电子计算机技术经验交流会议（748会议）——
“总体运控组技术总结”（第10组）
编者按
：
经国务院、中央军委批准，中国科学院、第四机械工业部、国防科委于
1974
年
9
月
2
日至
18
日，在北京联合召开了“电子计算机技术经验交流会”（
748
会议）。会议包括
总体运控组等
10
个专业组，
目前各组总结已经全部发出
。
★★
★
一、总体运控组的技术经验交流：
参加总体运控组技术经验交流的共
98
个单位、
118
名代表，近
100
名列席代表参加了活动。向会议推荐的文章
47
篇，在分组活动中报告的共
19
篇。
分组技术交流的重点是计算机的系统设计、计算机的可靠性以及计算机的电路技术，还组织了专题讨论会和座谈会。代表参观了电子计算机的实物展览和国内外文献资料展览，代表们了解国内计算机的系统设计和工程技术的水平，交流了经验和教训，探讨了今后的总体运控工作应该怎样搞，对回去开展工作有所启发、有所推动。
1968
年，我国自行设计和制造的第一台大型通用晶体管计算机诞生了，
1973
年，我国自行设计和制造的每秒运算百万次的大型集成电路计算机诞生了，标志着我国计算技术的发展达到一个新的水平；我国第一台小型多用途计算机研制成功，为推广普及计算机的应用提供了良好的条件。代表们看到采用新技术的更大型的计算机也已经在着手研制，不久也将投入服务。
这次分组活动还存在不少问题，如对当前受到广泛注意的小型计算机的经验注意不够，技术资料的准备也有缺陷。由于代表人数较多，没能做到及时反映和解决大家提出的好建议，好意见。
二、重点研究的问题和我们的看法
（一）关于计算机的系统设计
我国计算机系统设计技术发展得很快，系统设计的进展突出表现在
150
、
655
这两台计算机上，经这两台机器总结系统设计方面的经验和教训是很重要的：
1
，开始初步确立了以主存为中心的系统设计体制，打破以中央处理机为中心的框框，这种新体制可以更充分地发挥中央处理机和各种外围设备高度并行工作的能力，使计算机的每一个组成部分能充分发挥作用。
2
，存储器按模
4
工作，由主存控制器来控制存储器的交叉访问，用来解决主存储器速度慢满足不了运算器操作速度的矛盾。做到了运控器的速度和主存储器的取数达到匹配。例如用
2uS
存取周期的主存，若按模
4
工作，取数时间在理想情况下可缩短为
0
，
5uS
比常规方法提高了
4
倍，当然由于存在排队和等待问题实际指标达不到理想的程度。
3
，采用了先行控制技术，在中央控制器部分实现了先行取指令和先行取数，为高速运算器的快速操作准备好条件。
4
，采用高速算法来提高运算器的操作速度，例如采用了
12
位一乘的多位乘法方案，跳
"0""1"
的快速除法方案和一次移多数位的方法，来解决影响运算速度最利害的乘除法问题。
5
，开始采用了交换器技术，随着主机速度的提高，外部设备工作时间占整个机器工作时间中的比例愈来愈大，充分地利用外部设备工作时间已成为提高机器效能的一个重要方面，由于采用了交换器就解决了外部设备和主机之间，以及外部设备和外部设备之间的同时工作问题。
6
，在运算器中设置了
4
个中间结果寄存器，用它来存放运算过程中的中间结果，以减少访问主存储器的次数，因此也加快了运算速度。
7
，比较完善的中断系统，由于在机器中设置了程序状态寄存器，以及在主存储器中设置了界地址的保护系统，这就给多道程序的执行创造了条件，允许多道程序执行，就可以发挥机器的效率，使主机一直处于运行状态。
8
，采用磁盘大容量快速外存储器，作为主存储器的后盾，这样大大
地
增强了机器的解题能力和充分发挥机器的效率。
这两台机器在系统设计方面的不足之处，例如：
①系统设计为保证可靠性方面的设计考虑较少，系统的故障监视能力很弱，监视设备简单，缺乏故障出现后系统自行调配再组织的能力，也没有重试功能，由于故障监视和系统处置能力差，因此即使是局部的故障都将影响机器正常工作。
②缺乏大型机应具备的故障自动诊断系统，随着系统愈复杂愈庞大，故障的检测和维修也就愈复杂愈困难，如果能设置由简到繁的诊断系统，用来增强自动排除故障的能力，势必会使机器效能有很大的提高，缩短维修时间，节省大量的人力和机器时间。
通过这次技术经验交流可以看出在中大型计算机的系统设计方面比起
655
、
150
这两台计算机又有了新的发展，现以
151
机、
013
机、
200
系列机和华东所研制的大型计算机为例来说明：
计算机系统各部件：
1
，运算控制器
①多通用寄存器的应用。多通用寄存器可以看作是程序可以编址的寄存器存储器，由高速固体组件组成，可以用它来存放操作数，以获得加速运算操作的速度，减少取数存数的时间，实现寄存器
——
寄存器型指令，大大提高中央处理机内部的操作速度，减少诊问主存的次数。通用寄存器的应用给程序的执行也提供很大的灵活性，在程序执行过程中可以利用通用寄存器来实现地址运算、变址、用作累加器
的
堆栈指点器等。此外有了多通用寄存器还可以优化程序、改善流水线的功能等。
②采用各种高速的算法。如多位一乘的乘法，叠代除法。设置一些快速部件，如乘法器、除法器、移位器等。在运算器中还考虑采用多功能部件并行操作，例如在有的机器中就考虑了有加法器、移位器、乘法器，除法器，浮点运算器，并实现平行操作。
③先行控制技术更趋完善。主要表现在对先行控制技术中的几个难点，如指令转移问题，相关性问题的处理方面，以保证指令流和数据流的畅通。此外又有考虑采用程序系统（软件）和硬件结合的方法来克服流水线的障碍，这些都说明对先行控制技术的研究更趋深入。
2
，存储体制
①采用高速小容量存储器来作为指令和数据的缓冲存储器，利用缓冲调度的方法减轻对存储器的压力，使从存储体系上供给运控执行部件的指令流和数据流比较稳定。
②开始对虚
拟
存储器的尝试，虚似存储器的思想是一个在系统设计中应受到重视的问题。采用虚拟存储体制可以给系统提供一个足够大的存储空间，使用户在使用计算机时，用不着考虑他的程序在机器中的存储空间分配，总可以认为存储空间是足够用的。采用虚似存储器的概念，也可以使有限的主存储器的空间获得更充分的利用。但由于我国磁盘技术仍是初始阶段，磁盘的速度和容量均有待提高，因此采用虚似存储器技术的效果如何要通过实践证实，当前只能说是一种初步尝试。
③存储保护措施逐步完善，当计算机系统采用多道程序运行时，或当中央处理机与外部设备并行工作共同使用主存储器时，存储器的数据保护问题显得十分重要。目前除了采用上下界地址浮动和保护技术外，又有了多重界地址浮动和保护、页面保护和环形保护等新的技术措施。此外还有利用控制读写过程，实现开关保护等多重保护措施。
3
，外部控制技术
当前在解决外部设备与主机高度并行工作方面，除了采用交换器技术外也有的采用输入输出处理机技术以及通道技术。输入输出处理机能单独工作，并具有简单的控制功能，因此减轻了中央处理机对外部设备进行控制的要求，这样不仅实现了高度并行操作，而且可使中央处理机的工作单一化，对操作系统的设计带来了很大的方便。通道和交换器都是用来实现外部设备和主机并行工作的能力，其控制功能不如输入输出处理机，而通道技术在接口灵活性方面比交换器又为优越。
4，计算机系统的总体
①通用系列机的设计思想
关于为什么要搞系列机以及如何才能搞成一个系列机，这在大会第一阶段已有了专门报告，不再重复。我们总结了系列机在系统设计面的一些考虑。系列机应保证各挡机器在程序软件的使用上具有完全的兼容性。为了保证兼容性，系列机的设计在存储空间的分配与使用问题、信息格式问题、指令系统问题、中断和输入输出结构格式等方面各挡机器都应具有共性。为了满足科学计算、实时控制和数据处理三大用途，系列机在设计中也都
予
以考虑。系列机在设计上考虑了适合于数据处理方面要求的措施，如设置了可变字长的数据格式、十进制数运算指令，字符行的处理及符号处理等。系列机的设计思想反映了我国计算机用户、生产和研制等各方面的要求。但是一个系列是满足不了全国多方面的要求，不仅要有大机器系列，也应该有小机器系列，可以有多个系列来满
足不同的要求，还需要根据特殊的要求研制具有专门特点的计算机系列。
在分组交流中，不仅有
200
系列设计方案介绍，也介绍了
151
机
在系列化方面的考虑，还应注意部件和接口的标准化，结构方面的模块化，否则系列化设计的优点就不能充分发挥出来。
②双工操作和多处理机工作
当前我国正在研制的几台中大型计算机中，都考虑了组成双机以实现双工操作。还有些机器如
151
机，华东所的大型计算机，不仅考虑组成双机，还考虑采取多处理机的结构方式，这是我们在系统设计方面的一个进步。采用双机系统可以大大提高计算机系统的运行可靠性，一旦出现故障就可以进行双机切换，或者进行系统的再组合，保证系统能够继续运转。此外双机同时工作，也可以提高整个系统的速度，增加了它们的解题能力。
③可靠性、可用性和可维性的设计
这三性是计算机系统的一项非常重要的指标，是提高计算机系统的可靠性，解题效率以及简易维修方法的有力措施。在当前设计的几台计算机中，普遍注意在设计中采取措施来增强这三性。例如在主存中，已普遍考虑设置了纠错码的措施。以往计算机在存储器方面的错误，
80
％是一位错误，即一位冒
"0"
或冒
"1"
。当采用纠错码后可以纠正一位错，发现两位错，这就大大
地
改善了存储器的工作可靠性。又如在长线以及重要部件之间的信号传送通路上，采用奇偶校验，在加法器、计数器，移位器等执行部件上采用了奇偶预测等检测手段，
如果是属于偶然性错误，可以通过指令复执或重算的手段来加以消除，如果是属于固定性故障，则可通过中断处理，以便对故障进行诊断定位，并采取切换或者再组合的措施避免因故障造成系统停机。通过故障定位就便于迅速排除。
④采用了微程序设计技术
微程序设计可用来简化计算机控制系统的设计，把大量的组合逻辑改变为存贮逻辑。这样不仅使控制操作更加直观避免错误，而且也便于调整维修和故障诊断，这是值得引起重视的一种系统设计技术。
在中大型机器的系统设计方面存在的问题：
①一些使用大型机的用户，已提出要求提供每秒千万次数量级以上的计算机，而我们目前还缺乏完整
地
设计这样一种机器的方案或措施。又如计算机网络已提到日程上来，但是计算机如何连结成网，在系统设计中要考虑
哪
些问题，要什么设备，我国数据通讯线路的质量，如何根据我国情况研制通讯设备，也都是悬而未决。
②外部设备和器件基础比较薄弱
我国外部设备的落后状况已严重影响到计算机系统设计技术的发展。例如由于磁盘大容量存贮器当前情况，就不适应搞虚似存储器技术的要求。由于磁带的可靠性和互换性没有很好的解决，影响了文件管理，数据库等使用方式，而这些都是程序系统技术和系统设计中很重要的一个方面。由于缺乏终端设备，如终端打印设备，键盘显示器等就不能实现大型机的分时使用，而大型计算机采用分时系统的工作方式是充分发挥机器效率，一机多用，普及推广使用计算机的一项很重要的措施。由于外存储器和输入输出设备的可靠性差，速度慢的现状，使系统设计中的这个瓶子口问题一直得不到解决，这样严重阻碍了主机效率的发挥，一台大型计算机的高速庞大的计算能力不能发挥，这将是一个很大的浪费。又如集成电路的品种、集成度和可靠性也满足不了整机的要求这也影响了系统设计中对新技术的采用，如超高速缓冲存储器技术，
RAS
技术，微程序设计技术等。
③缺少必需的统计资料和数据
当前在系统设计方面的方案讨论过程中，缺乏统计数据来作为论证的依据，无法断定可采用的方案是否最佳，对各项新技术的效果如何心中无数。应该大声疾呼要重视统计资料或数据的积累，不仅是设计部门的工作，也是应用部门的一项重要工作。此外还应重视计算机仿真技术的发展，重视利用计算机来协助系统设计中的论证工作，要开展系统模拟和部件模拟的研究工作，要开展自动化设计工作，减轻设计人员的大量繁锁的设计工作，有些单位已作出了一些成绩，但总的来说却是很薄弱的。
④程序系统和硬件结合
系统设计怎样适应程序系统的要求，以使整个计算机系统能够真正发挥它的效能。由于目前从事系统硬件设计和程序系统（软件）设计的人员彼此间的专业了解很不够，这样在配合中，就不容易抓住问题要害，缺少共同语言，甚至相互脱节。这种情况若不及时引起注意，将无法使我们设计的计算机系统做到高效。
⑤基础研究和理论研究
要重视计算机系统设计的创新，重视基础研究和理论研究工作。例如大型机的系统设计是否有规律可循，其发展的规律是什么？第四代计算机的概念应包括哪几方面，在系统设计方面要体现哪些特点。这些问题都是从事系统设计工作的人员难以回答的问题，这就要求我们加强研究工作，注意以往设计经验和使用经验的积累。
小型计算机的情况：
小型计算机的研制生产工作，从我国计算技术的研究工作开始，就有单位从事研制和生产。这些机器在石油、化工、电力、交通等工业控制和工业数据处理方面，以及在飞机、舰艇、火炮等武器自动控制方面已有应用。但是以往大都设计成专用机，由一个单位做一台机器来满足一个特定要求。因此许多机器是针对某一个用途试制，不作批量生产安排。这样从设计试制来说，由于缺乏经验，方案的可行性，以及设备的可靠性，往往会出现问题。从工厂来说，费力大，耗费人员多，工装设备不能保证，很难保证质量。取得的经验，由于没有批量任务，也只好停产。由四机部
DJS -100
系列机联合设计组，以通用的、灵活的、可扩展的系统结构，满足不同用户的要求研制的系列机，这在一定程度上解决了以往在专用机上所不能解决的产品品种多、数量少、研制周期长的缺陷。可以说
DJS -130
多用小型计算机的出现，是我国计算技术事业获得重大发展的一个标志。
多用途小
型
计算机便于推广使用，从设计方案开始就注意降低成本，提高可靠性和尽可能做到小型化。在
系统设计方面的另一个特点，是大量吸取在中大型计算机中一些先进的系统设计思想，如微程序设计技术、通道连接技术、存储模块结构及存储保护手段、通用寄存器技术、堆栈技术、中断技术，多道程序执行等。采用这些先进的设计思想，使有限的设备让系统具备最大的处理能力。
多用途小型计算机还需要注意以下问题：
1
，系列化的工作：由于小
型
计算机的用途广泛，因此决不是用一种多用途小计算机就能包含的，需要研制和生产一套或几套系列化的产品，这样从设计开始就应注意系列化的工作。希望
100
系列机要加强在系列化方面的工作。
2
．加强系统的配套工作：多用途小
型
计算机的通用灵活的功能。只有在具备连接各种不同类型和不同工作方式的外围电路和外围设备时，才能体现出来。因此要加强适应于不同用途的各外围接口电路和控制设备的研制工作，并着手考虑这方面的序列化和标准化问题。如模／数、数／模转换电路和设备、各种不同类型的检测设备、各种不同方式的通讯接口等。要加强与多用途小
型
计算机配套的小型外部设备的试制工作，目前小磁带机、可卸单片磁盘机还是空白，控制台打字机、键盘显示器还只有样品，其他小型笔绘仪、宽行打印机、卡片读出与穿孔机、小型纸带读出和穿孔机的工作都很薄弱。
3
，要加强多用途小
型
计算机的程序系统研究工作：为了适应多方面的要求，就需要配备一个完善的程序系统，机器本身需要有语言程序、汇编程序、编辑程序、编译程序和各种实用程序，也需要有操作系统，还需要设计适应于不同用途的各方面应用程序，如通讯执行程序、实时执行程序等。所以小
型
计算机的程序系统的品种很多，工作量很大，需要许多人来从事这方面的工作。可是这个问题还未引起人们的重视，如果小
型
计算机的程序系统工作不很快的抓起来，即便主机和外围设备都很好，也不能发挥机器的作用，也谈不上推广和使用。
（二）关于计算机的可靠性
1
，可靠性工作的意义
近几年来，我国各计算机的研究和生产单位对计算机的可靠性都给予很大的重视，国产计算机的可靠性水平有很大
地
提高。但是目前国产计算机的可靠性水平还远远满足不了国防建设和国民经济各部门的使用要求。可靠性工作搞得好不好对缩短计算机的研制生产周期，提高计算机的使用效率，有很大的关系。例如，华东所研制的
655
机，由于采用早期的固体电路和发层印制板，也由于对工程设计中的一些问题缺乏经验，注意得不够，在生产中，如对磁芯板的穿线质量没有掌握好，使
655
机的调机时间，从19
69
年
5
月到19
73
年
3
月，历时三年零十个月。
150
机为了解决固体电路的早期失效问题，花费了一年的时间。由此可见，可靠性工作没有掌握好，势必延长了试制时间，耗费大量的人力和物力。当然参加
655
机、
150
机调试的同志们，为解决这些问题克服了不少困难，积累了丰富的经验，这两台机器当前都能稳定工作几十个小时。在
"655
机技术总结
"
和
"150
机可靠性的一些问题
"
这两篇文章中，全面的总结了。上海无线电十三厂建厂投产在短短的几年中，比较重视搞好可靠性工作，仅就
TQ -11
、
TQ -16
、
TQ -5
和
TQ -6
这四种型号的固体组件计算机产品，总共生产了
41
台，交机时均要求机器能稳定工作
50
小时以上。这四种计算机如
TQ -5
的组件量是3万、
TQ -6
的组件量是6万，都是比较大型的计算机。
又如
150
机在19
74
年
1
月至
4
月有一个运行统计，其运行时间占全部时间的
65%~75%
。其余是维修和故障时间。如果它的运行使用率达到
95%
，则相当于多出一台
DJS -8
型（即
320
机）计算机的处理能力。通过这些例子，使我们看到计算机可靠性的重要性，以及宣传搞好计算机可靠性工作的重要意义。
2，注意可靠性数据的积累和可靠性问题的分析工作
可靠性数据与分析
是可靠性工作的关键。例如通过前一阶段的整机和模型试验，得出目前用于整机的固体组件其失效率约为
5x10
-7
／器件小时，多属印制板金属化孔的失效率约为（
1~3)x10
-7
／孔小时。当前如果我们要研制一台由10万组件组成的计算机系统，这两个数据都不够高，需要继续做工作，否则整机的可靠性就得不到保证。
可靠性指标的预测是一个需要研究的理论性较强的问题，也需要通过对各种部件实验和模型运行来积累数据协助分析。要
把计算机的可靠性指标分配到各个环节，如
151
机（双机多部件系统）的连续无故障运行时间为
1500
小时，则要求单机平均无故障时间
35
到
47
小时，从这个要求出发根据国内生产的实际情况，对机器中最基本的四种元件和焊点分别提出下列可靠性指标：
基本元件的可靠性指标折算到对计算机插件和部件的要求。
只有明确每一步的质量要求，层层把关，才不致把压力压在调机工作上，以致长期调不出来或长期稳定不下来。
可靠性工作应该包括程序系统的工作，在国外，程序错误使机器可靠性指标损失很大一部分，而我们由于程序系统工作薄弱，程序故障还未引起重视，这也需要在今后发展过程中提出注意的。
（三）关于回路应用技术
半导体器件工厂和研究所的工人、科技人员生产了快速逻辑集成电路、并形成了系列产品。晶体管
——
晶体管逻辑电路的级延迟达
5~7
毫微秒，电流开关逻辑电路的级延迟达
3~4
毫微秒。整机部门利用这些器件进行了大量的试验，并组装成具有相当规模的模型机，以考验器件的性能和可靠性。经过几千小时的运行，器件的失效率约为
5x10
-7
／器件小时左右。这个结果表明我国自行生产的高速集成电路，经过适当老化筛选后，可用作研制大型高速计算机。
另一方面用高速组件组成大型快速计算机，会出现许多在中低速组件计算机中影响不大的问题，例如走线延迟，传输反射、干扰等等。这些问题不解决就会影响机器的速度和可靠性。为了探讨和解决这些问题，分组技术交流会上有三篇文章报告了他们所进行的大量工作，其中包括传输方式、阻抗匹配、干扰抑制、印制板等一系列复杂的技术问题。这些工作为研制大型快速计算机提供了有用的数据。
报告会上的另一篇文章报告了中规模集成电路计算机的初步尝试，作出了集成度为
31
个门、
175
个元件的单片集成电路，
10
个触发器的混合组装电路，以及
24x24
二极管短阵电路。使用了
90
块中规模集成电路组成的计算机，使计算机的体积减小为原来的
1/9
，重量为原来的
1/7
，功耗为原来的
1/2
。
为了普及推广和使用电子计算机，我们感到以下问题需要引起重视：
1
，中小型计算机采用的集成电路已在不少单位生产，希望
做
到产品系列化，组件封装标准化。
2
，元器件，接插件、搬键等的可靠性应该进一步提高。
3
，组件电路的集成度也应提高。
4
，计算机的生产应进行技术改造，实现自动化、半自动化，以加快生产周期和提高产品质量。摆脱手工焊接，采用印制底板或绕焊工艺。用计算机进行插件，底板的自动布线，自动检查。对印制板进行自动打孔、自动测试等。
在研制超高速大型计算机时，除了应解决中小型机器所存在的问题以外，还应解决以下问题。
1
，研制级延迟小、功耗小、集成度高及可靠性好的组件。线路级延迟为
2
毫微秒左右或更短一些。为了减少信号在连线上的延迟，组件应是中规模集成或大规模集成，应研究线路的逻辑结构
以便
适合于提高集成度。组件的失效率应为
10
﹣
8
左右。
2
，研究和解决高速传输系统中的问题，包括：
①高速信号的传输理论。
②高速信号在计算机中的传输规则。
③印制板的研制、包括大面积多层印制底板的研制及印制板介电材料的研究（要求介电常数近于
3)
。
