李应华
近日拜读了 719 造机组负责人王世业老师的回忆文章《非凡的 719》,感慨万千,心情难以平静。40 多年前的往事断断续续,历历在目,好像自己参与的一些事情就在眼前。
我 1970 年 7 月数学系毕业留校,分在 719 造机组的外部设备组,对计算机一点不懂,从零开始,边学边干,在干中学。记得当时在外部设备组的有我的老师和前辈,如曹邦伟、朱传琪、彭澄廉、鲍振东等。719 机在总体设计时,外部设备品种较多,当时有光电纸带输入机、打印机、磁鼓、磁带机等。由于经费很少(上海市科委拨款 30 万元,学校自筹 30 万元),所以使用起来精打细算,对外部设备的采购,倾向于仅买设备的机械部分,而设备控制部分包括电源等都是自己设计并在长宁拉手厂(后改名长江无线电厂)加工,以减少支出,降低成本。例如,当时只购买了上海打字机厂生产的 120 字符宽行打印机字轮机头及传动装置,东北牡丹江磁带机厂的磁带机头及传动装置,由北京内迁到贵州凯里某小三线厂生产的磁鼓等,没有包括这些设备的控制器。我曾被派到有关厂家参加了打印机和磁鼓的学习和考察。
下厂蹲点,学习打印机工作原理
上海打字机厂当时以生产打字机为主,同时也生产一种 120 字符宽行打印机,这正符合 719 机设计配置的要求。因经费拮据,经商量与协调,厂方给予理解并支持我们的造机愿望,同意把打印机字轮机头卖给复旦,并让我们派人去学习考察。大约在 1971 年上半年,我来到了位于江湾镇的上海打字机厂,每周 3 天,前后有一个多月时间,与厂里的师傅和技术员打成一片。我在车间里向工人师傅和技术员询问打印机各个零部件的作用和工作原理,在技术室一边看工程师整机自检调试,一边看图纸学习打印机控制器逻辑功能,边学边问,边听边记,为以后自主设计打印机控制器提供参考和思路。
宽行打印机的圆柱形字轮机头在工作时连续旋转,每转一圈包含了所有的 ASCII 字符,字轮表面每行有 120 个相同的反形字符,一个打印头来回移动并扫描,当需要的时候进行打印。由于机头在高速旋转,为保证打印出来的字符在一条水平线上,所以机头表面的每行字符并不在一条直线上,而是成麻花扭曲状。字轮上附带一个圆盘,上面有一圈小圆孔,每个孔对应字轮的一行字符,另有一小孔作为识别起始字符的标志,当字轮旋转时,光敏管接收透过小孔的光照来识别字符。厂方还把打印机转速、控制电源的技术指标等技术参数毫无保留的提供给我们。通过在实践中详细了解这些工作原理和技术细节,对我们后来设计打印机控制器,并进行总装调试,是大有帮助的。
曹邦伟、朱传琪等技术骨干,为设计我们的 719 机打印机控制器发挥了重要和关键作用,进行了全新的逻辑设计,仅在传动控制的电气线路方面参考了华东所 655 机配套的打印机,修改了有关参数值,使之更加稳定可靠,比如可控硅管的保护等。宽行打印机在正式使用时,打印数据的速度达到 24 行/秒,输出格式有符号 6、八进制、十进制和指令型四种,当时每个符号字用 6 个二进位表示,称为符号 6。一个单元 48 位可存放 8 个符号字。
斗转星移。上海打字机厂早就转制不存在了,当时的办公楼如今改造成了文治公寓(见插图照片)。每当我经过文治路,远远看见原上海打字机厂的办公楼时,心中不禁想起曾经的岁月。
远赴贵州,掌握磁鼓维护技术
在那个时代,上海没有生产磁鼓、磁带机这一类设备的工厂。怎么办呢?去外地。我记得 1971 年 5 月鲍振东老师远赴东北牡丹江磁带机厂学习考察;而彭澄廉老师和我去了贵州凯里的大山沟里,那里有一家生产磁鼓的工厂(厂名遗忘),该厂是为了响应 “备战备荒” 号召,从北京整体搬迁过来的。所谓整体搬迁,就是先在大山沟里选址,重新建造厂房、食堂、宿舍和学校,然后把职工和家属子女以及机器设备全部迁移过来。我们乘了两天一夜的火车到达贵州凯里之后,再转乘长途汽车到达厂里,住进厂里的所谓 “招待所”,与职工一道在食堂吃饭 。由于当时条件极其艰难困苦,副食品供应奇缺,许多配套设施和后勤保障没有跟上,对厂里的生产和职工的生活影响很大,他们从繁华的京城来到偏远的穷山沟,白手起家,以厂为家,多少有些不适应。但是在当时情况下,一切服从命令听指挥,工厂逐步运转起来。
磁鼓是一种磁记录设备,呈圆柱体,表面可存储信息。在圆柱体的周围均衡分布 8 个垂直支架,每个支架上装有 16 个读写磁头,每个磁头对应磁鼓磁表面的一圈(称为磁道),整个磁鼓有 16×8 = 128 磁道,每道存放 512 个单元的信息(719 机每单元 48 位二进位),磁鼓容量达 64K 单元,速度 25 转/秒。磁头与磁鼓表面留有大约 1 微米的间隙,当接通电源,磁鼓旋转稳定后,通过选中的磁头对磁鼓表面的某磁道进行读写。在当时,无论从容量还是速度来看,磁鼓已是很好的外存储器了。
当然,它的致命弱点就是稳定性较差,如何保证磁头与磁鼓表面留有大约 1 微米的间隙至关重要,这与机械加工的精度、电机转动的偏差以及磁头安装的松紧都有关系,其中前两项依赖于厂方的技术加工水平,而安装磁头就靠经验和手中的感觉了,有时随着环境的变化、振动和影响,还需要经常调整和重装磁头。在车间里,师傅手把手地教我如何安装磁头,他用一片厚度 1 微米象纸一样的不锈钢尺,垫在磁头和磁鼓表面之间,凭手感把握松紧程度,再旋紧磁头,然后抽出不锈钢尺。一开始我对松紧程度掌握不好,旋紧磁头后,有时不锈钢尺自己掉下来(说明太松,间隙大于 1 微米),有时不锈钢尺抽不出来(说明太紧,间隙小于 1 微米),这都不符合要求。因为运转时,间隙大了磁头读写不稳定,间隙小了磁头容易划伤磁鼓表面的磁道,造成磁鼓容量的减少。所以我在车间里反复地试装磁头,不断地体会手中的感觉,那种感觉只能意会,无法言传,直到师傅认可为止。虽然安装磁头的工作十分枯燥、单调和重复,128 个磁头安装一遍需要细心、耐心和信心,经常两眼昏花,腰酸背痛。但为了磁鼓能正常运行,又显得尤为重要而必不可少。我把安装好磁头作为应该掌握的一门技术活来看待,也就不觉得累了。几个月后,我一人又去了该厂,验收将发运给我们 719 机配套使用的两台磁鼓设备。 这两台磁鼓在调试和正式运行期间,我承担了管理和日常维护工作。
外部存储设备更新发展的速度一日千里,如今普遍为高速大容量硬盘所取代,磁鼓和磁带机只能在计算机博物馆里见到了。
自己动手,绘制印刷线路板图纸
719 机的逻辑设计图经过反复解读、修改、推敲和论证之后,进入实施加工阶段。首先要考虑通用性和互换性对逻辑图进行分割,以便画出加工印刷线路板所用的连线草图(A、B 两面),再画正式图纸。然后将正式图纸拍照制成胶片,送外厂加工印刷线路板,当时双面印刷线路版制作工艺已经十分成熟。正式图纸当时完全可以送上海广告公司绘制,可是由于经费紧缺,造机组领导发动大家 “大干快上,自己动手”,绘制正式图纸。
我们信心满满,按照实际尺寸放大 4 倍的比例先画了两张通用标准的印刷线路板图(A、B 两面),图中的集成芯片位置都是 14 引脚圆孔,每个芯片的电源和接地脚均已分别连到印刷线路板的插脚。用这两张通用图作为模板拍照,分别在普通纸和铜版纸上正反两面印制多份,以用于绘制草图和正图。
719 造机组的所有老师参与了印刷线路板的草图制作。对于一块双面印刷线路板,每一面的排线不得有任何交叉,遇有难以做到的连线才穿孔通过另一面进行跨接,画好之后,另一位老师进行校对。经过一段时间的摸索,大家积累了一些经验,再复杂的逻辑图也可以较快地画成正确的印刷线路板草图。
为了把铜版纸的正图画好,我们从文具店买来铜版纸、圆规、鸭嘴笔和直尺;从福州路上的胡开文墨庄买来没有光泽的墨汁,以便于铜版纸拍照时减少反光。几乎所有老师都画了铜版纸的正图,记得在此过程中,陈志刚和我因为年轻,眼明手快,画的图既多又好。在拍照和加工印刷线路板之前,要确保图纸的正确。为此,我们在学校木工厂定制了特殊的小桌子,桌面是透明的玻璃,下面安装了日光灯管。通过灯光的照射,放上画好的铜版纸图纸,可以清晰地看清反面的连线,一旦发现错误连线用白色颜料修改,这样校对图纸较为方便。可以毫不夸张地说,我们绘制的印刷线路板图纸达到了专业水准。在后来整机调试过程中,除极个别地方逻辑作了修改外,印刷线路板上很少出现手工布线,这说明从逻辑设计到工程实施的各个阶段都是精心组织,井井有条,严格把关,符合预期目标的。
不计名利,一心一意搞好逻辑设计
外部组的曹邦伟、朱传琪、彭澄濂、鲍振东等好几位骨干老师都是边干边学,非常努力地工作。在初步浏览了外部指令和 709 机的外部基本逻辑后,做出了几个很好的决策:
(1)自行设计全新的外部控制逻辑图,允许灵活执行各类新组合的外部指令,提高了外部设备的可扩展性。为了使逻辑更加明晰,在外部设备总控逻辑部分中,具体的设备控制逻辑只含有磁鼓的控制逻辑和光电输入机部分控制逻辑;磁鼓的逻辑也采用了全新的《空档》脉冲思路进行同步控制,这类设计使之能很稳定可靠地工作。
(2)把画好的逻辑图初稿张贴在外部组的墙壁四周,让外部组的所有老师能反复阅读推敲,集思广益,既营造了边学习、边设计、边提高的实际环境,也保证了逻辑图的正确性和完整性。
(3)宽行打印机的逻辑控制专门独立设计,在打印机机头边专加了可转动的一个宽行打印控制柜,允许独立分调和联调,与外部机柜的接口有一定的通用性。这有效地提升了 719 机外部设备的灵活加接和扩展能力。接着,《磁带机控制逻辑》和《高速卷积运算器(褶积器)》也都是采用了这类思路而成功设计的,使 719 机外设越来越丰富。
(4)增设了非常通用有效的《模数/数模输入输出》接口功能,允许方便地加接各类模拟量转换后的数据输入输出,这为石油部门的野外采集数据的处理、心电图数据处理、电视或摄像数据处理等一大批广泛应用的数据处理提供了实际的可能和极大的方便。
(5)在自力更生基础上,外设选用力求高性价比。即尽量挑选当时国内能采购到的最佳性价比的外设,同时只买机头机械与基本传动部分,主要线路与逻辑控制由我们自主设计。宽行打印机、磁带机等都采用了这个方针,大大节省了资金,也保证了今后日常运行和维护,还锻炼了队伍。
俗话说 “往事如烟”, 似乎对过去的岁月有点惆怅惋惜之意。我却认为 “岁月如歌”,在 719 造机组的那段经历值得回味。时代在发展,社会在进步。时过境迁,今非昔比,现在的科研条件比过去不知好上多少倍,对于在 719 造机组经历的这些小事、杂事,现在看来几乎不可思议。但是在那样特殊的年代里,719 造机组的所有老师们团结互助,不计名利,无畏艰苦,勇于拼搏,敢为人先的精神,是令人难以忘怀的,可以启迪后人。
2014 年 3 月
李应华同志照片