我与计算机的故事
七十年代广西大学的四代计算机
阅读量:33 2024-01-17

转载自公众号《计算机六十年》    作者  冯 生


按组成计算机的电子器件,可将计算机分为四代。第一代是电子管计算机,全国生产了约百余台;接着是晶体管计算机,国内制造了300余台;第三代是集成电路计算机,国产近二千台;第四代是大规模集成电路计算机,我们现在用的微机都属于这一代。上世纪70年代末,国家科委引进了500台Z80微机,开创了我国迅速发展微机的新时期。

由上述各代计算机的数量可知,一个单位同时拥有四代计算机的机会是很难得的。而上世纪70年代,这四代计算机居然先后落户广西大学,奏响了计算机在西大蓬勃发展的前奏曲。我和曹锦章、吴登财、周浩棠、张秀越、苏德富、沈舜莺等一批教师有幸参加了这四代计算机研制、调试和应用的全过程。现作一简要的回忆:

西大首先接触的是第二代计算机。1971年,广西区科技局给西大下达了研制晶体管计算机的任务。当时晶体管计算机是一项先进技术,1967年,上海无线电十三厂试制成功TQ-1型晶体管工业控制机,随后成功用于上海南市发电厂作监控和北京有机化工厂作生产过程控制。

自治区下达的任务正是瞄准工业控制计算机而来的。西大接受这一任务后,从电力系和数学系抽调了一些教师,组成研制小组。当时参考资料极少,只找到一本复旦大学编写的《数字电子计算机》。我们从购买元器件和测试仪器开始,做些实验,进展较慢。区科技局为了加快研制进度,决定扩充队伍,加强力量,再将这一任务下达给桂林的广西师范学院和桂林钢厂,长远的目标是计算机控制炼钢。在桂钢炼钢车间一侧新建一工作间,近期用来研制计算机,将来作为炼钢过程的计算机控制室。

抽调人员去北京、上海等地学习参观,了解研制所需的主要设备,并带回了上无十三厂TQ-1计算机的图纸以及管理程序说明书等关键资料。接着就是消化资料,我和曹锦章对电子技术方面比较熟悉,于是我负责运控部分,曹老师负责内存部分,和其他同志一起分头进行各方面的工作。

计算机要装近600块插件,插座安装必须先解决机柜问题。由于我在柳州参加了一学期的教学革命,知道柳州生产配电柜,与计算机的机柜差不多,自告奋勇负责机柜设计和联系加工。我到上无十三厂仔细了解TQ-1的整机布局及主机机柜结构,回桂林后,很快就设计出机柜,由内存、运控、外设三个柜组成。由桂钢提供钢板,送柳州加工。由于机柜设计时作了细致考虑,使后续的安装、接线和调试都比较顺利。

曹老师到上无十三厂深入了解内存的驱动原理和读写线路,并采购了一批内存专用的厚膜电路,大大缩短了研制时间。同时联系了印刷电路板的专业厂——上海无线电二十厂为我们加工印刷电路板,这就保证了我们的计算机插件质量是一流的。

计算机内存的磁心体使用了近十万颗磁心,每一颗磁心都要进行测试,只有磁性能合格的才能用;组装磁心体时,要在每颗只有芝麻那么大的磁心中按一定规则穿三根线,不能漏穿,不能穿错。可想而知这一工作的细致和工作量之大。

为了调试内存,专门有一套称为“下雨”的线路。要是存储器正常,可以在示波器上看到光点自上而下像“下雨”一样移动,同时可以在扬声器中听到叮叮咚咚的悦耳的声音。记得第一次曹老师调试内存成功而发出叮叮咚咚的有规律的音调时,全场人员都听见了,不禁一齐为之欢呼鼓掌。

研制过程使我们得到很好的锻炼和提高。原TQ-1没有使用宽行打印机,逻辑图中没有控制宽行打印机的线路,我们在理解了中断的原理后,画出了逻辑线路图,实现了打印控制,可以打印数据或标语。又如原先对指令的变址寻址感到难懂,而运控装好后,从调机屏上可以直观地反映指令执行时的变址过程,这一问题就很容易理解了。

当时研制计算机是一项大课题,经常有领导和专家来参观访问,为了展示我们的科研成果,要做一些直观的表演。由师院吴淑岩老师等设计了奏东方红、运动员进行曲等乐曲的程序。表演时,利用工业控制机的中断功能,分时控制扬声器和打印机。由扬声器发出乐曲的音调,同时在宽行打印机上打印“欢迎参观”等大标语。有些专家参观后说,以前对计算机研制是否能成功总抱怀疑态度,认为一些人刚弄懂三极管的三个脚,收音机都装不响,要搞计算机谈何容易!参观后知道你们的确干得不错。

1974年,计算机部分的研制工作已基本完成,而控制炼钢的外围设备国内尚处于研究阶段,我们一个小组显然过于势单力薄。区科技局于1975年决定研制工作告一段落。计算机由西大维护使用。由于机器可靠性差,加上后续计算机接连来到,以致我们研制的这台晶体管计算机没有真正用起来。

正当第二代计算机研制工作基本结束之时,1974年秋,北京有线电厂生产的第一代电子管计算机DJS-1调入西大,这是西大设备处陈德裕与七机部某研究所联系的。该机也是三个大柜子,运控柜是1960年生产的,显得比较陈旧;内存柜是1964年生产的,机柜用有机玻璃封闭起来,插件都是锃亮的,质量很好;还有一个电源柜。为了减轻重量,电子管灯丝用200赫兹的中频发电机供电,阳极用直流发电机直接供电。整机耗电量很大,机柜发热量大,要装空调。这些先期工作在1974年底就由设备处颜闪明等同志完成了。我在1975年初由桂林返回西大后,就和沈舜莺、张秀越等老师一起调试,该机逻辑线路基本上与苏联M3计算机相同。由于是正规工厂生产的,虽然已用了十年,但基本还是可靠的,只有少数插件性能下降,驱动能力达不到要求,需要更换电子管。经过一个多月的调试,就能正常工作了。

张老师在1958年,在北京航空学院就参加过中科院举办的计算数学训练班,因此在编程方面是驾轻就熟,但输入设备是一台机械式的纸带输入机,输入一盘纸带需要30-40分钟,输出设备是电传机,速度也很慢,因此在实际应用中效率较低,主要编写一些用于表演的程序、计算三角函数的程序等。后来我们将机械式的纸带输入机换成了光电输入机,提高了输入效率。这件事传到甘肃,石油部兰州某单位还专门来人与我们交流经验。

DJS-1调试使用时,数学系1974年招了计算机专业,在计算机硬件方面,就是以DJS-1为背景,学习电子管和逻辑电路知识,制作了稳压电源和逻辑插件测试台等设备。当时社会上计算机很少,考虑毕业后的分配去向,还是将计算机专业改为计算数学专业。而74级学生毕业后,有些人还以此为基础从事电子或计算机方面的工作。这也算是DJS-1起的一点作用吧!

DJS-1用了三年,第三代计算机又接踵而来。

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曲阜师范大学的103计算机,现存中国教师博物馆。

1978年夏,学校通知数学系派老师赴上无十三厂,协助广西计算中心对TQ-16型计算机进行接机学习。TQ-16是属于第三代的集成电路计算机,属于紧俏设备,是半年前预订的。由于广西计算中心还未正式组建,拟退掉这台计算机。而当时西大的两台分别属于第一代和第二代的计算机太落后了,迫切需要有一台性能较好的计算机。我将这一情况反映给数学系领导,结果学校打报告给教育厅,最后自治区特批80万元专款给西大,购买了这一台计算机。接机学习结束,由厂方联系包了一节车皮,将TQ-16从上海直接运到南宁。接着将第一教学楼二楼的一间大教室改造成机房,TQ-16就安置在那里。

TQ-16也有三个大柜,用400赫兹的电源,因要用一台400赫兹中频发电机,转速高,运行时噪音很大,因此在楼下找了一个小房间把它封闭起来。

TQ-16外部设备配置有光电纸带输入机、电传打字机、两台一英寸的磁带机、两台每秒10行的行式打印机、X-Y记录仪、联机快速纸带穿孔机等。另外配了数台手工操作的纸带穿孔机,由专门的穿孔员替用户穿程序—数据纸带。

TQ-16的内存仍然是磁心存储器,由于容量大,磁心体体积很大,有一人高,是屏风式的,可折叠起来。外存有两台磁鼓,用来存放管理程序和数据。每台磁鼓重150公斤,两个人都抬不动,而存储容量只有32千字。磁鼓采用近200个固定磁头,每个磁头与磁鼓表面要求严格保持2丝的间隙,调试是很费时的。冬天昼夜温差较大,为了避免热胀冷缩影响间隙,张琦新还专门做了棉套子,给它保温。

我校得到TQ-16时,南宁市电业局中心调度所、建筑设计院等单位也已有类似的计算机,用户迫切需要学习使用高级计算机语言,就邀请北京工业大学来南宁推广ALGOL-60语言,使用户迅速提高了编程水平,计算机应用也随之逐渐推广。如我校土木系开展了拱坝设计计算,物理系进行了核物理方面的科研工作,数学系与西津电厂等单位合作,编写了洪水预报和水库调度的程序,都取得了喜人的效果。

计算机的发展真是非常迅速,1980年,国家科委进口了500台属于第四代的计算机以Z80为CPU的微型计算机,分配给全国各地,推动计算机的应用。当时Z80是性能最好的8位微处理器。广西得到三台,其中一台指标给西大。微机以Z80为CPU,64KB的内存,以128KB容量的5英寸软盘为外存,输出设备有9针的点阵式英文打印机、13英寸的CRT显示器,以键盘作输入设备。软件有磁盘操作系统CDOS,配有汇编语言以及BASIC、FORTRAN等高级语言,除了不能应用中文外,当时已是一台相当理想的微型计算机,售价约为10000美元。

为了更好发挥这500台计算机的作用,国家科委组织了200人,分4批赴香港学习有关软硬件知识,我有幸成为其中的一员,通过学习,对微机硬件、软件、计算机语言的认识有所提高,对以后的教学活动也有所帮助。

Z80微机是西大第一次得到的有CRT显示器和键盘的计算机。以前的计算机用穿孔纸带,要设专门的穿孔员,上机由专门的机房人员管理纸带输入和打印输出,用户编好程序,就只能作为一个旁观者,等着看计算结果了。如果计算中有错误,要修改程序,则要查到纸带上出错的部分,用穿孔板手工补孔,或干脆将它剪断,粘一段新纸带进去。这都是很麻烦的。自从Z80微机到校后,这些困难就迎刃而解了,由于微机配有高级语言,编程容易,程序可写入软盘,保存、使用都很方便,深受用户欢迎。电力系肖仁山、苏一丹等老师的科研课题很快就转到微机上来计算了。

微机的引入使计算机的应用范围大大扩充了。以前计算机应用局限在科学技术和工程领域。微机出现后,迅速推广到数据处理方面,应用具有人机对话功能的BASIC语言,程序运行时可以进行人工干预,大大提高了程序的灵活性。我们很快就将它用到财务处编工资单上,以前校财务处需要设两个人专门编写工资单,费时费力,用计算机编工资单只要用键盘输入每月需修改的部分,如水电费、电话费等,就可以将工资单打印出来。工资数据可以存在软盘上长期保存,也可随时调出来查询修改,大大提高了编制效率。只是当时Z80微机没有中文功能,因此实际应用推迟了几年才实现。

在教学上,Z80微机也发挥了作用,特别是《汇编语言程序设计》课程,程序的编写、汇编、连接和执行等步骤都可以由学生在微机上完成,有效地提高了教学质量。

微机发展很快,性能很快就超过了前几代计算机,现在的年轻人都很难想象装在几个大柜子里的昂贵的计算机了。80年代开始,微机的价格逐渐下降,购置数量日益增加,由APPLE机、PC-XT、PC-AT,一直到现在各种品牌的微机和超微机,数量之多,质量之好,性能与价格比之高,早已今非昔比了。

作者简介:冯生,男,1938年10月出生,江苏无锡人,1961年毕业于浙江大学电机系,分配到广西大学,先后在电气工程系、数学系、计算机科学系、计算机与电子信息学院任教。20世纪70年代初参与研制了广西第一台晶体管数字计算机。80年代开始,从事计算机软件专业的教学工作,编写了BASIC语言、计算机组成原理等教材,研制了通用会计账务报表软件。1999年2月退休。