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胡伟武——用毛泽东思想创“芯”与创新的传奇

来源:原创    发布时间:2017-10-27   正文所示

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十九大代表“龙芯之父”胡伟武戴毛主席像章回答科技日报记者提问

胡伟武,著名计算机系统结构专家、龙芯CPU首席科学家,有“龙芯之父”之誉。1968年11月出生于浙江永康,1991年7月毕业于中国科技大学计算机科学技术系。现为中国科学院计算技术研究所研究员、博士生导师,国家杰出青年基金获得者、“中国青年五四奖章”获得者,十一届全国人大代表、十届全国青联委员。

1958年8月1日,中国第一台数字电子计算机——M103诞生。它的平均运算速度为每秒30次。M103的诞生,凝聚着中国无数科研人员的心血。时任中国科学院党组书记张劲夫命名其为“八一型”计算机。同时,为了纪念中国首台计算机的诞生,张劲夫风趣地为M103机起了个小名“有了”,寓意中国计算机事业从无到有的伟大变化。

2002年8月10日,当中国人自己设计的通用高性能CPU芯片“龙芯1号”流片成功的时候,它的意义不亚于“有了”的产生。从这一刻起,中国的计算机有了一颗“中国芯”。从此,中国的计算机事业掀开了崭新的一页。而翻开这一页的是年轻的计算机系统结构专家胡伟武。他给当时的“龙芯”取小名叫“狗剩”,迎合中国人“贱名好养”的传统。

而今,“龙芯”长大了,骄人成绩获得了国内外的高度评价,曾入选“中国十大科技新闻”,并被写入我国九年制义务教育“科学新课标”教材和普通高等教育“大学计算机基础”教材。而“龙芯之父”胡伟武如此说:“所得的荣誉超过了我应该得到的,就像从银行贷了很大数目的钱,要用以后的努力工作去还,使自己能够名副其实、心中无愧。”

“没日没夜玩命的”时光

2002年8月10日清晨6时零8分,是一个在我国计算机领域里值得永远铭记的时刻。从那一刻起,我国首枚拥有自主知识产权的通用高性能微处理芯片——“龙芯1号”诞生了。

“龙芯1号”处理器采用动态流水线结构,定点和浮点的实际运算能力都达到每秒2亿次以上,实际性能达到20世纪90年代中后期国际先进水平。2002年9月26日,曙光公司发布了第一款具有完全自主知识产权的服务器。在这台服务器上,奔腾的就是“龙芯”。

龙芯是国家863项目之一,胡伟武的加入是缘于一股热情:“由于种种原因,我国在‘八五’和‘九五’计划期间,在通用处理器的研制方面没做任何的部署。在‘十五’初期,比较主流的观点是我国应以研制专用的嵌入式处理器为主,但是中科院计算所所长李国杰院士从1999年开始就呼吁应该花大力气做通用处理器,认为错过未来五年,以后就再也没有机会了。”胡伟武认为,目前微处理器的发展到了一个难得的转折期,CPU升级速度在变慢,而未来大量新的设备和应用对CPU的低功耗等各方面提出了新的要求,这是龙芯存在和反超的理由。

决定做“龙芯”,源于一个偶然的机缘。2000年10月中旬,胡伟武应中科院计算所领导的要求到母校中国科大进行招生宣传。回到了10年前在母校作试验时的实验室,忆及自己曾和另外一个同学一起做过一个与8086指令级兼容的处理器作为本科毕业设计,由于没有制版的费用,所有的连线都是手工焊的。“那次回去,我看到了我原来做的机器还静静地躺在那里。面对与10年前一样凌乱的实验室和满桌触手可及的芯片、电容、电阻、电烙铁,我有一种重操旧业的冲动,因为10年前那些没日没夜地与逻辑门、触发器、译码器、选择器玩命的日子有一种深深的诱惑,至今我还可以如数家珍地说出好多当时我用过的集成电路芯片的引脚定义。”睹物伤情,想起玩命的日子,他有了“重操旧业”的冲动。

2000年,中科院计算所正在筹备CPU设计项目,胡伟武主动请缨组建CPU设计队伍:“一两年之内不把通用操作系统研制出来,提头来见!”2001年5月,满怀着为我国信息产业发展做出一番事业的雄心壮志,研制“中国芯”CPU的重任落在了年轻的课题组长兼党支部书记胡伟武研究员的身上。研制开始时,胡伟武与同事们就确立了3条技术路线:一是坚持高起点,从高性能通用处理器入手,走跨越式发展的技术路线。二是坚持兼容性设计,把兼容性设计当作通用处理器的生命。三是坚持稳扎稳打、步步为营的方针,设计中的每一步都经过反复验证。这是胡伟武的作风使然。他一直要求自己、要求部下要踏实工作,“把工作做扎实了”。他把所训里的“求实、创新”发挥为“求实,求实,求实,创新”,就是针对目前国内科技界的一些浮躁现象提出来的。有了正确的技术路线和求真务实的作风,研究工作就有了主心骨,为龙芯的成功设计奠定了坚实的基础。

2002年7月初,在最佳方案版图设计提交前,全组经过三天三夜的加班,终于完成了版图设计规则,通过了检查。这时,测试组报告,经分析,最大延迟和布线分析出来的延迟不一致。检查发现是由于对跨时钟域的约束与实际不符。重新布线已来不及,胡伟武决定手工改版图,24小时后修改完毕,降低延迟0.6ns。但是当天下午5时,测试组发现整个处理器的1万多个触发器扫描链由于重连时的一个失误没有根据要求连出来。如果不能在交付方案之前改好,整个方案都会流产。

胡伟武回忆说:“我脑袋‘嗡’的一下,一句话也没说,就去了食堂吃饭,吃饭时想着在剩下的一天多时间内有没有修复的可能以及放弃试制‘芯’的后果。我实在不甘心放弃C方案的试制‘芯’,虽然前面已经有A方案和B方案保底,但C方案是最完美的:面积最小,有着成本最低、压降和电流密度最小、抗静电性能最好等优点,因此最有希望批量生产。”

胡伟武回到机房时全组都已知道这件事,看着他们经过连续熬夜的脸上除了眼睛外连嘴唇都没有一丝血色,心想:如果放弃,这样大家今天晚上就可以回去休息了。“我把负责物理设计的几个人召集起来说了情况,没想到负责后端版图编辑的几个人马上就说他们可以手工再改版图。我心中一热,说‘晚上8点全组开会’,就回到自己的办公室。半个小时后,我在机房进行了动员。”“不是100分就是0分,没有99分!”胡伟武马上开了个动员会,同时跟流片厂商协调要求宽限一天的时间。由于大家都十分疲惫,胡伟武要求任何一个小的修改都必须是一个人操作、两个人在旁边盯着。在接下来的两天两夜,大家把一万多个触发器分成十几条扫描链连出来了。直到完成了最后交付流片的所有工作,每个人都签了字,胡伟武心里默念道:“就这样了,没有什么可后悔的了。”CPU组正是经历了一个个这样的不眠之夜,同时间赛跑,挑战身体和毅力的极限,终于迎来了光明的一天。

谈到为芯片取名“龙芯”(英文名为“Loongson”)时,胡伟武动情地说:“龙是中华民族的图腾,集中了多种动物的优点,希望‘龙芯’也能不断缩短与世界最先进水平之间的差距。”

胡伟武经常说,一盆花用水浇灌固然能够盛开,但用心血浇灌会更鲜艳。他把龙芯当作自己的孩子培育,看得比命还重要。

“狗剩1号”诞生的时候,对于一穷二白的中国芯片业,大家就是想用这个名字冲冲喜。

2003年10月17日凌晨1点10分,一按电源开关,显示屏一阵跳动,在启动了一个简单的BIOS系统以后,开始启动Linux操作系统,一切都很顺利,“狗剩2号”诞生了。4点30分,通过了所有测试。兴奋之中的胡伟武拿出硅谷朋友送的一瓶XO,每人用纸杯庆祝了一下。喝完酒后大家兴致不减,根据事先的约定又打车到天安门广场看升国旗,并去毛主席纪念堂向毛主席报告。“这一年是毛泽东主席诞辰110周年,而这款芯片是我国自主研究开发的第一个64位的高性能CPU芯片,命名为‘MZD110’,这几个字就印在芯片的上面。”

“狗剩”——龙芯的小名。这是一个有着极深民族文化底蕴的名字,寄托着胡伟武和研制组成员深厚的爱和殷切的期盼。今天,“狗剩”已经在襁褓中长大了。

“土鳖派”的“红专并进”

胡伟武出生在浙江永康的一个教师家庭,胡伟武随母姓,他的哥哥随父姓。胡伟武出生时身体比较弱小,父亲应一新给他取名“伟武”。

1986年6月,品学兼优的胡伟武在永康县第一中学学习期间加入中国共产党。“刚入党时的想法很简单,觉得入党是很光荣的,党员是先进分子,但是对党员为什么先进的深刻内涵还没有清楚的认识。在我入党的支部会上,几位老师党员的寄语让我对党有了进一步的认识。其中一位老师说:入党就是为了吃亏。还有一位老师说:一个人组织上入党只有一次,但思想上的入党是一辈子的事。最后支部书记说:“共产党员面对困难时一般都能正确对待,难的是如何面对荣誉和利益,这些话都成为我铭记终身的警句。”

这年9月,胡伟武以浙江永康县高考状元的身份进了中国科技大学。谈起科大的学习生活,胡伟武兴致勃勃:“科大的基础教育非常扎实。虽然是计算机系,但受到的理科教育与基础学科一模一样,像数学用的就是数学系的教材,物理用的就是物理系的教材,而且会由最好的教授给他们上基础课。我们在第3学年的第2个学期就进入各种实验室,在实验室做了两年半的成果。进入实验室可以使学生受到很好的实践能力培训,我当时做的东西写成硕士论文也没有问题。”“我感觉5年在科大没有浪费过1个小时,没有虚度。”

“迎接着永恒的东风,把红旗高举起来,插上科学的高峰!科学的高峰在不断创造,高峰要高到无穷,红旗要红过九重……”中国科技大学校歌《永恒的东风》,时时吟唱在胡伟武的心底。中国科技大学首任校长郭沫若提出的“红专并进,理实交融”,构成了科大经久不衰的优良校风。科教报国成为胡伟武这位科大人追求卓越、不断创新的不竭动力。

1991年7月从中国科大毕业后,他免试进入中国科学院计算机技术研究所攻读博士学位。读博期间,他师从著名计算机系统结构专家夏培肃院士,老先生身上的谦虚、严谨的治学态度和高度的责任心使他受益终身。“我在1995年6月完成博士论文初稿,一直到1996年2月29日才答辩,中间夏老师帮我修改了26稿,手把手地教会了我如何做学问。夏培肃的言传身教使他真切地体会到,做学问首先是是做人,他也同样以此来教导自己的学生。他总是不断强调给予年轻人更多的机会,“我希望我的学生能够比我‘厉害’”。

从本科到读硕士、博士,胡伟武一直是在国内,可以称之为真正的“本土派”,而他更将自己戏称为“土鳖派”。出国深造的机会对于他应该说是很多的,由于他的博士论文曾获“中科院院长奖学金特别奖”、首届“全国百篇优秀博士论文”,其中的一个奖励就是公费出国,但胡伟武仍决定一直留在国内。这也和他的导师的影响有关。“我的导师始终告诫我们要立足国内,更何况国内的科研环境并不比国外差。特别是近几年,国家每年投入的经费越来越多,国外哪儿找去?”因此他心甘情愿做个“土鳖派”。

自“白手起家”到“顶天立地”

龙芯的研究几乎是“白手起家”,其技术核心的来源以及未来的前景,这些都成了外界对龙芯此起彼伏的质疑。

被喻为“现代信息技术灵魂”的芯片产业,已经成为各国综合国力竞争的重要砝码。有没有必要研发我们自己的高性能通用芯片,是摆在很多人心里的一个疑问。“狗剩”还是“丑小鸭”的时候,就遭到了很多质疑。在互联网上,成为众人攻击的“靶子”:CPU的技术含量这么高,你们计算所有这个实力做吗?英特尔做了多少年才做出来的东西,凭你们那几个没胡子的人,两年就做出来了?人家都有奔腾4了,你才是个486,能和人家竞争吗?有市场吗?

研制中国自己的CPU——这是一件几乎谁都以为不可能、因而谁都不去做的事情,却被一群年轻人做成了。

曾有某媒体发文《龙芯无奈购美公司专利授权,“中国芯”光环褪尽》,报道龙芯购买MIPS授权事件,质疑龙芯的自主创新战略失败。一时间,“汉芯第二”、“伪自主”等言论甚嚣尘上,口诛笔伐不绝于耳。胡伟武回应说:“MIPS是一种计算机语言,MIPS指令集就像26个英文字母,本身没有任何的含义。处理器的性能如何,关键看工程师对指令集的实现能力,就像人们对26个字母的驾驭能力一样,不同的措辞、不同的语境可能衍生出截然不同的含义。MIPS有300多条指令系统,这是一个基础的架构,我们可以在上面进行‘加、减、乘、除’的运算。龙芯在这个基础上增加了500多条,并申请了100多条专利,这才是自主创新的关键。”他解释说:“MIPS提供处理器核授权和指令授权两种模式,处理器核授权是购买由MIPS公司设计的MIPS兼容的处理器核,这是由MIPS设计的处理器核。而购买指令授权主要是为了使用MIPS兼容的器牌以及通过加入MIPS兼容联盟共享知识产权,指令授权后需要自主设计处理器核。我们购买的是MIPS公司的指令授权,也就是说,处理器核是完全独立设计的。”

胡伟武用写文章作比喻,“你用自己造的文字写一篇文章,人家认识吗?创造全新的指令集技术上并不难实现,但是不会有人支持你。如果孤军奋战,没有产业伙伴的话,想要在通用领域生存难上加难”。他说:“买MIPS是产业化,是为了获得产业伙伴的认同。经过多年的技术积淀和市场运营,龙芯已经到了全力推进市场化的阶段。早期的107计算机、银河系列计算机属于自行编写指令集、开发程序,并在专业领域获得不同程度的成功。龙芯与它们不同,作为一颗通用CPU,除了肩负国防等关键领域的信息安全,国人对‘中国芯’在个人消费市场的表现同样抱有很高的期待。这就要求市场化运作,完善配套的软硬件环境、生产销售流程等,找到优秀的合作伙伴才是上策。团结一切可以团结的力量,我个人将这看成是一次新时代IT领域的‘统一战线’。”

“龙芯2号”研究成功后,龙芯项目组一直努力实现着和中国本土的IT巨头合作,以便迅速打开市场完成市场化循环。“当然,我们要做的不是一个产业链,不是说我们做出一个产品来,拿到超市去卖给客户,我们要做的是产业环境。你看英特尔,它有它的产业环境,有人为它做套片,有人为它做板子,有人为它做软件,有人帮它卖,各种各样的应用,有很广泛的产业环境。而龙芯呢,它的面很广,它也非常重要,如果国家真正把它当作一个工业发展起来的话,我相信它是能够打破某些国家的信息垄断的,而时下我们要做的正是龙芯的产业环境。我们科研院所经常说,要‘顶天立地’,‘顶天’与‘立地’之间是‘或’的关系,但对龙芯而言,两者之间却是‘与’的关系。我有一个体会是,你顶得到天,你就很容易立地。产品的性能、功耗、价格在某一块领域或者在某一个档次之内,我必须做到全世界最牛,我才能卖出去。集成电路有个规律,叫做‘winnertakeall’,赢者通吃,我的性能比你差1%,那么你肯定是100%的市场,而我没有,绝不会是你51%,我49%。龙芯也一样,你要真正想在市场上有所表现,要做到顶天的程度。其实,经过这么些年的努力,我们龙芯在某些产品的应用上已经达到‘顶天’的水平了。”

心中不落的“红太阳”

龙芯组会议室不算宽敞,但巨大的毛泽东主席半身石膏塑像与墙上“用毛泽东思想武装龙芯课题组”的漆红大字,对称地挂在毛泽东塑像两边的国旗与党旗,让人感到龙芯区别于传统IT公司的另外一种味道。

全国“两会”期间,胡伟武身着中山装与会,在一片西装革履的会场中显得风格迥异,细心的人还会发现他胸前端端正正佩戴着的一枚毛泽东主席像章。胡伟武称自己是“毛毛虫”,是毛泽东的铁杆“粉丝”、毛泽东思想的追随者。他的上装一直别着主席像章,笔记本电脑的桌面是毛泽东的头像,访谈时不时从他嘴里蹦出“团结一切可以团结的力量”、“统一战线”、“开辟根据地”、“枪杆子”、“星星之火,可以燎原”等带有革命色彩的语句。

在胡伟武很小的时候,父亲经常给他讲有关毛泽东的故事、毛的诗词。那时,胡伟武认为毛泽东是自己心中的神。随着年龄的不断增长,胡伟武阅读了很多有关毛泽东的书籍,他心中的神——毛泽东渐渐变成一个富有智慧、有人格魅力、感情丰富的人。胡伟武认为,毛泽东时代虽然渐行渐远,但作为一代伟人,他的思想会一直影响今天甚至以后的中国人。生活中,胡伟武最爱听的歌曲是有关歌颂毛的红歌。

毛泽东思想,是以毛泽东为主要代表的中国共产党人,运用马克思主义的立场、观点和方法,把中国长期革命和建设实践中的一系列独创性经验作了理论概括而形成的适合中国情况的科学的指导思想。“大多数青年人都有自己的偶像,而我最崇拜的人是毛泽东。”胡伟武否认外界的看法“讲毛泽东思想是炒作、是作秀”,自己是真心崇拜毛泽东、学习毛泽东思想。“这不是说着玩的,也不是为了宣传,而是要实实在在地指导我们的实践。因为没有这个东西,我们就不能战胜强大的对手;只要坚持这个东西,我们就必定能取得胜利。我爱读毛泽东的诗词和著作,毛泽东思想是永不过时的!”周围人都说,他对《毛泽东选集》的某些篇章烂熟于心,对其中提到的某些战略战术更是诠释得炉火纯青。

言及龙芯研发的体会,胡伟武说,自主创新首先要有信心和勇气。没有勇气,落后者永远落后,有了勇气去实践,落后者才有可能成为赶超者。作为龙芯课题组的组长,胡伟武号召整个小组“又红又专,但首先是红”。他一直强调要“用毛泽东思想武装龙芯课题组”。他说,一是学习毛泽东的精神,加强课题组的思想作风建设。毛泽东从不被任何困难、任何敌人吓倒,这是一种强烈的自信、自尊、自强精神,是我们民族的灵魂,也是龙芯最需要的精神。二是学习毛泽东思想的方法。毛泽东最善于在实践中学习,善于抓住问题的关键,以弱小战胜强大。三是学习毛泽东的立场,永远站在工农大众一边,为人民服务。龙芯就是走节约型的信息化道路,通过高性能、低成本、低功耗的处理器设计,大幅度降低我国信息化的成本,坚持信息化为广大人民服务。他坚信,星星之火,可以燎原,只要认清事物发展的规律,得到广大人民的拥护,弱小就可以战胜强大,历史就是在弱者不断战胜强者中发展的。“高性能CPU(中央处理器)芯片,在计算机系统中相当于人的大脑,是信息领域最关键、最核心的技术,有芯片‘珠穆朗玛峰’之称。长期以来,我国计算机芯片全部依赖进口,给国家安全带来了潜在的威胁。”胡伟武认为,为了保证国家信息安全支撑信息产业发展,中国必须要有自己的高性能处理器。胡伟武说,我国的科研人员肩负着重要的历史使命。在全球化的今天,在工业经济向知识经济转换的时代,粗放型经济发展模式已到了极限,自主创新能力是社会主义建设的“枪杆子”,中国的科研人员理应做出应有的贡献。他指出,能力不是从天上掉下来的,它来源于实践,从产品和工艺开发的实践中生成。龙芯在能力建设方面,坚持自主创新,坚持又红又专的人才培养,重视团队战斗意志的锻造。龙芯的使命就是为我国建立自主可控的计算机和软件工业体系做贡献,为广大人民群众服务。

毛泽东思想被他用在了龙芯产业化路径上。他说,如果满足于做个小军阀,占个小地盘,龙芯很容易生存,但“龙芯”是在“打江山”,共产党人从成立到建国28年需要一个过程,龙芯也是,不能满足于小地盘.他套用毛泽东《论持久战》写了《论龙芯的持久战》。其中表示,龙芯目标定位是实现中国信息产业的“自主可控”,需要长期“造反”,“把天翻过来”,是重建世界,而不是在英特尔、微软控制格局下增砖添瓦。而这,则需要围绕龙芯处理器,建立起一个完整的产业生态系统。

为了按期完成任务,龙芯课题组常年坚持每周上6天班,每天工作十几个小时。“几年来,我深刻感觉到,对于一个人或一支队伍,连续两、三个月甚至半年的加班加点是可以忍受的,但连续几年高强度的加班,尤其是从事的工作又有很大的风险和不确定性真的是很难。而在常年的加班和攻关中,课题组内的党员都是首当其冲的。我常常在开完动员会后,都要求党员举一下手。在攻关的过程中,再苦再累,党员都要顶住。”记得在中科院龙芯课题组采访,记者注意到在每个党员的工位上都贴有“我是党员”的标志牌,每个党员抬头就能看见,似乎无时无刻都在要求每个党员每天上班时问一下自己“入党为什么”,时刻提醒自己作为党员的责任。胡伟武说:“不要小看了这块牌子,在别人眼中它是一种无形的期待;在党员自己眼中,那是一种如影随行的提醒,提醒自己作为共产党员的庄重职责。”

在每次龙芯处理器流片成功或项目取得重大进展时,胡伟武都会带领龙芯课题组的全体成员去天安门广场看升旗并参观毛主席纪念堂向毛主席汇报,并和毛主席纪念堂管理处的同志进行交流,还组织了组内的骨干参观毛主席故居,给每个党员发了《毛泽东选集》,让每个党员通过学习了解中国革命的艰辛,学习先辈的精神。

一支有灵魂的团队是一支坚韧的团队、是一支无坚不摧的团队。胡伟武十分欣慰:经过多年的发展,龙芯课题组已经成为一支富有战斗力的队伍,一支在科研工作中能啃硬骨头的队伍。“课题组的广大党员经历了种种考验,在龙芯处理器的研制中发挥了应有的先锋模范作用。”他认为,“祖国培养了我们这么多年,青年人只有把自己的命运和国家民族的命运紧紧地联系在一起,才能有无穷的动力,我们的青春才会放出绚丽的光彩,自己的事业也才能成功。”

近年来,龙芯党支部先后获得中科院“杰出成就奖”、“重大创新贡献团队”、“创新文化建设先进团队”、“先进基层党组织”以及“中央国家机关五一劳动奖”和“全国先进基层党支部”等殊荣,中组部还将龙芯党支部作为落实保持共产党员先进性长效机制的典型单位。胡伟武如此展望明天:“党的理论就像一盏明灯,照亮了龙芯支部每个成员的心灵。虽然现在龙芯还很弱小,虽然现在所取得的成绩还只是万里长征的第一步,但每个人都充满了必胜的信心,相信中国自己的芯片必将收复山河,走向世界。


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