复现中国第一台通用电子数字计算机——“103”计算机

Posted 2022-12-01 包云岗

“难以计算的贡献” 访谈 | 高兰长：走进彩色时代的103机

1958年8月，中国第一台电子计算机103机在中科院计算所研制成功。103机(系列)一共生产了49台，但是伴随着中国经济的高速发展，这些珍贵的老机器基本都被当做废品丢弃了，如今仅有一台1964年生产的103机仍然完整地保存在山东曲阜师范大学。

2020年11月18日，中国计算机学会CCF历史记忆工作小组，前往曲阜师范大学调研这件珍贵的文物。我们见到了彩色的103机，见到了宝贵的设计原理图，也见到了守护这台103机达半个世纪的高兰长老师。以下是当时的微博记录：

2020年11月18日赴曲阜师范大学瞻仰103机

瞻仰103机时，我也在想该为103机做些什么？忽然想到可以用现代技术复现103机。后来和国科大同学们交流时，他们都觉得很有意义。国科大2018级本科生徐泽凡同学自告奋勇，主动揭榜挂帅，以复现103机作为自己的毕业设计课题。

然而，复现过程并非一帆风顺，要把103机整个逻辑放到一颗芯片中还有不少挑战，现在还在紧张地准备中。我们也担心毕业答辩时芯片不一定能及时返回，预计到时只能先用FPGA版本演示103机工作，然后再替换为芯片。春节后，还要启动103机的3D数字建模工作，为3D打印103机做准备。

希望到时能邀请高兰长老师指导我们在复现的103机上编写当年的程序，运行当年的程序。以此向老一辈中国计算机事业开拓者致敬！

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毕设题目：使用现代技术复现中国第一台通用电子数字计算机——“103”计算机

毕设完成人：徐泽凡，中国科学院大学计算机学院2018级本科生

毕设指导老师：包云岗、高林

毕设简述：1958年，中国第一台通用电子计算机“103”计算机研制成功；六十余年后，我们希望按照现代的芯片设计流程，尽可能重建103机原始架构和逻辑设计，将整个系统集成到一颗FPGA或ASIC芯片上。

为此，我们用硬件描述语言抽象103机的电子管逻辑电路，用SRAM代替磁鼓存储器，用与现代设备兼容的IO部件代替纸带输入输出装置。为了能够像 50 年前那样操作这台机器，我们还重建了103机的控制面板。

复现过程并非一帆风顺，我们遇到了历史资料难以寻觅、电子管逻辑电路和晶体管集成电路的时序特性不同、103机IO机制与同批流片的现代处理器不兼容等一些列挑战。

这一工作让我们了解了早期电子计算机的设计思路，能够对当下计算机设计产生一定的启发；能够让更多的人了解中国计算机事业的起点和创业者们，弘扬爱国主义精神。这项工作亦是对中国计算机学会成立60周年的纪念和对中国计算机行业前辈的致敬。