胡偉武,著名計算機系統結構專家、龍芯CPU首席科學家,有“龍芯之父”之譽。1968年11月出生于浙江永康,1991年7月畢業于中國科技大學計算機科學技術系。現為中國科學院計算技術研究所研究員、博士生導師,國家杰出青年基金獲得者、“中國青年五四獎章”獲得者,十一屆全國人大代表、十屆全國青聯委員。
1958年8月1日,中國第一臺數字電子計算機——M103誕生。它的平均運算速度為每秒30次。M103的誕生,凝聚著中國無數科研人員的心血。時任中國科學院黨組書記張勁夫命名其為“八一型”計算機。同時,為了紀念中國首臺計算機的誕生,張勁夫風趣地為M103機起了個小名“有了”,寓意中國計算機事業從無到有的偉大變化。
2002年8月10日,當中國人自己設計的通用高性能CPU芯片“龍芯1號”流片成功的時候,它的意義不亞于“有了”的產生。從這一刻起,中國的計算機有了一顆“中國芯”。從此,中國的計算機事業掀開了嶄新的一頁。而翻開這一頁的是年輕的計算機系統結構專家胡偉武。他給當時的“龍芯”取小名叫“狗剩”,迎合中國人“賤名好養”的傳統。
而今,“龍芯”長大了,驕人成績獲得了國內外的高度評價,曾入選“中國十大科技新聞”,并被寫入我國九年制義務教育“科學新課標”教材和普通高等教育“大學計算機基礎”教材。而“龍芯之父”胡偉武如此說:“所得的榮譽超過了我應該得到的,就像從銀行貸了很大數目的錢,要用以后的努力工作去還,使自己能夠名副其實、心中無愧。”
“狗剩”他爹“沒日沒夜玩命的”時光
2002年8月10日清晨6時零8分,是一個在我國計算機領域里值得永遠銘記的時刻。從那一刻起,我國首枚擁有自主知識產權的通用高性能微處理芯片——“龍芯1號”誕生了。
“龍芯1號”處理器采用動態流水線結構,定點和浮點的實際運算能力都達到每秒2億次以上,實際性能達到20世紀90年代中后期國際先進水平。2002年9月26日,曙光公司發布了第一款具有完全自主知識產權的服務器。在這臺服務器上,奔騰的就是“龍芯”。
龍芯是國家863項目之一,胡偉武的加入是緣于一股熱情:“由于種種原因,我國在‘八五’和‘九五’計劃期間,在通用處理器的研制方面沒做任何的部署。在‘十五’初期,比較主流的觀點是我國應以研制專用的嵌入式處理器為主,但是中科院計算所所長李國杰院士從1999年開始就呼吁應該花大力氣做通用處理器,認為錯過未來五年,以后就再也沒有機會了。”胡偉武認為,目前微處理器的發展到了一個難得的轉折期,CPU升級速度在變慢,而未來大量新的設備和應用對CPU的低功耗等各方面提出了新的要求,這是龍芯存在和反超的理由。
決定做“龍芯”,源于一個偶然的機緣。2000年10月中旬,胡偉武應中科院計算所領導的要求到母校中國科大進行招生宣傳。回到了10年前在母校作試驗時的實驗室,憶及自己曾和另外一個同學一起做過一個與8086指令級兼容的處理器作為本科畢業設計,由于沒有制版的費用,所有的連線都是手工焊的。“那次回去,我看到了我原來做的機器還靜靜地躺在那里。面對與10年前一樣凌亂的實驗室和滿桌觸手可及的芯片、電容、電阻、電烙鐵,我有一種重操舊業的沖動,因為10年前那些沒日沒夜地與邏輯門、觸發器、譯碼器、選擇器玩命的日子有一種深深的誘惑,至今我還可以如數家珍地說出好多當時我用過的集成電路芯片的引腳定義。”睹物傷情,想起玩命的日子,他有了“重操舊業”的沖動。
2000年,中科院計算所正在籌備CPU設計項目,胡偉武主動請纓組建CPU設計隊伍:“一兩年之內不把通用操作系統研制出來,提頭來見!”2001年5月,滿懷著為我國信息產業發展做出一番事業的雄心壯志,研制“中國芯”CPU的重任落在了年輕的課題組長兼黨支部書記胡偉武研究員的身上。研制開始時,胡偉武與同事們就確立了3條技術路線:一是堅持高起點,從高性能通用處理器入手,走跨越式發展的技術路線。二是堅持兼容性設計,把兼容性設計當作通用處理器的生命。三是堅持穩扎穩打、步步為營的方針,設計中的每一步都經過反復驗證。這是胡偉武的作風使然。他一直要求自己、要求部下要踏實工作,“把工作做扎實了”。他把所訓里的“求實、創新”發揮為“求實,求實,求實,創新”,就是針對目前國內科技界的一些浮躁現象提出來的。有了正確的技術路線和求真務實的作風,研究工作就有了主心骨,為龍芯的成功設計奠定了堅實的基礎。
2002年7月初,在最佳方案版圖設計提交前,全組經過三天三夜的加班,終于完成了版圖設計規則,通過了檢查。這時,測試組報告,經分析,最大延遲和布線分析出來的延遲不一致。檢查發現是由于對跨時鐘域的約束與實際不符。重新布線已來不及,胡偉武決定手工改版圖,24小時后修改完畢,降低延遲0.6ns。但是當天下午5時,測試組發現整個處理器的1萬多個觸發器掃描鏈由于重連時的一個失誤沒有根據要求連出來。如果不能在交付方案之前改好,整個方案都會流產。
胡偉武回憶說:“我腦袋‘嗡’的一下,一句話也沒說,就去了食堂吃飯,吃飯時想著在剩下的一天多時間內有沒有修復的可能以及放棄試制‘芯’的后果。我實在不甘心放棄C方案的試制‘芯’,雖然前面已經有A方案和B方案保底,但C方案是最完美的:面積最小,有著成本最低、壓降和電流密度最小、抗靜電性能最好等優點,因此最有希望批量生產。”
胡偉武回到機房時全組都已知道這件事,看著他們經過連續熬夜的臉上除了眼睛外連嘴唇都沒有一絲血色,心想:如果放棄,這樣大家今天晚上就可以回去休息了。“我把負責物理設計的幾個人召集起來說了情況,沒想到負責后端版圖編輯的幾個人馬上就說他們可以手工再改版圖。我心中一熱,說‘晚上8點全組開會’,就回到自己的辦公室。半個小時后,我在機房進行了動員。”“不是100分就是0分,沒有99分!”胡偉武馬上開了個動員會,同時跟流片廠商協調要求寬限一天的時間。由于大家都十分疲憊,胡偉武要求任何一個小的修改都必須是一個人操作、兩個人在旁邊盯著。在接下來的兩天兩夜,大家把一萬多個觸發器分成十幾條掃描鏈連出來了。直到完成了最后交付流片的所有工作,每個人都簽了字,胡偉武心里默念道:“就這樣了,沒有什么可后悔的了。”CPU組正是經歷了一個個這樣的不眠之夜,同時間賽跑,挑戰身體和毅力的極限,終于迎來了光明的一天。
談到為芯片取名“龍芯”(英文名為“Loongson”)時,胡偉武動情地說:“龍是中華民族的圖騰,集中了多種動物的優點,希望‘龍芯’也能不斷縮短與世界最先進水平之間的差距。”
胡偉武經常說,一盆花用水澆灌固然能夠盛開,但用心血澆灌會更鮮艷。他把龍芯當作自己的孩子培育,看得比命還重要。
“狗剩1號”誕生的時候,對于一窮二白的中國芯片業,大家就是想用這個名字沖沖喜。
2003年10月17日凌晨1點10分,一按電源開關,顯示屏一陣跳動,在啟動了一個簡單的BIOS系統以后,開始啟動Linux操作系統,一切都很順利,“狗剩2號”誕生了。4點30分,通過了所有測試。興奮之中的胡偉武拿出硅谷朋友送的一瓶XO,每人用紙杯慶祝了一下。喝完酒后大家興致不減,根據事先的約定又打車到天安門廣場看升國旗,并去毛主席紀念堂向毛主席報告。“這一年是毛澤東主席誕辰110周年,而這款芯片是我國自主研究開發的第一個64位的高性能CPU芯片,命名為‘MZD110’,這幾個字就印在芯片的上面。”
“狗剩”——龍芯的小名。這是一個有著極深民族文化底蘊的名字,寄托著胡偉武和研制組成員深厚的愛和殷切的期盼。今天,“狗剩”已經在襁褓中長大了。
“土鱉派”的“紅專并進”
胡偉武出生在浙江永康的一個教師家庭,胡偉武隨母姓,他的哥哥隨父姓。胡偉武出生時身體比較弱小,父親應一新給他取名“偉武”。
1986年6月,品學兼優的胡偉武在永康縣第一中學學習期間加入中國共產黨。“剛入黨時的想法很簡單,覺得入黨是很光榮的,黨員是先進分子,但是對黨員為什么先進的深刻內涵還沒有清楚的認識。在我入黨的支部會上,幾位老師黨員的寄語讓我對黨有了進一步的認識。其中一位老師說:入黨就是為了吃虧。還有一位老師說:一個人組織上入黨只有一次,但思想上的入黨是一輩子的事。最后支部書記說:“共產黨員面對困難時一般都能正確對待,難的是如何面對榮譽和利益,這些話都成為我銘記終身的警句。”
這年9月,胡偉武以浙江永康縣高考狀元的身份進了中國科技大學。談起科大的學習生活,胡偉武興致勃勃:“科大的基礎教育非常扎實。雖然是計算機系,但受到的理科教育與基礎學科一模一樣,像數學用的就是數學系的教材,物理用的就是物理系的教材,而且會由最好的教授給他們上基礎課。我們在第3學年的第2個學期就進入各種實驗室,在實驗室做了兩年半的成果。進入實驗室可以使學生受到很好的實踐能力培訓,我當時做的東西寫成碩士論文也沒有問題。”“我感覺5年在科大沒有浪費過1個小時,沒有虛度。”
“迎接著永恒的東風,把紅旗高舉起來,插上科學的高峰!科學的高峰在不斷創造,高峰要高到無窮,紅旗要紅過九重……”中國科技大學校歌《永恒的東風》,時時吟唱在胡偉武的心底。中國科技大學首任校長郭沫若提出的“紅專并進,理實交融”,構成了科大經久不衰的優良校風。科教報國成為胡偉武這位科大人追求卓越、不斷創新的不竭動力。
1991年7月從中國科大畢業后,他免試進入中國科學院計算機技術研究所攻讀博士學位。讀博期間,他師從著名計算機系統結構專家夏培肅院士,老先生身上的謙虛、嚴謹的治學態度和高度的責任心使他受益終身。“我在1995年6月完成博士論文初稿,一直到1996年2月29日才答辯,中間夏老師幫我修改了26稿,手把手地教會了我如何做學問。夏培肅的言傳身教使他真切地體會到,做學問首先是是做人,他也同樣以此來教導自己的學生。他總是不斷強調給予年輕人更多的機會,“我希望我的學生能夠比我‘厲害’”。
從本科到讀碩士、博士,胡偉武一直是在國內,可以稱之為真正的“本土派”,而他更將自己戲稱為“土鱉派”。出國深造的機會對于他應該說是很多的,由于他的博士論文曾獲“中科院院長獎學金特別獎”、首屆“全國百篇優秀博士論文”,其中的一個獎勵就是公費出國,但胡偉武仍決定一直留在國內。這也和他的導師的影響有關。“我的導師始終告誡我們要立足國內,更何況國內的科研環境并不比國外差。特別是近幾年,國家每年投入的經費越來越多,國外哪兒找去?”因此他心甘情愿做個“土鱉派”。
自“白手起家”到“頂天立地”
龍芯的研究幾乎是“白手起家”,其技術核心的來源以及未來的前景,這些都成了外界對龍芯此起彼伏的質疑。
被喻為“現代信息技術靈魂”的芯片產業,已經成為各國綜合國力競爭的重要砝碼。有沒有必要研發我們自己的高性能通用芯片,是擺在很多人心里的一個疑問。“狗剩”還是“丑小鴨”的時候,就遭到了很多質疑。在互聯網上,成為眾人攻擊的“靶子”:CPU的技術含量這么高,你們計算所有這個實力做嗎?英特爾做了多少年才做出來的東西,憑你們那幾個沒胡子的人,兩年就做出來了?人家都有奔騰4了,你才是個486,能和人家競爭嗎?有市場嗎?
研制中國自己的CPU——這是一件幾乎誰都以為不可能、因而誰都不去做的事情,卻被一群年輕人做成了。
曾有某媒體發文《龍芯無奈購美公司專利授權,“中國芯”光環褪盡》,報道龍芯購買MIPS授權事件,質疑龍芯的自主創新戰略失敗。一時間,“漢芯第二”、“偽自主”等言論甚囂塵上,口誅筆伐不絕于耳。胡偉武回應說:“MIPS是一種計算機語言,MIPS指令集就像26個英文字母,本身沒有任何的含義。處理器的性能如何,關鍵看工程師對指令集的實現能力,就像人們對26個字母的駕馭能力一樣,不同的措辭、不同的語境可能衍生出截然不同的含義。MIPS有300多條指令系統,這是一個基礎的架構,我們可以在上面進行‘加、減、乘、除’的運算。龍芯在這個基礎上增加了500多條,并申請了100多條專利,這才是自主創新的關鍵。”他解釋說:“MIPS提供處理器核授權和指令授權兩種模式,處理器核授權是購買由MIPS公司設計的MIPS兼容的處理器核,這是由MIPS設計的處理器核。而購買指令授權主要是為了使用MIPS兼容的器牌以及通過加入MIPS兼容聯盟共享知識產權,指令授權后需要自主設計處理器核。我們購買的是MIPS公司的指令授權,也就是說,處理器核是完全獨立設計的。”
胡偉武用寫文章作比喻,“你用自己造的文字寫一篇文章,人家認識嗎?創造全新的指令集技術上并不難實現,但是不會有人支持你。如果孤軍奮戰,沒有產業伙伴的話,想要在通用領域生存難上加難”。他說:“買MIPS是產業化,是為了獲得產業伙伴的認同。經過多年的技術積淀和市場運營,龍芯已經到了全力推進市場化的階段。早期的107計算機、銀河系列計算機屬于自行編寫指令集、開發程序,并在專業領域獲得不同程度的成功。龍芯與它們不同,作為一顆通用CPU,除了肩負國防等關鍵領域的信息安全,國人對‘中國芯’在個人消費市場的表現同樣抱有很高的期待。這就要求市場化運作,完善配套的軟硬件環境、生產銷售流程等,找到優秀的合作伙伴才是上策。團結一切可以團結的力量,我個人將這看成是一次新時代IT領域的‘統一戰線’。”
“龍芯2號”研究成功后,龍芯項目組一直努力實現著和中國本土的IT巨頭合作,以便迅速打開市場完成市場化循環。“當然,我們要做的不是一個產業鏈,不是說我們做出一個產品來,拿到超市去賣給客戶,我們要做的是產業環境。你看英特爾,它有它的產業環境,有人為它做套片,有人為它做板子,有人為它做軟件,有人幫它賣,各種各樣的應用,有很廣泛的產業環境。而龍芯呢,它的面很廣,它也非常重要,如果國家真正把它當作一個工業發展起來的話,我相信它是能夠打破某些國家的信息壟斷的,而時下我們要做的正是龍芯的產業環境。我們科研院所經常說,要‘頂天立地’,‘頂天’與‘立地’之間是‘或’的關系,但對龍芯而言,兩者之間卻是‘與’的關系。我有一個體會是,你頂得到天,你就很容易立地。產品的性能、功耗、價格在某一塊領域或者在某一個檔次之內,我必須做到全世界最牛,我才能賣出去。集成電路有個規律,叫做‘winnertakeall’,贏者通吃,我的性能比你差1%,那么你肯定是100%的市場,而我沒有,絕不會是你51%,我49%。龍芯也一樣,你要真正想在市場上有所表現,要做到頂天的程度。其實,經過這么些年的努力,我們龍芯在某些產品的應用上已經達到‘頂天’的水平了。”
“毛毛蟲”心中不落的“紅太陽”
龍芯組會議室不算寬敞,但巨大的毛澤東主席半身石膏塑像與墻上“用毛澤東思想武裝龍芯課題組”的漆紅大字,對稱地掛在毛澤東塑像兩邊的國旗與黨旗,讓人感到龍芯區別于傳統IT公司的另外一種味道。
全國“兩會”期間,胡偉武身著中山裝與會,在一片西裝革履的會場中顯得風格迥異,細心的人還會發現他胸前端端正正佩戴著的一枚毛澤東主席像章。胡偉武稱自己是“毛毛蟲”,是毛澤東的鐵桿“粉絲”、毛澤東思想的追隨者。他的上裝一直別著主席像章,筆記本電腦的桌面是毛澤東的頭像,訪談時不時從他嘴里蹦出“團結一切可以團結的力量”、“統一戰線”、“開辟根據地”、“槍桿子”、“星星之火,可以燎原”等帶有革命色彩的語句。
在胡偉武很小的時候,父親經常給他講有關毛澤東的故事、毛的詩詞。那時,胡偉武認為毛澤東是自己心中的神。隨著年齡的不斷增長,胡偉武閱讀了很多有關毛澤東的書籍,他心中的神——毛澤東漸漸變成一個富有智慧、有人格魅力、感情豐富的人。胡偉武認為,毛澤東時代雖然漸行漸遠,但作為一代偉人,他的思想會一直影響今天甚至以后的中國人。生活中,胡偉武最愛聽的歌曲是有關歌頌毛的紅歌。
毛澤東思想,是以毛澤東為主要代表的中國共產黨人,運用馬克思主義的立場、觀點和方法,把中國長期革命和建設實踐中的一系列獨創性經驗作了理論概括而形成的適合中國情況的科學的指導思想。“大多數青年人都有自己的偶像,而我最崇拜的人是毛澤東。”胡偉武否認外界的看法“講毛澤東思想是炒作、是作秀”,自己是真心崇拜毛澤東、學習毛澤東思想。“這不是說著玩的,也不是為了宣傳,而是要實實在在地指導我們的實踐。因為沒有這個東西,我們就不能戰勝強大的對手;只要堅持這個東西,我們就必定能取得勝利。我愛讀毛澤東的詩詞和著作,毛澤東思想是永不過時的!”周圍人都說,他對《毛澤東選集》的某些篇章爛熟于心,對其中提到的某些戰略戰術更是詮釋得爐火純青。
言及龍芯研發的體會,胡偉武說,自主創新首先要有信心和勇氣。沒有勇氣,落后者永遠落后,有了勇氣去實踐,落后者才有可能成為趕超者。作為龍芯課題組的組長,胡偉武號召整個小組“又紅又專,但首先是紅”。他一直強調要“用毛澤東思想武裝龍芯課題組”。他說,一是學習毛澤東的精神,加強課題組的思想作風建設。毛澤東從不被任何困難、任何敵人嚇倒,這是一種強烈的自信、自尊、自強精神,是我們民族的靈魂,也是龍芯最需要的精神。二是學習毛澤東思想的方法。毛澤東最善于在實踐中學習,善于抓住問題的關鍵,以弱小戰勝強大。三是學習毛澤東的立場,永遠站在工農大眾一邊,為人民服務。龍芯就是走節約型的信息化道路,通過高性能、低成本、低功耗的處理器設計,大幅度降低我國信息化的成本,堅持信息化為廣大人民服務。他堅信,星星之火,可以燎原,只要認清事物發展的規律,得到廣大人民的擁護,弱小就可以戰勝強大,歷史就是在弱者不斷戰勝強者中發展的。“高性能CPU(中央處理器)芯片,在計算機系統中相當于人的大腦,是信息領域最關鍵、最核心的技術,有芯片‘珠穆朗瑪峰’之稱。長期以來,我國計算機芯片全部依賴進口,給國家安全帶來了潛在的威脅。”胡偉武認為,為了保證國家信息安全支撐信息產業發展,中國必須要有自己的高性能處理器。胡偉武說,我國的科研人員肩負著重要的歷史使命。在全球化的今天,在工業經濟向知識經濟轉換的時代,粗放型經濟發展模式已到了極限,自主創新能力是社會主義建設的“槍桿子”,中國的科研人員理應做出應有的貢獻。他指出,能力不是從天上掉下來的,它來源于實踐,從產品和工藝開發的實踐中生成。龍芯在能力建設方面,堅持自主創新,堅持又紅又專的人才培養,重視團隊戰斗意志的鍛造。龍芯的使命就是為我國建立自主可控的計算機和軟件工業體系做貢獻,為廣大人民群眾服務。
毛澤東思想被他用在了龍芯產業化路徑上。他說,如果滿足于做個小軍閥,占個小地盤,龍芯很容易生存,但“龍芯”是在“打江山”,共產黨人從成立到建國28年需要一個過程,龍芯也是,不能滿足于小地盤.他套用毛澤東《論持久戰》寫了《論龍芯的持久戰》。其中表示,龍芯目標定位是實現中國信息產業的“自主可控”,需要長期“造反”,“把天翻過來”,是重建世界,而不是在英特爾、微軟控制格局下增磚添瓦。而這,則需要圍繞龍芯處理器,建立起一個完整的產業生態系統。
為了按期完成任務,龍芯課題組常年堅持每周上6天班,每天工作十幾個小時。“幾年來,我深刻感覺到,對于一個人或一支隊伍,連續兩、三個月甚至半年的加班加點是可以忍受的,但連續幾年高強度的加班,尤其是從事的工作又有很大的風險和不確定性真的是很難。而在常年的加班和攻關中,課題組內的黨員都是首當其沖的。我常常在開完動員會后,都要求黨員舉一下手。在攻關的過程中,再苦再累,黨員都要頂住。”記得在中科院龍芯課題組采訪,記者注意到在每個黨員的工位上都貼有“我是黨員”的標志牌,每個黨員抬頭就能看見,似乎無時無刻都在要求每個黨員每天上班時問一下自己“入黨為什么”,時刻提醒自己作為黨員的責任。胡偉武說:“不要小看了這塊牌子,在別人眼中它是一種無形的期待;在黨員自己眼中,那是一種如影隨行的提醒,提醒自己作為共產黨員的莊重職責。”
在每次龍芯處理器流片成功或項目取得重大進展時,胡偉武都會帶領龍芯課題組的全體成員去天安門廣場看升旗并參觀毛主席紀念堂向毛主席匯報,并和毛主席紀念堂管理處的同志進行交流,還組織了組內的骨干參觀毛主席故居,給每個黨員發了《毛澤東選集》,讓每個黨員通過學習了解中國革命的艱辛,學習先輩的精神。
一支有靈魂的團隊是一支堅韌的團隊、是一支無堅不摧的團隊。胡偉武十分欣慰:經過多年的發展,龍芯課題組已經成為一支富有戰斗力的隊伍,一支在科研工作中能啃硬骨頭的隊伍。“課題組的廣大黨員經歷了種種考驗,在龍芯處理器的研制中發揮了應有的先鋒模范作用。”他認為,“祖國培養了我們這么多年,青年人只有把自己的命運和國家民族的命運緊緊地聯系在一起,才能有無窮的動力,我們的青春才會放出絢麗的光彩,自己的事業也才能成功。”
近年來,龍芯黨支部先后獲得中科院“杰出成就獎”、“重大創新貢獻團隊”、“創新文化建設先進團隊”、“先進基層黨組織”以及“中央國家機關五一勞動獎”和“全國先進基層黨支部”等殊榮,中組部還將龍芯黨支部作為落實保持共產黨員先進性長效機制的典型單位。胡偉武如此展望明天:“黨的理論就像一盞明燈,照亮了龍芯支部每個成員的心靈。雖然現在龍芯還很弱小,雖然現在所取得的成績還只是萬里長征的第一步,但每個人都充滿了必勝的信心,相信中國自己的芯片必將收復山河,走向世界。
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