襯底、芯片、封裝、應用、設備等各方面都已初步具備了產(chǎn)業(yè)基礎，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、電子標簽、移動支付、EMV遷移。對應標的有：大華股份（安防）、大立科技（紅外安防，軍品）、長電科技（先進封裝）、恒寶股份（移動支付、EMV遷移）、遠望谷（電子標簽與芯片）。2、互聯(lián)網(wǎng)智能終端：推薦在國際一線終端品牌產(chǎn)業(yè)鏈中占有穩(wěn)固地位的專業(yè)公司：智能手機產(chǎn)業(yè)鏈的勁勝股份（精密結(jié)構(gòu)件）、長盈精密（電磁屏蔽件、連接器）、信維通信（天線）、順絡電子（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、功率半導體和電容等被動器件：士蘭微、東光微電（