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我国第一个计算机工业产品DJS-1机的回顾

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钱基广

前    言

在已有的我国计算机历史著作里,都有关于我国第一个电子计算机103小型计算机的试制过程的介绍。然而鉴于种种原因,多数是介绍不够全面有所遗漏、不够深入,个别著作中还有不少严重失实的错误。为此仍需有一个尽量概括而全面深入的介绍,作为真实历史的还原之文。另外,本文是根据当年北京有线电厂参与103机试制工作的有关同仁的文字或口述材料,以及本人所掌握的素材,综合撰写而成。

一、起步良正,功到事成


简介:

记述了1957年我国仿制苏联M-3电子计算机的第一台计算机的103机,从1957年10月上旬到1958年5月31日,仅以8个月的时间完成向中科院计算所提前一个月的总装任务。

文中先记述了1957年10月前,中科院计算所与主管电子工业的二机部十局,在选择仿制工作的合作单位,几经考察、讨论,作出正确选定合作单位的决策。被选的合作单位的北京有线电厂(即738厂),能以正视的态度,大力协同的正气,义不容辞地承担了突如其来的计划外任务。不仅推动中层干部、技术人员、工人通力合作,对作为内存部件的磁鼓,以过硬的功力,突破机钳的加工、装配的工艺技术难关,并以巧妙的电镀技术,突破鼓体表面磁性介质的工艺难关。而对M-3设计中,手工劳动强度、劳动量均很大的主要零件,高度负责的老工人,能以顽强的意志,对付如此笨重的劳动,如期交付给最终的机柜组装焊线工序。技术人员,在眼见按常规焊线工艺,根本无法如期于5月31日完成的紧急情况下,能急中生智,以巧工如期完成三个机柜的总装任务。令莫根生先生,能于6月1日上午接走驾车到计算所。文中还记述了如何动用除交换机生产线上的总装,部装车间外,全部的生产资源保驾第1台103机的生产。最终记述了738厂为今后具有批量生产计算机能力,如何扩大计算机技术队伍和计算机生产车间及扩建计算机新厂房的计划。


下面是详细记述的全文。

六十余年前的实践证明:中科院计算所和当年的二机部十局,作出从北京广播器材厂(以下简称北广)改由北京有线电厂(以下简称738厂)作为仿制M-3计算机的合作单位,实践证明这是一个正确的决策。这在1985年出版的《中国计算机工业概览》(以下简称《概览》)的153页“一、我国计算机工业的开创时期的(三)简单的结语”中的“3”在计算机试制之初,便不停留于科研而着眼于尔后的批量生产,工作一开始,便实现研究所和生产厂合作,这是正确的决策。而计算机是很复杂的产品,根据国外的经验和我国的情况,选取738厂这样规模厂家是很必要的。事实证明,这个厂不但有能力支持克服试制过程中所遇到的许多困难,而且很快胜任独立生产103机和104机。这使中科院计算所在完成试制、移交生产后,可以集中力量于新技术、新产品的开发。这段话只是基本肯定选择738厂作为第一台103机、104机试制的合作单位是正确的决策。但实际情况是:738厂在1958年8月1日,第一台103机初步调试成功后,仍然经历了独立仿制M-3机的二个阶段,才达到按照电子工业主管部门的正式规定的设计性试制和生产性试制两个阶段,于1961年12月22日,103机正样通过鉴定,被命名为我国第一个计算机工业产品DJS-1机后,走上正轨的小批量生产。这两个阶段是处于设计性试制和生产性试制,交叉综合在一起的状态。


当年738厂,在北广拒绝与中科院计算所合作仿制M-3机后,十局决定转交738厂,738厂的领导不仅以严肃认真而不躲避的正视态度,“义不容辞”地“勇挑重担”,承担了突如其来的计划外的任务,并以不敷衍、坦率的正视、正直的作风,在所厂双方的合作协议于1957年11月才签约前的10月上旬,就启动了103机研制工作,在总设计科内成立第二设计室负责103机试制工作,体现了大力协同的光明正大之“正气”的风气。


功到事成:是指在738厂领导的正确决策推动下,中层干部、技术人员、工人通力合作,以顽强的意志加工手工劳动强度很大而又劳动量也大的机柜中5毫米厚五块插件大底板之铝板上共三、四百个插座孔之加工,称其为“笨功”即“笨重”之功。而以过硬的功,突破北广拒绝合作的原因,M-3磁鼓图纸上三个工艺技术要求(注:苏联M-3资料无工艺文件),难倒他们的工艺技术关,即磁鼓的鼓体经最后一道工序精车,光洁度必须达到最高级的12级,不得有任何一个小麻点,才能成为确保电镀磁介质后不会有一个小凹坑的基本要求。鼓体装配后,其横向摆动幅度要确保鼓体转速3000转/分钟时,在磁头与鼓体表面之间的间隙,仅有0.02毫米下,鼓体转动时,确保安全而不能让磁头与鼓体表面碰及。技术员黄燕萍在第二设计室主任陆学逊老工程师指导下,与车工老师付梅伟金、林口口,装配钳工老师付章福生、唐景元,几经讨论,以老工人的经验、手感等过硬的功夫最终均达到技术要求。而电镀镍钴合金磁介质要求光滑均匀(厚度均匀)的技术,经1955年毕业于华东化工学院的表面处理试验室主任蒋宇侨,日夜攻读外文资料,归纳出一个确保均匀光滑的滚镀法电镀工艺,既达到光滑、均匀,磁性能又符合技术要求。实践证明,19台103机和16台DJS-1机(包括第一台103机)共35台的磁鼓,均是质量高乘的正品,而且寿命特长,现保存在山东曲阜师范大学的第15台DJS-1机的磁鼓,整整使用了20年的磁鼓,于1984年计算机总局派摄录组去录像,磁鼓还能正常运转。


在1958年5月下旬第1台103机的三个机柜,进入机柜内插件底板之间的连线焊接时,开始按计算所编的接线表,采取逐根在两个连接点上焊线,进度非常缓慢。尤其是运控柜上下共三块插件底板,控制面板之间的连线,照如此的焊线进度,5月31日肯定完不成(原计划6月底交货,后来计算所要求提前一个月交货),跟班生产的夏纪寅、钱基广,“急中生智”,采取交换机总装车间的扎缆型工艺,即请学并干过的工人,赶紧拿一块大木板,将三块插件大底板的对外连线的接线排的位置,量准后,在本板上,钉上钉子,全部量完钉完后,按接线表,逐根放线,将线头绕在钉子上,还作好连接点的标记。全部放完,给以捆成一个缆型,拿到机柜上,逐个按标记焊线,终于5月31日凌晨2点,全部焊完经通铃检查,全部正确。连续48个小时,老夏和钱基广轮换倒班跟班生产。扎缆型是“急中生智”的巧功,此后,738厂在正规生产103机期间,扎缆型工艺成为机柜内焊线的一道正规的工序。因此第1台103机的仿制成功,对738厂来说,是以硬功、笨功、巧功,突破磁鼓三个工艺技术难关,在要求提前一个月的要求下,仅用三个月(1958年1至3月)完成零部整件的加工任务,两个月完成了400个插件的装焊任务,五块插件大底板内的连线,运控机柜内三块插件底板、控制面板之间与磁鼓及插件底板(磁鼓存储器柜)与电源变压器,控制面板(电源机柜)之间的连线任务。


中科院计算所八室主任即仿制M-3机工程组组长莫根生先生,在仿制M-3机的合作单位改为738厂后,曾到738厂由钱基广陪同,反复仔细参观考察各生产车间。于是计算所从筹委会领导到研究室主任的阎沛霖、闵乃大、王正、吴几康、范新弼,也到738厂,由钱基广奉领导之命,陪同参观。他们边参观,边讨论,对738厂留下深刻的印象。甚至来计算所指导工作的有关苏联专家和清华大学主管计算机专业的自控系系主任钟士模教授,也曾到738厂参观过。


第1台103机的生产,钳机工加工任务主要集中在14号试制车间但除14号车间,几乎动用了除交换机总装,部装两个车间外的全厂生产资源,仅举几例:例如磁鼓的鼓体在车床加工前,先在1号备料车间的锻床上,锻锤到符合图纸的直径、长度要求才能送交14号车间车削;又如磁头线卷的软磁材料坡莫合金经加工符合图纸的尺寸,尚需入真空退火炉热处理,也是几经试验才成功;三个机柜是以角铁焊成框架后,再外包钢板,是在交换机生产线上的机架车间加工后,送表面处理车间,喷漆后送交14号车间。插件的20线(双管插件)和14线(单管插件)的插头、插座,第二设计室于10月上旬启动工作后不久,写出制造压塑这两种插件的插头插座的压塑模具的申请单提交工具科。工具科设计后交工具车间制造,保证了四月份14号车间装焊400个插件的任务如期完成。所有零件凡需经表面处理,均交6号表面处理车间处理后送交14号车间等等。


1958年8月1日,中科院计算所初步调试成功第1台103机,向副院长兼院党组书记张劲夫演示一个四条指令小题目,当即命名为“八一型”计算机,并向全国宣布“我国有了计算机”后,全国科技界、高教界受到极大的鼓舞,纷纷向国家科委、十局要求尽快提供更多买得起的103计算机,对738厂形成必须扩大生产的强大压力。但第1台103机直至1959年8月才投入正式使用,同年年底才改完M-3机的图纸,导致738厂,如从1958年9月进入扩大生产19台103机,只能仍按1957年9月28日钱基广与莫根生先生同去北广,取回的M-3机原图,进入第二阶段独立仿制M-3机的历程。


厂领导为适应以后批量生产,不断设计试制新型计算机,需扩大技术队伍,从第1台103机仿制时,仅两个学电两个学机的4名技术人员,经从1958年上半年,除调配厂内技术人员充实技术队伍,更以据我回忆向全国至少有15所大学的计算机专业和从部属三个中专分配来厂,至1964年,共分配到近100人以上,其中以清华大学从1961到1964年四年内就分配将近20个计算机专业的大学生。甚至还分配数名留苏学生到厂。


1968年6月,为迎接加工组装任务量更大的第一台104机,738厂下决心,将原行政办公楼对面二层建筑的职工食堂,改建为计算机车间—22号车间,任命原738厂建厂期间的机动科科长王增俊为车间主任,并成立计算机技术科(即第三技术科,简称三科),任命顾存俊为三科科长。还立即命基建科设计、负责建造计算机生产新厂房,充分表明738厂为今后批量生产计算机工业产品的决心。第三技术科,负责计算机技术组织管理工作,正科长为顾存俊兼管104机技术,原第二设计室主任陆学逊任副科长,分管103机技术,下设电路室,主任钱基广(6月1日去计算所参加第一台103机调试,才一周即被三科科长调回厂)兼管103机逻辑设计、电路设计;副主任任公越分管104机的逻辑设计、电路设计;结构室主任谷建华,副主任穆宗田负责结构和工艺设计任务;仪表室主任蔡正钧。


1958年约9月,计算所送来第二批M-3机资料,主要是关于运控柜中的接线表和布线工艺资料,由室主任和刚调入三科电路室103组的孙强南、闫天民三人共同翻译。其中有两份资料很有价值。一是关于插件底板布线,脉冲线与电位线必须分别走架空线和贴底板走线。底板上纵横两个方向,原有相隔一定距离的胶木立柱,立柱四边均打有小孔。第一台103机装配时,虽然均装到底板上,但不知其究竟有何用途。第二批资料中规定脉冲线均以裸铜线穿入各立柱相应小孔里,在需要脉冲的相应插件的插座处,从架空线上以一根短塑料导线搭接至该插座中相应插脚号的焊点上,与走在底板上的电位线相隔较远。这种布线工艺对电位线免受脉冲线的干扰,是有效的抑制方法。可惜第一台103机来不及按照这种有效防干扰的布线工艺要求布线。导致线间干扰严重,只得凡在有线间干扰处,用小电容吸收掉。底板间脉冲线采用金属隔离线。


为按照上述布线工艺要求和苏联送来的接线表,首先必须弃用计算所为第一台103机送来的机柜接线表。因例如插件底板上脉冲线须架空走线,计算所的接线表不能用,因穿胶木立柱哪一个孔,须在接线表中有明确规定等等。因此必须重新编制一套完全符合部标要求的插件底板和底板之间的机柜接线表。


由于老孙曾在738厂参加过翻译苏联正规生产的图纸并按部标(电子部的部标,基本上是照搬苏联无线电工业部的标准)编中国自己的生产图纸的工作。室主任就指定几个人,请老孙组织而具体实施。实施过程中,他出了不少主意,最终创建出738厂计算机生产用的第一套机柜接线表。

二、勇负重责,众望所归


简介:

记述了738厂三科电路室103机技术组,在第一台103机于1959年8月,计算所投入正式运行后,同年年底才把M-3图纸改完的情况下,必须在1958年9月立即扩大生产19台103机的时刻,要勇敢地负起今后一定要把103机成为我国真正的计算机工业产品重大责任,而又必须要过因各种主客观条件所限定的“坎”之重担的严峻情势下,对扩大生产19台103机的用户,只得针对他们迫切要求738厂,尽快实现他们“赶紧拿到机器,自己调试是看懂M-3计算机原理的最佳实践”的一致之期待的愿望,不得不采取低标准出厂条件,乃是738厂的无奈之举。  

下面记述738厂为扩大生产19台103机,究竟要过并怎样过的“坎”。首先,要过生产19台所需的4万余支逻辑门电路中的半导体二极管—KBMП-2-7氧化铜整流器这个“坎”;还要必须过扩充103机技术队伍,从原仅有2人猛增到近20人这个“坎”,于是通过第2台103机调试成功的实践之历练,不仅巩固经组织培训、学习或自学得到的计算机专业知识,并且还解决了一个重要的电路技术和一个布线的电工艺技术,使低标准出厂条件的18台103机(其中未包括一台自留的103机),能让所有用户,均可经调试后,达到可运行的程度,真正满足原先他们一致之期望。


1. 生产19台103机所需4万余支的氧化铜整流器

八一机能演算,只能说明M-3机反映计算机工作原理的逻辑设计可算正确,但不能说明它的电路设计,例如,包括原设计用作二极管与、或、与或等逻辑门电路的2000余支是以7片直径2毫米的氧化铜整流片迭接(注:即串接)后装入一个胶木管,两端用一个弹簧顶住被拧紧镙母外套而成的KBMП-2-7氧化铜整流器(以下可以KBMП-2-7或逻辑门元件KBMП-2-7简称之,可视需要选其中一种),在“八一机”里,因当年国内没有符合质量要求的成熟产品,以从苏联进口耐反压150伏的Д2Ж锗二极管代用装入。因此即使“八一机”再经几个月,能达到稳定运行,也无法验证M-3机电路的原设计,包括选用如此重要的器件均是正确的。因此,摆在738厂要扩大生产103机面临的第一道“坎”, 究竟是走“八一机”的路,进口可供19台计算机(虽未签合同,但自报要用103机的,已有19个单位)的4万余只Д2Ж,那是国家当年“自力更生”政策所绝不允许的。而申请试制Д2Ж,又无设计文件作为依据。在这两难的情况下,738厂副总工程师曹启璋、三科科长顾存俊均来自生产长途通信载波电话设备的南京有线电厂(734厂),知道南京厂有氧化铜整流器的生产小组。既然听计算所八室秘书转告738厂,曾请上海某厂试制KBMП-2-7,质量不符要求才改进口Д2Ж。那么只得派技术人员、工人去734厂学习氧化铜整流片生产技术,学成回厂,立即添加设备,建生产线,从智利进口纯度为99.99的纯铜,试制生产,过这道“第一坎”,也顺便验证这个原设计的选用是否正确?可称一个对当年而言是“正确的决策”。


2.制定力所能及的低标准出厂条件

力所能及指因上述的第1个坎及因厂房尚未建成,调试19台103机尚无可用的场地。   


19台103机,究竟以什么标准出厂,既不能按照第一台103机装焊完毕出厂,也无条件整机调试能算题合格出厂,因必须建计算机新厂房,是要过的第三个坎,需找出一个基本能令用户可接受的出厂标准。几经商议,认为按以下出厂标准,在与用户签订供货合同时,协商取得同意认可。


电源机柜,在400周变频机组运行下,调整到在模拟负荷下,能正常供出各种直流电压;全部插件经测试证明工作正常;机柜接线通铃检查,改正后证明正确。


陆工与钱基广同各用户逐个协商,均得到认可。因为用户的心情,赶紧拿到机器,自己调试是能够看懂原理后最佳的实践,戏称为“科研样机”出厂。


3. 培训10个中专生和组织新招收的高中生成为调机工的学习

1958年约7、8月,四川部属无线电机械学校分配十几位工企专业中专生到738厂电路室,从事103机技术工作,有巫光弟、李剑英、尹述成、李登方、赖安德、欧明阳、宋安成、付承吉、黄云武,而周继祥、谢明辉到104组,另有南京无线电学校的唐洪富、蔡惠兰分别加入103、104组。为这批中专生增加计算机的脉冲技术和数字电路的知识,请王卓人(曾在张家口解放军通信学院雷达专业教龄五年,于1958年9月调738厂夜大)负责讲授。然后由钱基广把在第一台仿制M3机时,繁忙的工作中挤出时间,按莫根生给他的一本”M-3”机译著,对照“M-3”的逻辑图,反复看终于走通了所有指令的逻辑操作流程的概念,编了一份讲义,刻蜡版油印十几份给这些中专生。并向他们讲解每一类指令中典型指令的逻辑操作流程,其它指令要求他们自学。对新调来的几名大学生,要求其自学。


1958年约7月,科长同钱任商议,决定从社会上招收一批高考未被录取的高中毕业生,在福利区,请738厂夜大教师讲授电工学和微积分两门课,两个学期内,还要由钱基广、任公越,向他们讲授电子管和电子管构成的计算机中主要电路的原理。1959年4、5月间,约半数学生分别进入103组、104组,进入103组的几个人,也参加了103机第二台的调试。进入104组也有13个学生。


4. 第2台103机的调试(1959年4月-7月),突破一个电路和一个布线工艺两个技术关

103机技术组的人员,为适应扩大生产19台103机和今后工业化生产的需要,从原仅有2人,猛增到近20人。其中95%的人,需通过调试103机的实践之历练,达到巩固经组织学习或自学得到的计算机专业知识,这是必须要过的第二道“坎”。于是室主任向厂部提交申请第二台103机暂留厂内四个月调试,培训技术人员的报告。调机房在一号车间内以红砖隔出一间无窗户、约50平米的房间里。3月初开始测插件,先有不少KBMП-2-7在插件测试时,发现坏了。室主任请负责KBMП-2-7制造的技术员黄云武调查,经黄去生产小组调查,原来是在一道清洗酸基工序时,未彻底清洗干净所致。改正后,再送来的就不再有问题,上机四个月中的调试,也未换下来过。从第三台103机插件测试出厂,到1960年7月最后一台的插件测试出厂,也从未见被换下来的KBMП-2-7。


4月进入分调,磁鼓存储器柜由夏纪寅领头,带上尹述成、李登方和车间103机房的宋树江、韩英敏等;运控柜由孙强南、闫天民,汤蓉文带领唐洪富、巫光弟、李剑英和103机房的祖仁杰、刘占馗等人。运控一号柜因人多,用计算所调“八一”机的方法,搭一个高一米多平台,上、下各自分调运算器、控制器。到了六、七月份炎热夏天,室内既无窗,又无空调设备,苦熬二个多月,于7月中通过检查程序、演算15阶矩阵。既培训了技术人员,又解决了两个技术难题。


分调较为顺利,2号磁鼓存储器柜调试成功,等待与1号柜联调,但2号柜也遇到了磁鼓读出放大器输出不正常的难题,想尽很多办法均未改善,整整费了将近两个月毫无起色。最终夏纪寅突然想到收音机内的“中周”之金属外壳起屏蔽电磁干扰作用,触类旁通地想到是不是也有什么干扰影响到输出不正常?经查找,终于发现磁头读出线连到插件大底板上接线排中的小信号,受到附近的大信号干扰,导致读出放大器输出不正常。改进布线后,所有读出放大器的输出全部正常,为运控以后通检查程序扫清障碍。


1号柜分调也较顺利,进入运算器与控制器联调,整整花费了一个多月,均被卡在运算器中的触发器工作不正常,常需在某一个触发器里某处挂接小电容,才会正常工作。要并接小电容的触发器,在与2号柜联调通检查程序前,还真不少。然而,在进入与2号柜联调到达通检查程序后,发现还有偶尔这个触发器,偶尔那个触发器,仍需并接一个小电容。经检查发现可能与主脉冲宽度宽至7微秒有关?众人讨论,是不是将主脉冲改窄,试一试是否能改善?要动苏联原设计,在那个年代谁也不敢。幸亏孙强南在调机前,买了一本中科院计算所翻译莫根生作序言的M-3小型机的小册子,老孙曾看过好多遍,几乎将书都翻烂了。于是老孙又一次仔细翻阅查找这本书对主脉冲有何要求,几经前后查找,找到触发器输入的负脉冲规定幅度为40-60伏、宽度为1.5-3微秒、陡前沿斜后沿的三角形脉冲。有了这本书的依据,大家认为可以动手修改。


那么怎样改?大家分析:认为应先改窄产生触发器输入负脉冲的源头——主脉冲的7微秒之宽度。改窄后,再根据触发器输入的负脉冲宽度是否符合书中的要求?再作下一步的考虑。因为主脉冲输出的宽度即使改窄到3微秒以下,输出到运算器,经插件大底板上线间分布电容之影响还会被加宽。于是老孙在主脉冲发生器插件中的输出串接一个适宜的电感,宽度被降至3微秒以下。改窄后,虽经输出到运算器的触发器,如上所述,会又被加宽,但经触发器输入回路中微分电容50微微法,仍可改窄到1.5~3微秒,于是通检查程序,立即正常后,又将所有加的小电容全拿下,再通检查程序仍正常,还可演算15阶矩阵。最后,再经拉偏直流电压(注:经将直流电压向±5~7%的拉偏,仍能正常工作,是对计算机工业产品出厂前,必须经考核合格之基本要求),还是很正常。


这时已到了1959年7月中,全体调试人员终于心中一块石头落下,室主任也赶到机房,与大家共享可喜可贺的成果。


磁鼓的三个工艺技术关已在第1台仿制M-3机过程中被突破。如今,2号柜的磁鼓读出放大器的输出不正常的难题,也因改进了布线,得到彻底解决。在没有M-3工艺文件和苏联专家帮助下,大获成功。足以说明,738厂的技术人员和老工人不负众望的技术上的胜利,也同时证明2号机柜磁鼓存储器,包括磁鼓中的磁头之圈数等设计,都是正确无误的。也足以证明鼓体的镍钴合金磁性材料的镀层,从第一台到最后一台103机、DJS-1机,其性能均符合质量要求的。现还保存在山东曲阜师范大学的第15台DJS-1机中的磁鼓也是镍钴合金镀层。虽然1958年9月,苏联第二批资料中,有镍钴磷合金电镀层的说明,但据现退休在杭州4509厂的蒋宇侨调离(约1962年前)738厂后的接班人徐桂珍(1966年自738厂调4292厂,1984年调杭州)女士说,“103机磁鼓从未用过镍钴磷合金,始终用镍钴合金,为121机配套设计的大容量G-3磁鼓才用上了镍钴磷合金。”

 

5. 运控机柜中运算器进位链的进位脉冲宽度改窄(1960年3月)

巫光弟是一位勤学、肯干,聪明、好钻研的年轻人,他一有空就到自留103机房里,开机钻研。他脑子里一直盘旋着:进位脉冲宽度究竟多宽才好?他认为必须保证从最低位进至最高位,脉冲仍不能大于3微秒,那么第一个从最低位进位的脉冲,应多宽才能有此保障?带着这个严肃的命题,他反反复复在机器上观察修改、再观察,反复很多次,终于得出小于2微秒,即可保证在任何情况下均万无一失。经过多次试验,结果都证明此结论正确无误。


关于最低位进位脉冲宽度应为≤2微秒的一点补充分析。103机运算器插件大底板,将近2米宽,从最低位的进位脉冲串行进位,要经过30位的脉冲变压器和将近有2米长的线间之分布电容,会令进位脉冲逐步加宽(注:这是我在2016年内与巫光弟多次通话时,得出一致的看法)。故要保证到最高位进位,其计数脉冲,还在3微秒以下,经巫光弟多次观察改进,才确定最低位进位脉冲必须≤2微秒,才确保万无一失。

三、整顿设计,共享成功



简介:

1958年8月1日,中科院计算技术研究所,将与738厂合作仿制苏联M-3小型计算机初步调试成功,已可说明苏联白俄罗斯电器科研院研制的M-3机,其反映计算机工作原理的逻辑设计基本正确,故整顿设计是指对“M-3机电路设计的整顿”。


1962年4月,国家科委在合肥召开738厂向于1960年底前出厂的19台103机用户(包括选定738厂为合作单位的中科院计算所)汇报:“已由主管电子工业部门的三机部十局,对其在1961年内,经整顿M-3机电路设计质量后提交的正式样机,通过鉴定后被命名为标志是我国第一个计算机工业产品DJS-1机”成果报告会。


会议在科委三局戴中溶副局长说完会议主题和738厂副总工程师曹启璋致辞后,全体用户先后听取了738厂钱基广、夏纪寅所作的关于整顿M-3机的电路设计质量的报告后,经讨论均表示:“对738厂整顿M-3机电路设计质量所取得的成效之赞赏和肯定。并认为他们针对各自的103机之具体情况,吸取738厂的整顿质量的情况,均能做到今后,可长期稳定可靠运行的水平,有一定的信心”。这就是“共享成功”的含义。大家还希望738厂赶紧试制至少容量为2K字的电流重合法磁芯存储器,提升103机的运算速度,第二天下午,科委做了会议总结后,与会代表们在气氛热烈活跃下,各奔东西南北,为高质量的103机再奋斗。这是一次“在我国计算机事业中成功的会议”。


下面记述了738厂,在访问用户听取反应的意见后,组织了主要技术人员的充分讨论,并制定出较为周密的有关M-3机电路设计质量整顿的三个具体之工作安排后,在由三科和22号车间合并成立的103机质量整顿指挥线的有力推动下,在较快而成功地得到三个有关M-3机电路设计质量整顿的成果后,通过正样鉴定会的鉴定,被命名为我国第一个电子数字计算机工业产品的型号为DJS-1。


1、用户反应和采访用户及讨论

约于1960年9、10月间,国家科委、三机部十局收到不少用户对103机质量问题的反应。此时,贺龙元帅向全国军工产品发出要整顿质量的命令,738厂于1960年10月停止供应103机,进入M-3机的电路设计的质量整顿。


104机房装修和空调设施约在1960年下半年才施工完,进入与用户共同分调。所以整顿质量的重点是103机,因为已出厂包括第一台共19台,留厂的一台103机,此时也作为整顿质量的正样,待经修改电路设计后交鉴定。


1960年11月室主任钱基广为首,访问在京的103用户,得出以下情况:

第一,普遍反应KBMП-2-7在开机调试三或四个月,边学边调下,通过检查程序后,运行一个月左右,逐步发现反向电流增大太多,导致逻辑功能不正常被换下,数量越来越多,到达全机不能正常工作,甚至全机被瘫痪。


第二,某些电路,尤其是经过多级逻辑门电路传送到最后一级反相器的输出,有时不正常,可能需要修改栅级上的分压电阻的数值才会正常,然而这种修改,各台103机之间很不一致,即需修改的地方,各机不同。


第三,其他极个别电路,虽然也有修改,但比较少,而且各机也不一致。

访问用户结束后,12月初室主任召开包括夏纪寅在内的技术骨干会议,讨论对策。夏纪寅首先提出:根据他在留下的一台103机上观察,各级逻辑门的高低电位逐级偏移超出门间阴极跟随器所偏移的范围较大,提出应对这一问题作一次校核设计计算。他还根据1959年调试第二台103机磁鼓柜,发现标志脉冲计数器中有的触发器,根据指示氖灯闪亮不正常,认为触发器可能工作不正常。但一两天内才出现一次,建议对触发器进行可靠性工作的试验。巫光弟等同意老夏看法。


2、整顿M-3机电路设计质量的工作安排

室主任根据众人意见和自己的想法,提出如下对策:

对用户反应的问题,必须采取根本性的措施,不能跟着用户跑,他们改什么,我们就改什么。因各台机器的同一性质的修改,反映在不同的地方。例如,在多级逻辑门电路的最后一级反相器的栅级分压电阻的修改,应该从两方面工作加以对电路原设计的验证。


第一,同意老夏(于1957年从清华大学计算机专业毕业调入第二设计室)对逻辑门逐级传送过程电位偏移过大问题,做一次校核设计计算;


第二,对用户一致反应KBMП-2-7反向电流过大问题,应对KBMП-2-7进行摸底测试,验证是原设计选型元件的问题,还是制造质量问题?因为它也是影响KBMП-2-7传输电位偏移超出允许范围的重要因素。


第三,对磁鼓柜发现触发器工作不正常,可以做一次可靠性试验,待试验有结果再讨论下一步对策。


总之,对以上三个问题,作了从设计角度考虑的整顿M-3机电路设计质量的安排。


3、成立M-3机电路设计质量整顿的指挥线

根据1960年12月中,厂部作出为有利加快计算机质量整顿,决定将三科、22号车间合并,调工具车间总支书记李兴德任合并后的总支书记,实行在总支领导下的整顿质量工作的组织,下面建立两个机器的质量整顿的指挥线:

先分别将三科电路室、结构室人员按机种成立负责103机电路结构设计的电子一室和负责104机的电子二室,然后一室、二室又分别同车间有关生产小组合成二个机器的质量整顿指挥线。103机指挥线由一室主任钱基广牵头,李志荣工段长为副。将103机房、氧化铜小组和部分装焊工人并入103机指挥线。鉴于这个新组织,钱基广向总支和科领导汇报整顿工作的安排,由钱亲自带领黄云武等,下氧化铜小组做氧化铜整流片的摸底测试。并同意钱提出将夏提出的两个建议,给他可以给他的所有人力,包括刚从车间劳动回到三科的毕业于清华大学1959年计算机专业的黄孝康,甚至包括来厂实习的部标准化所的王桂海和北京航空学院来厂实习的师生。


4、整顿M-3机电路设计质量的三个结果

(1)经以下所介绍的测试方案,测试出KBMП-2-7的结论:每片只能耐反压负6伏,即应改为20片氧化铜整流器KBMП-2-20。进口M-3机也改为KBMП-2-20,证实了确系M-3机原设计的选型之错。


对KBMП-2-7的12个字之摸底测试方案介绍

按KBMП-2-7的测试方案得出究竟是制造质量还是原选型有误的结论:

三科一室负责KBMП-2-7生产工艺技术的黄云武带领两名高中生,按室主任制定的测试方案,与车间生产小组的工人,利用生产时所用的测试设备,共同每日三班倒24小时,不断地测试,测试方案可归纳如下的12个字。

“实境单一强化,递减递增终结”。


实境指:在恒温箱内,保持与103机工作时相同的机温下测试;

单一指:指只测单片。过去生产时,要对每片在17伏反压下,用电压电流表测试反流接近配组。但实际工作时,反流随动态(指随时间的变化情况),片与片之间可能不一致,会对得出正确结论,添入复杂因素,故决定测单片。按最终测试结论,证实测单片的方法是正确的,即是一种孤立因素的测试方法;  

强化指:考虑到KBMП-2-7在机器上,有时处于正向,有时处于反向,要想尽快得出正确的结论,只能让单片始终处于反压下,连续24小时,长达若干周里,每二个小时,记录反流,观察反流变化情况;

递减指:逐步从负17伏反压测试,直到递减至某一个反压值,至少一二周内反向电流再也不增加为止;

递增指:指反压递减时,应增加测试时间,如延长后还在增加反流,则应停止测试,再往下递减反压下测试;

终结指:直到反压递减到某一值,竟达一二周内即168小时至336小时,反流始终不增加,则至少再增加14天×24小时即336小时,如仍不增加,即在672小时内,反流无增加,则终止测试,得出正确的该耐的反压值。

车间KBMП-2-7生产小组有三四个恒温箱,每个恒温箱放置5片以上的单片氧化铜。最终才得出正确的耐反压值为负6伏的结论。


(2)电位链的校核计算结果,将二极管逻辑门电路中的100K限流电阻增至180K,而进口M-3机只增至120K。


(3)触发器先由在下面黄孝康考虑的一个测试触发器是否可靠工作的巧妙方案测试得出结论后,再由王桂海按下面针对触发器状态翻转的可靠工作之要求的四步骤的理论计算后得出:触发器两管互相耦合的电容应从47p增大至75p,进口M-3机也增至75p。


①黄孝康提出一个测试103机触发器状态翻转是否可靠的巧妙方案

先说明电子管计算机的双稳态触发器的计数脉冲(负脉冲)是同时向两边管子的栅级(输入端)送入。因此,这是一个两管竞争的过渡过程。黄试验前,先搭一个计数负脉冲电路,向触发器按一定周期不断地输送。但他先将触发器两个电子管的阴极并接在一起后再串接阻值较小(可以不影响正常工作)的电阻,当翻转正常时,示波器上只看到一条有一定降压值的横线在扫描,如果发生两管同时截止,即该电阻上无电流流过,从原有的压降立即变为无压降,产生一个负方波。采用记忆示波器,能观察到这一个瞬间出现过的两管同时截止的现象。这就证实了王桂海在738厂情报室的资料中查到有一位荷兰人尼铁松的著作中,特别提到电子管触发器状态翻转过程中,偶尔有两管同时截止的瞬间现象。


②王桂海的理论计算触发器怎样可靠的四个步骤

(a)确定对触发器按Thevenin定理建立等效电路,简化电子管效应;再根据kirchhoff电流电压定律建立联立微分方程(用以时间t为自变量的函数),把触发器翻转的过渡过程,分为四个阶段进行分析计算;

(b)用拉普拉斯transform解联立微分方程得到方程解;

(c)通过方程解,求RC(注:电阻电容)的参数区域;

(d)找到最佳值,即合适的电容值,得出75p。


5、正样鉴定会的概况

五十八年前的今天,即1961年12月22日,是我国第一个能真正投入正规生产的计算机工业产品DJS-1机的诞生日。


这一天由主管电子工业的三机部十局来国柱同志在738厂(即北京有线电厂)主持103机(DJS-1机被命名前的代号)生产性试制阶段的正样试制鉴定会议。会上,先听取738厂计算机技术科(简称三科)电子一室(即103机技术室)主任钱基广的试制总结报告,报告最后提出已具备正样鉴定的条件,请会议审查。接着由质检部门宣读对正样运行的考核检查报告,认为符合该产品技术条件所要求的质量标准;标准化室做了生产所需要的技术文件的正确性和包括产品的技术条件(以后称为产品标准)、产品证明书、产品详细的技术说明书,给用户恢复机器和调机工学习的调机说明书及各管理用等技术文件的齐套程度,结论是符合要求;供应科报告了全部所需的配套设备、元器件、材料均能立足于国内。与会者提出有关问题,得到满意回答后,最终,来国柱同志代表上级宣布同意103机通过正样试制的鉴定,并命名工业产品的型号为DJS-1,表明我国第一个电子数字计算机的工业产品,可以投入小批量生产。


通过鉴定的第一台DJS-1机运至大连中科院物理化学研究所,按工厂提供的调机说明书,开箱加电,仅用一周时间,就恢复正常运行。直到“十年动乱”期间,机器终年稳定工作,月平均算题时间达到600小时,创当年全国纪录。陈毅副总理曾到该所参观过该机,对机器的良好工作状态给予赞扬。

四、两次提升,大会交流


简介:

两次提升指:738厂试制成功2048(2K)字电流重合法磁芯存储器,供已出厂的103机、DJS-1机,从每秒运算速度30次提升到1500次(或经局部改进运控可达1500以上),由于一室在高总召开技术方案论证会前,有了充分的准备,在会上得到高总的认可,终于下达了试制计划。紧接着又试制成功DJS-1机的全面改进(或全面提升)型DJS-3机,运算速度提高到2300次,并增配1/4英寸磁带存储器,进一步提高解题能力,还具有自动变址功能。


大会交流指:1966年2月8日-12日,北京电子学会计算机专业组在北京召开了全国48家103机用户大会,在会上用户们做了充分的使用、维护、改进等经验的交流,获得圆满的成功。


738厂作为会议协办单位,对出席会议中有三种机型:(1)基本型;(2)提升型;(3)全面提升型做了调查和统计如下:


(2)提升型:以八一机为代表,以磁芯存储器为内存,并改慢速的入出设备为光电输入机和快速打印机,令入出数据传输速度分别提高到每分钟1250和650个字。称为113机,共26台。

(3)全面提升型:即如上所述的DJS-3型,是在113机基础上的改进型速度2300次,包括华北电力设计院自仿类同DJS-3的一台,共7台;

(1)基本型有,48-(26+7)=15台

33台的提升型和全面提升型,占总数48台的68.75%,这对我国早期计算机应用水平的提高,起了充分的促进作用。


1、下达2K字CX-1型电流重合法磁芯存储器试制计划前的技术方案论证会。

曾主持1961年12月22日103机正样鉴定会的来国柱同志,于约1962年5月,到738厂向高兆庆总工,传达国家科委,于同年4月在合肥召开的“738厂整顿M-3机电路设计质量的成果报告会”的会议总结中,代表用户们向738厂提出赶紧试制容量至少为2K字电流重合法磁芯存储器的迫切要求。但在高总正要下达试制计划前,听到三科电子二室从事104机内存技术工作的主要技术人员,可能向他反映:“计算所的八一机中电流重合法磁芯存储器,才只有1K字,104机内存的字选法磁芯存储器对磁芯的技术要求,远比电流重合法磁芯存储器中的磁芯“低”,也只能做到2K字的容量。电子一室想试制2K字的电流重合法合磁芯存储器,恐怕未必能成功”。于是,高总决定在下达试制计划前,为慎重起见,召开一个有关2K字电流重合法磁芯存储器的技术方案论证会。由电子二室从事104机内存的几个主要技术人员和电子一室具体负责2K字电流重合法磁芯存储器试制工作的黄孝康和室主任参加会议。


在会上,先由二室的人,提出各种技术质疑性问题后,由一室黄孝康按一室主任在会前与他讨论技术方案宜从哪几方面考虑做好充分准备,在会上,逐一做出针对性的正确回答,直到二室的同志再也提不出任何问题后,由一室主任最后作出有成功把握的信心的发言。高总鉴于黄孝康的正确回答,和对一室在室主任主持下1961年内整顿M-3机电路设计质量的工作,作出了佳绩(注:一室被评上厂级先进集体,主任被评上厂级先进工作者)的信任,毅然拍板,在会上作出正式下达试制计划的决定。一场技术方案论证会就以成功而告终!


2.738厂高总下达2K字电流重合法磁芯存储器的试制计划

1962年约四季度,738厂高兆庆总工程师向三科下达纳入1963年厂部新品试制计划的DJS-1机2048字容量的电流重合法磁芯存储器(以下简称以后被命名为cx-1型磁芯存储器的“CX-1”,因要为已出厂的103机单独配套出厂,必需有产品型号),做好技术准备工作和人员组织工作的指示。


一室主任先将1960年内曾交闫天民的中科院计算所的1024字(以下简称1K字)的设计图,交黄孝康、郑植华。要求消化后,对1K电流重合法磁芯存储器的原设计,作出为适应容量翻番要求的设计改进方案,包括有足够的读写、和禁止重写“0”驱动电流之能力并要有尽可能小的电流变化率的稳流措施,读写放大器要有足够的灵敏度和用于时序电路的单稳电路的宽度稳定性尽可能好。由于电流重合法对磁芯的矩形比,比104机的线选法的磁芯要求高,加上容量是八一机1k的两倍,半选干扰也随之增大,势必要提高对磁芯测试分选的标准而带来合格率的降低。在104机中线选法的选址译码所需功率驱动器的数量,按2K计算是电流重合法的3.43倍(96÷28),并且要求功率管的功率也比重合法要大。因此室主任要求对磁芯合格率究竟会降多少,要做摸底试验,作出所付出的成本增加,不仅可由选址译码的费用之减少相抵消,甚至抵消尚有结余的结论,才值得试制CX-1型电流重合法磁芯存储器。


进入1963年后,科领导和22号车间,为加强支持CX-1试制工作,分别给电子一室增加四名大学生,22号车间为103机房今后三班倒调试CX-1,增添了7名中专生,这两股人力给试制工作带来了新的活力。在室主任关心下,黄孝康、郑植华就磁芯测试分选标准的制定;磁芯板和磁芯体的设计;整理图纸以及样机调试的技术准备等三个方面的工作,对人员做了分工的安排。


室主任又请室内刚成立的晶体管计算机调研组组长王卓人承担CX-1读写驱动电流源的设计,郑植华负责禁止电流源的设计,王卓人还提出某杂志上有一篇宽度稳定的单稳的论文,供设计者参考。


3.CX-1型磁芯存储器试制的成功

CX-1型存储器于1963年5月,全套电路、结构设计文件编制完毕。1962年三科的一室和二室中的结构设计和工艺人员,又从两个室中分离出来,成立了结构室,因此CX-1的插件机柜,包括磁芯板、磁芯体结构设计,就有不少结构和电路设计之间的协调工作。科领导又明确由一室主任全面负责协调和决策,结构室周宝恒设计机柜,张淑英设计磁芯版和磁芯体,要与一室商量设计问题时,室主任明确由黄孝康、郑植华两人负责。


约9月,CX-1组装完毕进入调试。除遇到因驱动电流波的矩形性过于好(即前后沿均太好),导致半选干扰增大,产生随机的丢“1”,冒“0”故障,经郑植华发现增大阻尼电阻,前沿变差了一点,后沿拖宽了一点,故障立即消除。但费了很长时间,才获彻底解决(调机中发现改进设计的成效:使驱动电流的变化率从原设计的15%降到6%,单稳宽度很稳定,读写放大器的灵敏度有所提高,磁芯合格率降低,付出的成本有限等等)


未遇到其他问题,11月中旬逐步通过严格的“下雨”检查,进入与运控机柜联调。在唐洪富、巫光弟、李剑英的配合下,没有多久,就顺利通过检查程序和15阶矩阵的演算。


这时,一个有趣的现象,令众人兴奋。在30次速度下的一号运控柜上部运算器底板上,指示各寄存器中每位触发器“1”或“0”状态的氖灯,是闪亮的。而此刻却不见闪亮,亮度纹丝不动,而不闪。实因速度到达千次级之故也!

为让磁鼓在已出厂的103机中仍能用上,还设计了一个能让两个存储器都能用上的配接箱,介于运控柜和两个存储器之间。


12月的某一天,还是那位主持鉴定103机正样的四机部来国柱,主持了CX-1型2K磁芯存贮器的鉴定会,会议很顺利通过鉴定,同意投入生产。


4.DJS-1全面改进型DJS-3机试制的成功

103机全面改进型DJS-3机的试制成功。1964年初厂部下达DJS-3机试制计划,厂部以文件任命孙强南、夏纪寅为正副主持设计师。1965年3月通过鉴定,当年即生产了6台。下面只是对其改进的成果做一个简介,详情理应请孙、巫两位介绍。


其平均运算速度如按DJS-1机技术条件中规定的计算标准达2300次。利用符号位作为自动变址的特征位,而具有一定的自动变址功能。移植104机中的1/4英寸的磁带机作为外存储器,提高解题能力,例如第1台DJS-3机用户水电科学研究院在1965年11月,某学术交流会上写道“编制了利用‘磁带机外存储器’分组行主元消去法,解线性方程组,可解到100阶,并相信将会进一步提高解方程的阶”。又如用异步控制提高乘法速度(即”乘数“为零时,不求和只移位);还如为进一步提高运算速度,尽量缩短原DJS-1机中传送级数最多的逻辑电路链,最终令平均运算速度达到2300次/秒。据说异步乘法的提出者巫光弟,曾听夏纪寅介绍,他在带领一些技术员调试DJS-3机的磁带机外存储器,也是临阵于原负责该设计工作者调离一室,接手得非但很快,而且完成得很出色,真不愧是738厂内中专生的佼佼者之一!


5. 1966年2月全国48个103机 用户的技术交流会

1966年2月8—12日,北京电子学会计算机专业组在北京西郊科学会堂,召开了103机系(注:系指有基本型、提升型、全面改进型。提升型只是指磁芯存储器替代磁鼓存储器提高了运算速度,全面改进型即指DJS-3机)用户技术交流会,历时5天,圆满成功!


会议共有48个单位,86名代表参加,738厂作为协办单位,搞好会务。全国共48台103机系,除一个单位未参加(注:因该单位已将1台103机赠送给已到会中的兄弟单位了),而进口M-3机单位三机部六院八所到会,故有48个单位出席会议。738厂委派夏纪寅作为协办单位的代表,他为会议技术交流的活跃,把738厂多年来在103机、DJS-1机、DJS-3机的改进、调试、维护的经验,从电源到全机,在会上作了全面介绍的报告。报告后,夏纪寅把会上所作的全面介绍,写成“书面总结”而被编入“会议总结”所附的“文件”。会议开得活跃、热闹。最后邀请了当时的国家计委三局(三局主管全国计算机科研、工业生产的计划和科研、试制经费的分配)的戴忠经局长对到会代表做“计算机发展形势报告”并作指示。报告中有关103机的内容如下:他说:“103机是我国第一个计算机,目前数量最多,分布各地,占了计算机中最重要的一支力量。现在是要发挥103机作用的时候了,要大力研究103机怎样普及、推广、应用。让‘机器’吃饱,让计算人员都来使用计算机。103机要在技术上再作一次贡献,这个责任落到会上的单位身上了!”戴局长报告的最后部分,给夏纪寅印象最深的是:“……现在要发展晶体管计算机了,而制造103机的功绩在于培养和造就了一批熟悉计算机技术的人才,这是很有意义的。”进口M-3机的单位,因只有磁鼓存储器做内存,故向738厂提出增配2K字磁芯存储器。这说明中科院计算所和738厂,在磁芯存储器方面,已走在制造进口M-3机的白俄罗斯的一家企业之前面。

五、三个贡献,直言撝谦


简介:

三个贡献指:一是DJS-1机对我国计算机工业开创时期,造就了一批熟悉计算机技术人才的功绩;二是为以后的计算机工业产品的出厂之质量标准和生产管理,应做哪些工作和达到什么样的要求,起了一个示范作用的贡献;三是鉴于对M-3机磁鼓的坚守,才促生了容量有487万2000位的2310台G-3磁鼓,为我国第2,3两代计算机配套的主要外存储部件之贡献。


直言谦撝或直言撝谦:其中“撝”有谦逊之意,而“逊”有“谦让”、“恭顺”之意。也就是说:对以上三个贡献,738厂人应以“谦逊”的态度,在文中记述了中科院计算所在普及M-3计算机的技术知识和提高第一台103机即八一机的功能和应用水平,以及对我国计算机早期产业中,光电输入机和数字轮击打式快速打印机的专业化批量生产之产业的推动,有着重要贡献等均是分不开的。


一、DJS-1第一个贡献:对我国计算机工业开创时期的计算机技术人才的培养和造就。

DJS-1机是对当年普及我国计算机应用,在较大范围内培养我国早期计算机技术和应用人才的、能让用户维护得好,买得起,用得好的一个真正的计算机工业产品。总数达48台,其中有33台的运算速度均可达1500次或1500次以上,占总数48台的68.75%,这对早期计算机应用水平提高,起了充分的促进作用。


我国计算机事业开创期间的人才培养,是在计算机的普及尤以在DJS-1机的普及后,又通过提升计算机运算速度和解题能力,促进应用水平的提高条件下造就的。


还可从前一个“两次提升,大会交流”文中所记述的1966年2月全国48台103机系用户的技术交流大会中,当年的国家计委三局戴忠经局长的会议总结时的最后一句话“生产103机的功绩,在于培养和造就了一批熟悉计算机技术的人才,是很有意义”的结论,得出第一个贡献是一个实实在在的成果。


中科院计算所于1959年5月出版了16000册的M-3小型计算机译著,对全国普及103机技术知识,促进了不少科研部门、高等院校等单位,对103机的迫切需要,起了真正的促进作用是功不可没的贡献。


二、DJS-1机第二个贡献:为今后的计算机工业产品之生产管理和产品出厂的质量标准,应做哪些工作和达到什么样的要求,起一个示范作用的贡献。


(一)鉴于中科院计算所送来的M-3机资料,只有三个机柜、插件、磁鼓的结构设计图、插件电路图和接线图和于1959年9月送来的运控机柜内三块插件大底板、控制面板之间的接线表、布线工艺要求的资料,而在加工制造第1台103机时,仅补编了零、部、整件的加工工艺文件,在103机正样提交鉴定之前,必须按工业化生产要求,补充编制以下技术文件:


1. 编写产品技术说明书

鉴于在第二台103机调试中,尝到关键技术指标对未熟悉的科技人员之重要性,经室主任与大家讨论,认为有必要比M-3机译著更为详细和更有重点地写好它。尤其是对运控这部分,室主任认为104机有三大本详细介绍БЭСМ-Ⅱ译著供内部使用。而M-3机仅这样一本小册子,738厂理应写得要全而说理清晰,令人一看即使原不懂计算机的,也会很快进入角色。1号柜以孙强南、汤蓉文为主,果然写得十分详尽,细致全面,成为103机正样鉴定时,最出色的资料。2015年12月18日,室主任与老孙越洋通话时,还对当年编写这份103技术说明书的前前后后,感触良深!

这份103机的技术说明书,对车间103机房调机工,日后独立调试103机,是一本绝好的教材。


2.编写有特殊要求的外购元器件和自制元件的检验规范:

例如脉冲变压器用铁氧体M1000环形磁芯,要求磁性能一致,决定测试方法,编制检验规范,等等。串接二个Д1Ж,需先做一番试验,确定测试方法,才可编检验规范和怎样将两个二极管焊在一起后,套进一个塑胶套管,俨若一个元件的图纸。进位链中进位脉冲变压器,为保证进位脉冲要小于2微秒,需对脉冲变压器按特殊要求制作,并经测试符合要求后,给以一个特殊标记,防止与其他脉冲变压器混淆;延迟线经过试验,确定参数和制作工艺,写出检验测试规范。


3. 编写调机说明

由唐洪富、巫光弟、李剑英、尹述成、李登方、赖安德编写,主要供车间103机房调机工学习、使用和出厂后用户恢复机器和日常维护使用,其中包括一些检查程序和15阶矩阵算题程序。编写时间以运控柜最长,约有两个月左右。


4.编写各生产、管理部门管理所需的技术文件

为保持批量生产的正常秩序,必须具备的管理文件,有计划、生产调度、销售、供应、包装,各部门需要的,如:外购件汇总表、备附件(供用户)汇总表、零部件汇总表、包装器材汇总表,及各整件明细表、自制元件汇总表、紧固零件等标准件汇总表、原材料清单等等。


5.编写最重要的两个技术文件:“整机技术条件”(以后改称产品标准)和证明产品出厂符合质量标准的“产品证明书”

DJS-1机技术条件是一份向用户作出产品应具有的功能、性能、技术指标和出厂质量标准的承诺文件。由产品技术负责人即室主任(以后明确由产品主持设计师)拟制,科领导审核,标准化室主任检查,总工程师批准的重要文件。


DJS-1机产品证明书是工厂质检部门对每台计算机要按技术条件规定的“验收规则”和“试验方法”考核验证,符合质量标准,盖上质检部门公章,检验技术人员和质检部门主管领导签署的规范化文件,由主要技术人员拟制,室主任、科领导会审,标准化人员检查,副总工程师批准。


尤其要说明的是,DJS-1机技术条件中,“技术性能指标”这一节里,对平均运算速度的计算,参照苏联有关资料,有一个比较科学合理的计算公式。然而,在有的计算机历史著作中,竟有对改进的103机,写道达1万次的说法,看来很有必要在普遍公认比较合理的计算依据前提下,比较哪一个改进后,103机的平均运算速度是真正达到最高,才会更具说服力,因此DJS-1机的技术条件(后改称“产品标准”),可否看作对我国以后的计算机工业产品,具有示范作用的第一个计算机工业产品的“产品标准”。


(二)、必须要有一支人员稳定的调试DJS-1,能达到符合质量标准的技术队伍:

从通过鉴定投产后的实践证明,这支由1958年招进738厂的高中生,经学习一年和两年多的实践锻炼,同1962年中专毕业分配到738厂22号车间的103机房组成的调机队,均已够由738厂劳资科与三技科共同制定的从三级到八级计算机调机工等级应知应会的三级或三级以上的资格。


DJS-1机的出厂水平,基本上不需要专门组织去用户那里帮助恢复机器到正常运行状态的队伍。一般均由用户按738厂提供的调机说明,顺序操作到通过检查程序,除非遇有较难解决的技术问题,工厂才会派专业技术人员去协助解决。


三、DJS-1机的第三个贡献是对M-3机磁鼓的坚守:

坚守是指:磁鼓的鼓体、磁头支架的加工技术,鼓体的装配技术、鼓体表面磁性介质的电镀技术和磁鼓存储器机柜中磁头读出的小信号的布线技术,在没有苏联工艺资料的条件下,坚持不懈地一一攻克各种技术难关,终于不仅对34台的103机磁鼓存储器(18台103机与16台DJS-1机;八一机因各种原因弃用磁鼓存储器,故未包括在内),能长期可靠地工作;并且经坚守而积累的技术、生产、调试、使用、维护的经验,被738厂在1964年开始试制121机等晶体管计算机所需配套的大容量G-3磁鼓所继承并发扬光大,令G-3磁鼓的容量大到116k42位字,如按位计算达487万2千位,因G-3磁鼓的直径和鼓体长度分别比103机磁鼓增加1倍。如以103机磁鼓34道,每道2k计算,则有69632位,而如G-3磁鼓的鼓体直径、长度退到与103机磁鼓相同,则也有4872000÷4=1218000位,是103机磁鼓容量的17.49倍。


概而言之,没有DJS-1机对M-3机磁鼓的坚守,就没有121机等晶体管计算机中的大容量G-3磁鼓的诞生。而G-3磁鼓作为由738厂包建的贵州4292厂开工代表产品,从1966年到1981年共生产了2310台(注:除1966年先在738厂投产了60台,而在4292厂的15年内,平均每年生产150台)。 


在我国早期计算机事业中的第二、第三两代计算机的大容量外存储器,因当年连“相当于1966年IBM-2314型的29兆字节磁盘机却也长期攻关不下,(引自《概览》249页,第26行)”,2310台的G-3磁鼓对我国早期的第二、第三两代计算机中的外存储器,填补了一定的空白。在我撰写的“738厂试制121等晶体管计算机中重大决策”一文的后记中,曾对《概览》产品一览表内写明了配备G-3磁鼓的20种通用计算机做了统计,得出的台数与4292厂的产量较接近。例如100系列机中由上海计算机厂生产的131机,每台配一台G-3磁鼓,共250台131机则共配250台G-3磁鼓。又如上海计算机厂的160台TQ-16计算机,每台配2~4台G-3磁鼓,共配320台到640台G-3磁鼓,TQ-16的操作系统就放在G-3磁鼓里。


八一机中的1K字的电流重合法磁芯存储器,对我国早期计算机事业的第二、第三两代计算机的以磁芯存储器作为主存储器的发展进程,起了很大的推动作用。因此,八一机和DJS-1机为我国早期的计算机产业的内存、外存的发展,共同作出了重要的贡献,是毋庸置疑的事实。


四、八一机的第四个贡献,是对我国计算机早期产业中,光电纸带输入机和数字轮击打式快速打印机的专业化批量生产之产业的推动。


在《中国计算机工业概览》(以下简称《概览》)P291的“计算所28年来之主要科技成就”中,记述了八一机,将原使用自动发报机的慢速输入设备,以104机所用的二单位光电输入机,改进为5单位光电纸带输入机替代之,使输入速度提高到每分钟1250个数;将输出设备原为RFT-55型电传打字机,以104机中的数字轮击打式快速打印机,移植到八一机,使输出速度提高到每分钟打印650个数。然后,于1962年10月与天津红星工厂合作试制成功5~8单位光电纸带输入机和CY-113快速打印机(见《概览》P305)后,投入批量生产。


1964年红星工厂外部设备车间部分技术人员和技术工人,被派赴内蒙,组建呼和浩特电子设备厂,主要生产光电输入机和磁带机,(见《概览》P247最下面的七行)。1973年,烟台无线电六厂开始扩点生产呼和浩特电子设备厂的光电输入机,逐步发展为纸带光电输入机的专业厂。在《概览》P466中,对该厂的介绍中,记述了有6种规格、10个品种的光电输入机,占全国销售量的97%以上。天津红星工厂在《概览》P457,记述了成为有CYD-803、CYD-103、DYK-1等多种快速打印机输出设备批量生产的专业厂。

六、M-3机设计思想融通


简介:

融通即“融会贯通”指:参合多方面的道理而得到全面的透彻的“领悟”。


通过以下七个分析的道理,而得到对M-3机设计思想,较全面、较透彻的领悟,从而以“虚心学习,自有主见”这八个字,作为归纳后的总结。


1.矫枉过正之修改—对二极管逻辑门电路中限流电阻100K,比进口M-3机增至120K要大为180K之分析。

2.多此一举的增容—对触发器两管互相耦合电容,从47Pf增至75Pf的分析,结论:主要对磁鼓存储器柜有意义,而对运控机柜无实际意义。

3.不该选用之品种—对M-3机的逻辑门电路中的半导体二极管选用KBMП氧化铜整流器,是不该选用的欠妥之分析。

4.省字当头有其功—对在某些设计考虑“省”,所得到优点之分析。

5.过于为省之不同—指出对某些重要的技术数据,考虑“省”过分而与《M-3小型计算机》译著中规定,出现不同,会引出在某些情况下,令机器有工作不可靠的隐患。

6.没按要求之疏忽—指出不按译著中的某些要求的疏忽。

7.对译著中,明确的触发器之计数输入负脉冲宽度的要求,作了更进一步的深入分析,得到较透彻的领悟。

一、矫枉过正之修改—对二极管逻辑门电路中限流电阻100K,比进口M-3机增至120K要大为180K之分析

进口M-3机,只增加到120K,现在看来M-3机设计者,考虑到既然改用了KBMП-2-20,则可排除反流增大的因素,只要考虑KBMП-2-20的正向电阻是KBMП-2-7的3倍,可能会使低电平比原KBMП-2-7要抬高不少,于是以增加20K为120K,减少正向电流,维持低电平基本与KBMП-2-7(假定排除与门的其它高电平输入端向低电平输入端流过去的反向电流这个因素)所抬高的程度相当。据此,我反思作为当年的室主任,应该在决定弃用KBMП-2-20,改以两个Д1Ж锗二极管串接时,焊装几个插件上机,请夏纪寅观察。与他于1960年观察到的情况有什么不同?因两个Д1Ж串接的正向电阻远比KBMП-2-20的正向电阻小一个数量级。


第3台103机用户是铁道科学院与八一机一样,也改用进口的Д2Ж,当年访问用户时,铁科院对限流电阻100K,没有任何反应。即使改用两个Д1Ж串接,毛估一下增加到110K,也许已可以满足低电平不至于抬太高。因此增大到180K是一个增大阻值过度“矫枉过正”之修改。


二、多此一举的增容—对运控机柜中触发器两管互相耦合电容,从47P增至75P的分析

在第2台103机调试中,已证明在运算器某些状态翻转不正常的触发器中某处(例如电子管“阳极”与“地”之间)并接小电容或将产生触发器输入负脉冲的源头——主脉冲宽度从7微秒改窄到3微秒以下,两者均能令原状态翻转不正常变为工作正常。后者已通过将主脉冲宽度从7微秒改窄到3微秒以下,确保了触发器的输入(指电子管栅极处)负脉冲宽度完全符合M-3机译著中的1.5~3微秒之要求,理应令所有不正常的触发器变为全部正常;前者的挂接小电容只是起到了能适应宽度较宽的触发器之输入负脉冲而已。” 两者是异曲同工之计,因此增加到75p,对运控机柜无实际意义。纯属“多此一举的增容”。


对此我曾与孙强南电话交换过多次,看法是一致的。还曾于2015年下半年,我曾与尚在深圳的汤蓉文通话几次,因她于1960年2月调离738厂到核工业部,曾到第7台103机用户的中科院原子能研究所,指导协助调试103机,2个月就顺利完成任务。据她说:情况与738厂第二台103机相同,主脉冲在3维秒或以下,运控工作十分稳定。


在738厂出厂的35台103机中,正样鉴定后的16台DJS-1机中的磁鼓存储器的标志脉冲计数器,因计数器中的触发器的47p电容已增至75p,而工作绝对可靠,不会再出现一或二天内,偶尔有一次计数不正常。而在1960年底前出厂的19台103机中,除第1台103机的八一机因种种原因弃用磁鼓存储器。尚有18台103机除部分自配磁芯存储器外的103机用户,最迟也会在1962年4月参加国家科委召开的103机专题会时,得知触发器电容增至75p,也会回单位自己更换之。即使他们在1962年4月前,只要在运控尚能正常运行下,对磁鼓柜标志脉冲计数器,偶尔一二天内出现一次计数不正常,也感觉不出来。分析如下:

磁鼓存储器的读/写,先由运控柜向它送去要读/写的地址。当磁鼓柜的标志磁鼓地址的标志脉冲计数器标志的地址,与运控送来的地址相一致时,一个地址符合电路立即向磁鼓发出一个读/写命令,完成一次读/写操作。如有一或二天内出现一次计数不正常,而错过一次读/写操作,那么当磁鼓转到下一圈,也必会产生读/写命令,完成读/写操作。磁鼓转速3000转/分转,即转一圈为20毫秒,对于人的感觉,是觉察不到的(除非很注意,标志脉冲计数器的一排氖灯闪烁偶尔不正常一次),还认为工作正常。当然改到75p可以做到万无一失。


触发器中的47p改75p,是为了产生于标志磁道的标志磁鼓地址的计数脉冲宽度较宽,做不到像运控柜可以修改主脉冲发生器的主脉冲宽度窄至3微秒以下。所以结论是:75p只是为了磁鼓机柜的需要,不是运控机柜的需要。


三、不该选用之品种—对M-3机的逻辑门电路中的半导体二极管,选用氧化铜整流器,认为不该选用而欠妥之分析

从“整顿设计,同享成功”的记述全文中,已得出KBMП氧化铜整流器的反响特性属软特性,即当每片所加的反压超过6伏时,不是很干脆显示出不能使用,而是反向电流随时间推移,缓慢地增大。这在用于非数字电路中,仅作为将交流整流出直流的场合里,例如南京734厂,将其用于长途载波电话中的振铃电路中的“桥式整流器”,用整流出正向的直流作为振铃声时,当反向电流电流增大时,会使正向电流减小,令振铃声变轻,很快被觉察需立即更换之。但在计算机的数字电路中,反向电流不增加到超过规定的阈值,人们是觉察不到的。换句话说,在数字电路中,应选用开关二极管,即一当超过规定的耐反压值,均会失效而不工作。所以不仅是应选20片还是选7片的KBMП整流器问题,而是根本不应选用它的错误。何况其分布电容片数越多就越大,很不利于运算速度的提高。换句话说,它与其它数字电路很不相配(或匹配)。正因为它的反向软特性,被拖延很久,才发现是影响103机可靠运行的最大问题。


在1961年整顿M-3机电路设计质量阶段,对KBMП-2-7虽已得出系选型出错而应改为KBMП-2-20的结论,但还是改为由两个耐反压100伏的Д1Ж串接,不仅令安全量有80伏,安全系数为66.6%,其实还有以下两点考虑:其一,生产KBMП-2-7过程中,已对按每片反向特性较一致经测配七片一组,已深感耗费工时太大,要改制KBMП-2-20其所耗工时更大,故放弃自制;其二,氧化铜整流器是半导体二极管中最原始的产品,确与其它电路太不相配。当年负责八一机调试的张梓昌先生,在因请上海某厂试制KBMП-2-7质量不符要求而改用耐反压150伏的Д2Ж时,曾也有对KBMП-2-7与其他电路不相匹配之看法。


四、省字当头有其功

周恩来总理曾在建国初期,对引进技术提出“引进、消化、吸收、创新”的八字方针。738厂因为种种原因,从1958年9月只得仍按1957年9月28日计算所送来的M-3计算机原图进入依靠自身力量独立仿制M-3机的艰辛而不平坦的历程,做到了对M-3机的消化后之理解,理解后之吸收,吸收后的创新。对于理解738厂认为只有首先从着眼于对M-3机设计思想的理解,才能对M-3全机中各种设计考虑,有一个全面而深入的认知,才能分清哪些值得后人继承并发扬光大?哪些是引以为戒的教训,而不应再犯或予以改进后吸收之!


738厂人对M-3机的设计思想,经归纳综合,得出一个“在‘省’字上,下足功夫”。因为它是一个普及应用推广的小型计算机,售价必须低廉,让用户买得起,容易维护、好用、占地面积小。


综观M-3机,其省字不仅表现在逻辑门各级间,需由三极管电路驱动下一级,在104机是用反相器,电位无任何偏移,但极性必改变:低变高,高变低即正方波变成负方波。故下级门,如还要求逻辑条件为正方波,那么必须再增加一级三极管反相器,大机器费点器材,也许允许,但小型机为节省器材,不可照办。于是采用不改变相位的阴极跟随器(简称阴跟),阴跟电路结构本身:优点是级延迟很小(注:反相器级延迟大),缺点是高电位降低,低电位抬高,即电位发生偏移。为此M-3将高低电位落差设计比БЭСМ-ⅱ的70伏要大出70%,为120伏,即允许经若干级传递,电位偏移程度仍能令最终级反相器能输出还正常。简易之,120伏的落差,其允许偏移程度不致引起逻辑功能被破坏的容限,有足够的区间。并体现在以下四个设计上的考虑。


各种直流电压,采用400周变频机组输入的400周交流电,不仅减小电源变压器体积,还大大改善了整流滤波后的波纹因素。中科院计算所于1965年5月试制成功的109乙晶体管计算机,738厂于1964年试制121晶体管计算机,均采用了400周变频机组。


M-3机是一个包括1位符号位的31位定点计算机,省下104机原型БЭСМ-Ⅱ浮点机中的6位阶码的器件,但正如曾兼任计算所计算数学研究室主任、北京大学数学力学系徐献瑜教授的一句名言,“DJS-1机的定点机是更有利于锻炼、提升计算数学人员的专业水平。


M-3机的控制方式不采用БЭСМ-Ⅱ的同步方式,而采用异步控制方式,可按不同指令实际需要的执行时间,由单稳态电路产生一定宽度之时序电位信号,DJS-1机的全面改进型DJS-3机,就利用异步控制实现乘法时,当乘数为零“不求和只移位”时,只产生移位电位信号,以求提高乘法的平均速度。


M-3机对内存的考虑,暂先从“省”字出发,不采用选址译码耗用较多器件的磁芯存储器,而选用技术很成熟的磁鼓存储器。738厂DJS-1的三个贡献中第三个贡献所述:正因为738厂对M-3机磁鼓的坚守,不仅能让18台103机和16台DJS-1机中的磁鼓存储器(注:八一机因弃用磁鼓,改以磁芯存储器为内存)均能长期可靠稳定工作,而且为我国早期计算机事业中,第二、第三两代计算机中提供了两千余台有487万位大容量的G-3磁鼓,也是738厂在试制121等晶体管计算机,对M-3机磁鼓的技术和经验的继承并发扬光大,而产生的成果。


五、过于为省之不同

下面再对M-3机在两个为“省“的设计考虑所产生引以为戒的情况。


738厂收到的M-3机资料中的高低电平的落差,比苏联科学院控制机与控制系统实验室的M-3机之高低电平的落差100-105伏还要大为120伏。而104机用耐反压为100伏的Д1Ж二极管作为逻辑门的二极管,因其高低电平的落差仅70伏,其安全余量为30伏,安全系数为30/70=42.85%。但八一机在当年从苏联进口耐反压150伏的Д2Ж,其安全余量同样是30伏,但安全系数只有30/120=25%,这可能是导致八一机于1959年8月投入正式运行时,机器时好时坏,连续运行时间,才接近八小时(引自《溯源中国计算机》289页)的重要原因之一。


M-3机中为了“省”,还把包括触发器电子管阳极电阻的误差等级比БЭСМ-Ⅱ的1级±5%还低,为2级±10%,而且还是阻值稳定性远比104机中的金属膜电阻差的碳膜电阻。因此逻辑门电路不同输入,如正处当触发器阳极电阻误差在正和负两种极端情况时,落差还可比120伏甚至大至130伏以上,安全系数更低。这恐怕也是八一机投入正式运行时,连续稳定运行时间近8小时的另一个重要原因。


六、没按要求之疏忽

M-3机中为“省”,还令738厂人头痛的设计考虑,是对运控中触发器在计数状态下,计数负脉冲同时向两边输入而产生两边电子管过渡过程的竞态冒险,未予以足够的重视,没有按苏联科学院控制机与控制实验室,在《M-3小型电子计算机》译著中提出“触发器的两个管子特性应对称”的技术要求,而在图纸上,做出如БЭСМ-Ⅱ那样挑选两个管子的特性较一致的配对组装。两个电子管的阳极电阻又如上面五中那么差的误差等级和阻值稳定性。这些情况,在国内有的单位研制晶体管计算机均相应吸取其教训,作了很大的改进。15所的维持阻塞触发器,首先将向两边同时输入计数负脉冲,改为根据触发器处于“0”还是“1”,只向某一边,输入计数脉冲,这就可以不要求对两边的晶体管的特性非要一致对称配对;第二,对输入的计数脉冲宽度,其要求也不必过严。如15所的“维持阻塞触发器”,当向某一边输入计数正脉冲时,同一个高电平相与输出计数负脉冲期间,以一个维持电平,令这个与正脉冲相与的高电平,不会任意提前消失,确保输出的计数负脉冲的宽度很完整。令原导通的晶体管转向截止后,使另一边的晶体管从截止彻底转向导通。这就免去电子管计算机的触发器,计数负脉冲同时向两边输入,而产生两边过渡过程的竞态冒险的情况。


七、对《M-3小型电子计算机》译著中明确的计数输入负脉冲宽度的技术要求,作出了进一步的深入分析

738厂三科电子一室孙强南,在几十年后与钱基广讨论103机触发器状态翻转如何更可靠的过程中,他提出一个计数输入负脉冲的宽度与触发器两个管子的状态翻转时间相联系起来的分析如下:“计数输入的负脉冲之宽度,应大于一个管子的状态翻转所需的时间,而又要小于两个管子状态翻转所需的时间。如果大于两个管子状态翻转的时间,又将其翻了回来(注:对“又将其翻了回来”这句话说得更直白即:“就可能将原从截止状态下的管子已翻转到导通状态又返回到截止状态”),造成两个管子均处于截止状态。”这个分析,足可说明黄孝康所进行的触发器状态翻转的可靠性试验中,出现两个管子同时处于截止状态的瞬间现象,是由于输入的计数负脉冲宽度,已大于两个管子翻转状态所需时间。孙兄之所以会对我说了这个分析,是因为我电话中对他说:“我曾几次问夏纪宣、王桂海,黄的试验,其输入的计数负脉冲宽度究竟多大?但始终未回答我”。于是在孙兄就提出以上的分析后,我又补充提出“这个大于、小于的数据,宜建筑在两个管子特性的对称之基础上,才有意义”,孙兄表示同意。以上是一次对《M-3机译著的进一步之深入分析》。


通过以上七个深入分析,可归纳出以下的总结。


总结:

通过负责独立仿制M-3机之成功的历练,令我在负责121机试制的开始,就总结出必须以“虚心学习,自有主见”这八个字,指导121机的主持设计师的工作。只有以虚心学习的态度,真正消化理解吃透任何单位的科研成果和国外的先进技术,才谈得上有正确的“取舍”之“自有主见”。而也只能说,在有了正确的“自有主见”,才能证明“虚心学习”到了家。因此,“虚心学习”和“自有主见”是一对互为因果的辩证关系。


钱基广照片

钱基广


1934年2月生于上海,籍贯浙江宁波,九三学社成员。

1955年7月毕业于上海交通大学电信工程系(本科)电话电报专业。1959年被任命为工程师,1980年我国恢复技术职称评定工作,被评为部属企业中第一批高级工程师,1989年被评为浙江省第一批教授级(或称研究员级)高级工程师。

从1957年9月28日,与中科院计算所负责仿制M-3(苏联)小型电子管计算机的八室主任莫根生,同去北京广播器材厂,取回M-3机的基本设计图为起点,到2007年9月,侨居澳大利亚悉尼为止,有着50年的计算机工作的生涯。

1957年至1965年在北京有线电厂(即738厂),负责计算机整机和内存的技术工作;1966年至1980年在贵州南丰机械厂(即830厂)从事计算机具体设计和调试计算机的技术工作;从1980年9月到1994年2月在杭州退休,在杭州4509厂(杭州磁记录设备厂)和中国磁记录设备公司(简称中磁公司),负责磁盘机技术和计算机应用(有9年半)的研发之技术工作经历。退休后,继续从事IMS(信息管理系统)的研究、讲学、推广、咨询、顾问等工作13年半,直至2007年9月侨居澳洲为止。

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