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1958年大跃进年代回忆
——口号是 "一天等于20年“
回忆我在北大时的大炼钢铁和大造计算机
1.大炼钢铁
今年是2018年，60年前的1958年是中国"一天等于20年“的“大跃进”年代，那时中国人都非常忙：首先，是忙于“全民炼钢”，工农兵学商，一起来炼钢。要争取完成把全国钢产量由1957年的535万吨提高到1958年的1070万吨的翻翻目标。为此，小高炉一瞬间全国遍地开花：农村设在田间，城市设在各家后院。但当时正在北大数学力学系读三年级的我不知道北大的小高炉在校园33
333333333333333333333333333333333333333哪里？炼钢需要的原料、焦炭也不知从何而来？后来有记者对当时正下乡到 门头沟 的代数老师丁石荪先生进行采访，我才从中知道了一些情况，丁先生说：
。。。我们在门头沟的人也大炼钢铁。门头沟是产煤的，按上级要求，造了许多小高炉来炼铁。我们专门抽出一部分人来炼铁，我被抽出来当组长。
问：你们恐怕不懂炼铁吧？
丁：我们根本就不懂，简直就是胡来。没办法，我们只好派2个教员去学习2周。他们回来后就成教员。但要修高炉，又没有耐火砖。。。
由此我才知道北大是在校外设了小高炉炼钢，但除了门头沟，我不知道北大当时校外还有几处炼钢？又从何处弄来炼钢的生铁？
但北大全校师生当时确实炼出了几十吨钢的。因各处炼成的大约100多锭的钢最终都被运到北大校内，集中堆放在我们数学系住的28斋大门前马路两侧的空地上，我每天几次离开或返回宿舍都会看到它们，且好长好长时间都未见有人来搬走它们。
当时我们班同学开始也参加了大炼钢铁运动，分工是去寻找炼钢用的原料——生铁。由于北大地处中关村，附近都是建筑，不可能推翻它们在地下找铁矿，只能到附近居民家去收集废铜烂铁，但收效甚微，因大多数居民家废铜烂铁早已被别人收集去了！当时别的系也有学生竟把学校大门拆掉、或把学校食堂烧饭的铁锅打碎去炼钢的，真如丁先生说的是胡来了!
2. 大造计算机
造计算机则是我以及我们班同学的主要工作，或许也是整个数学系师生的主要工作。但我不是造内部电子部分，而是造计算机的机架。我一共制作过3台计算机的架子：模型机，献礼机（为下一年国庆10周年献礼而准备），以及红旗机。模型机是做什么的，我当时完全不知道，后来从网上看到当时北大数学系总支副书记张世龙（设计者）的文章“燕园恕话”里的一段话，才知道它能做什么？他说：
。。。反右派运动刚过，1957年底，上海市委书记柯庆施就发了《乘风破浪……》的长文，刮起大跃进放卫星的大风。我很受鼓舞，主要是以为不再斗政治，抓业务了。可是后来表明，我又错了。不过到底我已顺利地开设了“计算机原理”和“脉冲技术”两门课，同时开设了一组电子管开关电路实验。又设计制造了一台与人对弈的继电器的“连三子”的游戏机，虽然十分简单，但当时还颇受同学的欢迎。有了初步成果，想进一步提高。恰好北京电子管厂已大批量生产各型电子管。出现了一个念头，装配一个最简单但较完整的计算机，它不是实用的，但可以显示计算机运行（程序）过程，当时就叫它为模型机，一时无法制造存贮器，先以开关代替。效果尚可。
模型机的机架用三角铁裁剪再焊接成，张世龙口头告诉我，机架要一米宽，约一人高，20多公分深，中间加2个横档，用以插32个插件。由于我从来没有做过金工，为了避免出错，我先用较硬的纸条做了一个模型，其中显示出三角铁怎样裁剪与焊接，得到设计人张世龙的肯定后再去仓库领三角铁制作架子，三角铁由我裁剪，完工后，由工人师傅用气焊将它们焊接在一起成为一个架子。
架子中间2根横档间还要隔开来，作为轨道插入32个插件。固定一个插件用上下左右4个档子，固定32个插件需要用66个档子，这种档子后来是由工人师傅用铝锭翻砂浇制再车床车平得到，但我做模型机时还没有它，而是用铝皮裁成铝条，再在老虎钳上用人工敲成“三角铝”组成（而不用三角铁，否则整个机架太重了），上下一共有66根。这一工作是由我们一班同学一起完成。
“献礼机”的尺寸比“模型机”小，只有80公分宽，只能插入24个插件。而它的功能估计和模型机一样，只能“显示运行过程”，而不实用。
红旗机的情况则比较复杂，一共有3个机架，结构各不相同，其逻辑设计、制作及调试过程时间拖得很长很长，后来在几个助教和王选等高年级同学的帮助调试下终于成功，当时朱德元帅还来参观过：
朱德元帅到北大来参观红旗机，左为张世龙，右为总支书记刘沙。可惜照片中被参观的机器未显示出来
详细情况也可见张世龙上述文章：
。。。1958年是大跃进年，陆平同志调入学校任党委书记，史梦兰和张群玉、谢道渊、王学珍等同任副书记。这时要推行党委领导下的校长负责制。看来江隆基同志要走了。张群玉同志过去对我说：她问江副校长能否调几个干部来校，并说蒋南翔任清华大学校长就从团中央调来若干人。江当时回答我没有那个大“团”。这次陆平同志由铁道部（付部长）调来北大，却真的带了几个人来。不知为何给数学力学系调来新的总支书记—刘沙（女，原铁道部外事局翻译科科长，铁道部长吕正操夫人），她是抗战时参加革命的知青，认识很多晋察冀老干部。当时已有了大跃进、人民公社，又有了社会主义建设总路线这三面红旗。实在说，我当时并没关心公社的公共食堂，产粮放卫星之类，而一心扎到计算机系统中去。正是所谓“形势比人强”，在那种全国热腾腾的劲头中，我头脑也发涨了，冒然在总支委员会中提出我们自己设计制造计算机，并定名为“红旗”，（源于当时出版了《红旗》党刊和“三面红旗”）。这大大鼓舞了刘沙，她积极支持，并提出要“超英”！其实当时我并不了解多少国际计算机发展，甚至不知道此时在Kirbum教授领导下曼彻斯特大学已开发了“操作系统”这个最重要的系统软件。不过当时确实有了些想法，并和董铁宝教授一起分析比较了苏联的БЭCM和美国第一台计算机EDVAC的指令系统和总体设计的优缺点，以及可以作哪些改进。这样就产生了一个比较简约的计算机，但运算速度（主要是二位一乘的乘法和减少寄存器间的传送）较快的设计。电路设计采取尽可能简单但可靠并易于（用电表）测试的静态二极管逻辑方案（当时从苏联进口了大量锗二极管）。其实我们并没有工程力量，更没有制造有数千只电子管的复杂机器经验。我们动员了全专业的学生，投入研发，叫做大兵团作战。我直接领导吴大奇、杨天锡助教和包括王选、许卓群、董士海等在内的几个我认为最优秀的四、五年级同学共同作总体设计、逻辑设计。因为他们已通过我的课程，完全掌握了计算机运行原理，所以我可以按部件，分别交待了我和董铁宝先生讨论的某些细节，并让他们分组由大逻辑框图到部件直到“扦件”级的逻辑结构为止的设计，要求每一步都作出图纸和说明。应该说这个工作还是成功的，后来并没有发现什么错误。顺便说，他们还证明了布斯书中的补码乘法（原书无证明），并又证明了我们自行设计的二位一乘的补码乘法。我还领导王良训、刘有文助教和几个实验员设计了各种逻辑电路，确定了测试合格/不合格的标准并制成测试台（王良训同志是无线电工出身，物理系提前毕业生，对电子管的电路和装配工艺都较熟悉）。由于我们强调可靠、简约，所以此项工作也完成的不错。我们还动员了一批学生配合学校教学设备处，到全市电机行业采购了一批直流发电机和交流电动机以及相应的配电盘。由系加工厂协助安装了直流发电机组，又由我直接领导一个实验员和几个同学装配了稳压有蓄电池浮充的控制系统（控制直流发电机的励磁电流以控制发电电压）。总之，不到半年，各项工作都进行的比较顺利而有条理。
但是北大是个只有理科的大学，不但加工力量小，缺乏工程设计人员，并且缺乏金属材料。为此，我与王良训同志多次去我系为建设大风洞做维修的机械加工厂，与老师傅们探讨计算机的机架、扦件的结构与加工。最终决定用铝板作扦件架，由老师傅加工几套简单模具、用手工冲制铝板的扦件另件，再用螺钉紧固。而机架上的扦件底板则用铸铝，铣后成形。铝材是同学们去南郊机场拉回报废飞机的破外壳，重新溶化浇铸。所有“力气活”都由工厂的师傅们作示范，交给低年级同学作。而用角钢扦接的机架则由工厂加工，冷却通风的鼓风机也由工厂设计制造。电子管需要有6.3伏的灯丝电源（电流为0.6安，0.3安）。一个有几百只电子管的机架，就需要两个大容量的220/6.3伏变压器，当时矽钢片极度缺货，恰好我在旧货摊以极低价格买了一批从报废的火车灯变压器拆下的“口”型而非通用的“山”型的矽钢片（废品店只要可再加工的铜线，要把难再加工的矽钢片扔掉）。我们就利用这批被报废的矽钢片作为变压器铁心，用手工绕制了粗铜丝的6.3伏次级线圈，又浸渍了清漆加强绝缘。这一切能充分利用完全无经验的学生的劳力、因陋就简的设计和制造，看来都取得比较满意的结果。
当我向党总支汇报上述成果时，确实有些飘飘然。刘莎更是兴奋地说：要放卫星了！朱德元帅曾在此期间来校视察。陆平陪同他专门来看我们的工作。校刊记者曾给我向朱老总汇报时照了像。可惜我保留的一张在文革时丢失。听说校史馆有张放大的，但底片也不见了。当时很讲究解放思想，自力更生，艰苦奋斗，大搞群众运动和一天等于二十年的多、快、好、省。我这个时期的工作似乎正合了拍。这样在领导心目中大约算是个有闯劲、有能力的又红又专的干部吧！
其实我们的工程藏着重大隐患而不自觉，反以为这个菓子可以摘了。恰好国防科委又提出参照美国的SAGE（半自动地面防空系统），研发自己一套系统。SAGE的核心是由麻省理工学（MIT）研制的超大型计算机（这是就当时工程技术水平而言，现代一台笔记本计算机的速度要比它高几百倍、存贮容量更高上万倍）。由于当时我国研发计算机的力量十分薄弱，并且主力忙于仿制БЭCM（即104机），无法投入大量人力。而当时半导体研究所在王守仁、林兰英等教授领导下已拉制成功单晶锗，正在研发合金扩散型锗晶体管。于是主持此项任务的国防科委秘书长安东将军决定先集中一部分人力搞先期研发，主要是计算机的系统设计。刘沙与安东很熟。不知怎的，大约是她的推荐，安东邀我同去计算机研究所，会见了阎沛霖所长，商定由北大、计算所、五院各出两三个人，由我负责主持前期的系统设计。确定这个系统由三台晶体管计算机组成。总称109机，分甲、乙、丙三机。半导体所将组建109厂专门为此机生产晶体管。
当时参加系统设计的有计算所的高庆狮、周巢尘，北大的周炜（此三人都是我的学生）、五院的虞承宣、沈绪榜等同志，数学所数理逻辑专家胡世华教授，北大董铁宝教授也受邀参与过几次讨论。这样我就得两边忙，白天大部分时间在计算所，晚间回学校再工作。安东将军曾建议我专任109工程的总工程师，当然这是一条能飞黄腾达的道路，但我以年轻，没有经验为由谢绝了，声称系统总体设计完成后我先回学校，待晶体管能批量生产后，再回来。其实我心里总有作教师的念头。一方面是聚天下英才而育之，不亦乐乎！另一方面又是向往有个窗明几净的条件，有空闲能埋头读书的大学教师生活。按当时的批判标准就是既好为人师，又是自由主义。不过这的确是我的心愿。所以两次我多少有了选择工作岗位的机会，最终都还是选择了教师，虽然这是最清苦的选择。
109厂迟迟未能投产，阎所长很着急，我建议可以用电子管先开发甲机，这样当晶体管生产有了保证，正好可以继续开发后二机。安东将军和阎所长都同意。于是我必须在总体系统设计的基础上作完甲机的逻辑设计。吴几康研究员负责电路设计（后来他也因研制此机有功，成了全国人大代表），我们配合的很好，成了好朋友。此后109甲称为119机。是我国第一台自行设计研制成功的大型计算机，华东计算所的所长何育辽教授也是我的好朋友，他来北京寻求支援，我介绍他采用119设计生产，结果成功制成502计算机，这台机器为研发氢弹立了功。由于必须把主要力量放在119机，对北大红旗机的研发工作就放松了。不久就发现开始大量加工扦件后，出现了一系列质量问题和大量废品。这是由于当时学生群众惑于所谓，解放思想，敢想敢干，实质上是不顾工艺规定的蛮干。必须承认，当时我心情相浮燥，严厉指责了管理生产的实验员和学生干部，却没有想出有效办法，只是要求学生劳动必须服从指挥，不能想怎么干就怎么干。举一例，学生们发现实验室中有“焊油”，用起来比酒精溶解松香的助焊剂好用的多，即快又方便。于是他们自行决定使用焊油取代松香。殊不知焊油含酸，虽一时方便，日后却极易形成“虚焊”，所以我们用酒精松香取代之。这也是当时电子设备生产普遍使用的工艺。为此我当时确实是火冒三丈。实验员倒是可以接受，因为他们曾劝阻而无效，但学生干部却不能接受这种指责，而以为是暴跳如雷地打击群众积极性。后来反右倾批判时，就上升到以资产阶级权威专家自居，打击革命群众的革命积极性了。
总之，我身兼两项任务，已经压的连吃饭、睡觉的时间都不足了，又遇到不顺利的事，更是心情浮燥，的确发了一些脾气（这是我一生中唯一的“发脾气”的时期。在此前后，人们普遍认为我是个易于相处的和气人）。学生干部向总支书记反映了对我的意见，但当时我仍茫然未知（一般说，我从不琢磨别人、乃至领导对我有什么想法。当然我会注意正面批评，但也不会全然接受）。与此同时，不知何人建议，又按大办人民公社中全民皆兵的办法，把参加红旗工作的教员、实验员、学生按连队编制成所谓“红旗营”，我任“营长”，一位脱产的学生干部为“教导员”，动不动还要我发“指示”、“命令”，作教师哪能有这么一套呀！真是没办法。又不知何人建议，受教育部委托，由各综合大学选派青年教师来北大进修计算机原理，这批约二、三十名的教师也参与了红旗机的一部分工作。结果是人多手杂，表面看还井井有条，实际上埋藏了极多隐患。这次虽不需我一人承担讲课（四个助教作了分工），可是还得我帮助安排教学大纲，并且根据学员要求，我还得最后讲两三节系统设计问题。实际上我讲的是红旗机和119机系统设计中一些我自以为是较独创的想法。有指令系统的分析（单地址与三地址比较，以解多重积分、线性代数方程组为例，这是我与董铁宝教授共同研讨的结果，证明了单地址不仅节约程序量、删除不必要的访问存贮器，从而加快计算速度，并且降低了对存贮量的需求。从此我国设计的计算机始终是单地位指令系统了），转移指令（现常称为跳跃）特别是各种方式的子程序调用的指令结构。解释了两个独立的存贮器形成的指令流与数据流并行的结构，这种结构实质是后来出现的流水线并行系统结构的雏型。我还介绍了以大容量的变址存贮器实现多重变址的设计。实际上这些都是我在119机的系统设计中提出的新思想。当然，我后来的遭遇，使我无从进一步深入研究。此外，我还介绍了两项小技术，即单脉冲发生器和输入自举程序。那是在我充分理解了计算机结构原理后，提出的问题，即如何令计算机开始进入工作状态？显然处于静态的计算机必需收到一个“饱满的”启动脉冲后，进入运行状态，然后又关闭这个脉冲源。也就是按启动键后只能发出一个完整脉冲，故称单脉冲发生器。我是用逻辑电路实现的，并且这个脉冲是从计算机同步脉冲中选出的。计算机进入运行状态后怎样把准备好的在五孔的电报纸带上穿孔的数据和程序送入指定的存贮器地址中去。BISM解决这两个问题很简单，它是把计算机置于静态之后，启动纸带输入器，用纸带同步孔产生脉冲，从“O”地址开始，把纸带上的程序和数据顺序送入存贮器，直至输完后，再启动计算机，从“O”地址开始运行程序。这个方法似乎不太灵活。记不得在什么文献中提到一句（剑桥或伦敦大学的）计算机用“自举”（bootstrip）程序输入。恰好我知道电子管锯齿波扫描电路（sweep circuit）有一种是自举电路即bootstrip circuit，（字源于英国谚言，抓着自己的靴带，把自己拉上天）。于是就揣摩如何实现这种自举程序，最后通过对控制台增加一个开关寄存器，只需在纸带开始两行指令，即可把纸带后续的信息按要求逐次排列好。待完成输入，又自动启动程序。这两项技术虽小，但的确改进了БЭCM的输入方法。
尽管当时我做了巨大的努力，但红旗机装配仍难满意，助教、实验员不断向我反映学生“胡搞”。我的时间主要用于技术工作，没有时间真正了解情况。因此情绪有很大波动，不断对学生干部发脾气。这些自然反映到了总支、刘沙那里，而刘沙又坚持要尽快完成任务，强调要解放思想，发动群众，尊重群众（其实就是大量低年级同学）的首创精神。而我则认为这些都是说空话、大话。在激烈辩论中，我的确说了一些伤人感情的话。例如：是骡子是马拉出来溜溜，你们自己下去干，不要光说不练等等。当有同志以加速建成共产主义大学为由，要求我们加速红旗机的研制。我以全社会也没有进入共产主义，何能建成什么共产主义大学。有同志说这是陆平同志提的要求（当时我白天大都在搞119机设计，故学校很多会议都未参加）。我则答以谁说的也不行，因为那是不可能的。在总支争辩最高潮时，我的确拍过桌子，这是我第一次也是唯一一次在党的会议上“发脾气”。这些后来都成了我“反对党的领导”的罪行了。但我始终不承认反对党领导干部的意见就是反对党的领导！
没有多久，到了1959年秋，反右倾运动来了。说是十七级以上干部，实际扩大到总支级干部，为了批判我，还扩大到我所在的分支委。这时119机的系统设计已通过了，开始部件的逻辑设计，红旗机已基本装配完成，开始按部件分调了。我则被迫受批判作检查，已没有工作权利，更谈不上什么领导、主持设计、研制了。119机最后由高庆狮、沈绪榜、吴几康等同志完成了。红旗机由于制造工艺粗糙出现了大量虚焊、错焊。调试遇到几乎难以克服的困难，后由杨天锡、王选、陆仲辉、许卓群等同志，主要是王选的努力，终于能稳定运行短短时间，算是通过了“验收”。不过我已调入国防工业部门。验收时，承蒙周培源先生之邀我还是回校一观。
我参与了我国前两台自行设计制造的计算机的工作，并在初期系统设计中起了一定的作用，却都未具全功。但青春无悔，一方面是在当时政治条件下中断了我的工作。另一方面自以为在解放思想，自力更生，大胆探索方面带了个头。至少影响（不是“培育”）了北大计算机教学科研集体的敢于创新的学风。对后来北大完成了我国第一台百万次计算机的研制，王选同志领导的计算机照排系统成功，可能有点带头的作用吧！
我制作模型机机架时由林敬藩同学帮忙，制作红旗机机架时由李崇哲同学帮忙，而制作献礼机时我在三角铁上锯2个直三角形后弯曲成π行，再用螺丝、小铁块连接各部分固定整个机架，不用气焊，所以不需要任何同学帮忙。
林敬藩同学1960年北大毕业后分配到广西师范大学数学系，后来还担任过校长，我们60年后还联系过；而李崇哲同学毕业后分配在什么地方？我毫无信息。
需要说明，为什么是我而不是别人被要求去制作主机架子，应和我当时担任系的美工有关，这可能是唯一的理由了。
当 时学校并不停课，我们三年级仍在学数学、物理基础课，本来就非常紧张，我是抽空来制作机架的，所以感觉很忙，记得经常一天只能睡4、5个小时！
有一个事情非常奇怪: 在张世龙的“燕园絮话” 中，竟找不到我制作架子的“献礼机”！！！！！