“龙芯之父”胡伟武:稳扎稳打,做“人民的CPU”

2021-09-23 11:11:57 admin

人物简介

胡伟武是著名的计算机领域专家,任龙芯中科技术有限公司董事长,也是我国第一颗通用处理器龙芯的总设计师。他坚持自主研发,主持研制了“龙芯”系列芯片,实现了我国CPU关键核心技术的突破。2020年,他荣获北京市突出贡献中关村奖,摘得北京科学技术最高奖桂冠。这也是北京市科学技术奖励大会首次颁发“人物奖”。

加固计算机

“龙芯之父”胡伟武。受访者供图

传承

龙芯为国家安全做了贡献,这个目标已经基本做到了。当然这还不够,我们希望为整个产业发展做贡献,能支撑产业发展形成生态,是我的目标。我从事教学,我在中国科学院大学教学生。我不觉得这是负担,而是我工作的一部分。现在人才主要都在X86和ARM体系上学出来的,我们要让他们在龙芯体系上学习计算机。让我很感动的是中小学老师的一呼百应,他们很有情怀,非常支持自主安全的龙芯体系。今年,有两三万台龙芯电脑将走进全国的中小学校,教育系统的总含量应该达到两三千万台。

上世纪90年代末,通用计算机大量涌入中国市场,国内诞生了一批通用计算机生产企业,但作为计算机系统运算和控制核心的CPU全部依赖进口。2001年,33岁的胡伟武在中科院计算所组建了课题组,开始了自主CPU“龙芯”的研制。

20年来,龙芯曾有高光时刻,也经历过低谷。时光荏苒,“龙芯之父”胡伟武的头发已经斑白,但他的初心没有变——稳扎稳打做“人民的CPU”。经过20年的积累,“龙芯”CPU性能正在不断提高,逼近市场主流产品的水平。

“自主信息产业体系建设是一项复杂任务,既要有只争朝夕的奋发,又要有十年磨剑的坚持。”未来十年,胡伟武有更加深远的考虑——打造Wintel(微软+英特尔)体系和AA(ARM+安卓)体系之后的第三套生态体系。他相信,在两三年内,龙芯将有能力走向开放市场和国际市场。

勤奋的学霸

如果用现在的网络流行语形容,青少年时期的胡伟武,是名副其实的“学霸”。

1968年,胡伟武出生于浙江永康。在当时,农村孩子总是重复走父母的老路——长大当农民。但在父亲的鼓励下,胡伟武立志长大以后要当科学家、搞科研。“我从小看画报和电影,特别羡慕穿着白大褂的科研人员、拿着图纸的工程师。我心里有向往,学习也格外用功。”

上世纪70年代,农村学生没有辅导书。胡伟武的父亲是名乡村教师,在县里参加教师培训后将培训书籍和应用题集带回了家。小学三年级暑假,胡伟武把两本厚厚的应用题集全部做完。“在那以后,小学所有应用题,没有一个老师做得过我”。教语文的父亲鼓励他背成语词典,大年初一家里来了客人,大人们寒暄聊天,他图清静,冒着大雪跑到后山去背成语。

在小学和初中阶段,由于父亲工作调动,胡伟武不断转学。每次转到新学校,那里的第一名就换成了他。胡伟武回忆说,当时年少气盛,如果分数被第二名追得太紧,他心里都会不舒服。

备战高考时,胡伟武形容自己是从题海中冲出来的。“做题做到什么程度?就是我买一本新的书回来,发现找不到没做过的题目。”1986年,他以浙江省理科第29名的高考成绩考入中国科学技术大学计算机专业,他记得,当时中科大计算机专业的平均录取成绩比清华大学还高30分。

大学期间,胡伟武愈加勤奋。偶尔周六晚上他去看场电影,回到宿舍觉得特别内疚,后悔浪费了两个小时,于是周日一大早就到图书馆去上自习,想把时间补回来。

“龙芯零号”与原始创新

“我们这一代计算机人自主化的基因来自第一代计算机人的传承。”胡伟武这样说。

上世纪80年代,我国科技工作者为两弹一星、石油勘探等国家重大工程造计算机。“当时的计算机‘从沙子做起’,完全自主,没有一点对外依赖。”大学期间的胡伟武有一个心愿——“如果这辈子有机会能够参与做一台生产生活中使用的计算机,我就很开心了,哪怕是做一个边角模块,就没白学计算机。”

教胡伟武计算机专业课的老师,是做过真正计算机的一批人,有人负责运算部件,有人负责控制部件,各展所长。1989年,读大四的胡伟武进入实验室做科研,他费尽周折做了相当于计算机“大脑”的核心部件——CPU(中央处理器),把DOS操作系统跑了起来。

“我当时做的相当于Intel 8086微处理器芯片。8086有几万个晶体管,我们买到的小芯片只有几十个晶体管。没有钱做电路板,我们就用电烙铁把四百多个芯片连接在一起,把X86指令系统实现了一遍。”后来,胡伟武将其称为“龙芯零号”。

1991年9月,胡伟武被保送进入中科院计算所读研究生,师从我国计算机事业的重要创始人、中国第一个计算机三人小组成员夏培肃院士。彼时,中国已经不再自己造计算机,转而购买国外工业化批量生产便宜的计算机。完全市场化后,计算机研发从两个核心领域退出,一个是CPU,一个是操作系统。当时,胡伟武的研究方向为分布式共享存储,他多次发表论文并参加国际会议。

5年后,胡伟武获得博士学位,博士论文入选“首届全国百篇优秀博士学位论文”。根据当时的国家政策,他可以获得公派出国的机会。一位国外教授向他伸出橄榄枝,承诺让他带领一个科研团队。此时,他的大学同学一多半去了美国硅谷,收入颇丰。还有一些同学在外企工作,月薪上万。

是否出国做科研?犹豫不决的胡伟武向夏培肃征求意见。“夏老师叫我不要出国,她说我们国家计算机领域还有一些方面存在不足,我们要为国家做贡献。我听从老师的教导,留在了计算所。”

在计算所,胡伟武跟随夏培肃做基础研究项目,和所里做应用项目的同事相比,收入差了一大截。计算所另一个部门的领导相中他能干、责任心强,想“挖”他去自己的部门接班,许诺为他加薪分房。当时,胡伟武的孩子刚出生,家里却没有住房,一家人住在哥哥家,到计算所上班要花上两小时。

他有点动心,换部门不算违背老师的希望,既没出国也还在计算所工作。“我跟爱人商量,她一句话点醒了我,说你现在离开课题组,如果不是因为科研做不下去,而是为了生活问题,就怕你将来会后悔。”

有了妻子的支持,胡伟武内心不再矛盾,继续拿着每月800元的工资,跟着夏培肃做基础研究。“现在的说法叫原始创新。”

“做不出CPU,提头来见”

上世纪90年代后期,我国高性能计算机跟美国相比差距巨大。石油勘探、天气预报等工作使用的高性能机,需要通过特批方式购买。然而买回来的机器,仍然要在对方的监督下使用。

“我们经常听到‘玻璃房子’的故事。通透的玻璃房里,放着一台从美国买来的超级计算机。中国科学家得在美方监视下上机操作,不得用于军事目的。”

在这些故事的“刺激”下,中国科研人员决心要做自己的高性能机。1998年,夏培肃联合金怡濂院士、周毓麟院士主持召开香山科学会议,讨论我国高性能机发展问题,胡伟武作为会议秘书参会。会议最终聚焦在CPU的自主研发上,大家认为,通用CPU是核心技术,不可受制于人。“金怡濂院士的一句话让我印象深刻,他说CPU一定要做,哪怕做个586(处理器),也得试试看。586和当时市场上的主流CPU差了好几代。”

CPU被认为是计算机的“大脑”。但当时,我国要不要自主做CPU没有形成共识,由于研发CPU投入过大,“造不如买”的观点一直盛行。1999年,同为夏培肃学生的李国杰就任计算所所长,他一边改革提升科研人员的薪酬待遇,一边呼吁在“十五”期间(第十个五年计划)做中国自主的CPU。

2000年10月,胡伟武回母校中科大为计算所招生。10年后再次回到实验室,他看到大学时期做的机器还在那里,满桌子的芯片、电烙铁把他“带回”激情燃烧的岁月。他激动地给当时计算所的系统结构室主任唐志敏打电话,誓言“做不出CPU,提头来见”。

不久后,李国杰突然在一次所内会议上宣布,由33岁的胡伟武承担研发CPU的课题,并为他拉来了100万的资金。事先并不知情的胡伟武倍感振奋,带领团队投入了忘我的攻关中。

“龙芯1号”诞生

时至今日,“龙芯”诞生的故事,听起来依旧很“燃”。

胡伟武还记得2001年8月19日的天气。“那天北京雷电交加,通过四个月的努力,我们终于做出了龙芯的原型系统,把操作系统跑起来了。”他解释说,CPU处理器芯片就好像一本书,可以批量生产;而原型系统把设计逻辑写到可编程的FPGA芯片里,相当于把一篇文章写到空白的本子里。这一进展立刻引起了中科院的重视,中科院设立方向性项目,并给予课题组500万的支持。

当时课题组成员“玩命”攻关,他们有一种观点——我们现在落后那么多,要是大家每周工作5天,每天只工作8小时,恐怕很难赶上,必须像当年搞“两弹一星”一样拼命。

胡伟武回忆说,有一次团队被一个问题卡住了,大家六、七天没有回家,困了就睡在办公室的上下铺。“当时正是伏天,我们的衣服是黏在身上的,自己闻起来都觉得有一股馊味儿。”后来问题被解决,胡伟武回家洗了个澡,感觉走在路上浑身轻飘飘的,“像要飞起来一样”。

紧急攻关时,团队过着“食不知味”的日子。问题被解决那天,团队三位成员来到志新桥旁边的粥铺,一口气吃光了17个碟子。熬通宵的日子让胡伟武对人的生理极限有了新的认识。“凌晨1点到2点的时候最困,熬过去就好了。连熬七天的时候,第二天和第三天最困,熬过去就不困了。”

2002年8月10日凌晨6时08分,中科院计算所北楼105房间掌声雷动。安装了“龙芯1号”CPU的计算机正常启动工作,屏幕上如约出现“login:”字样。“龙芯”诞生,意味着中国人只能依靠进口CPU制造计算机的历史终结。

课题组成员给“龙芯”取了一个有传统特色的小名“狗剩”,希望它“好养活”,音译成英文就是Godson。

告别体制,下海办企业

“十五”期间,龙芯解决了一个问题,即中国能不能做CPU,答案是能。接下来的5年,龙芯要解决另一个问题——国产CPU能不能用?“十一五”期间,两条线交织展开。一条线是龙芯CPU产业化,一条线是研发的继续深入。

最初走向市场,龙芯曾屡屡碰壁。但由于自主研发的CPU事关国家战略安全,不久后,涉及安全的特定领域开始“点名”要在项目中应用龙芯CPU,虽然没有大规模铺开,但龙芯得以在特定场景应用起来。在研发上,龙芯从单核变成了四核,性能有所提高。

胡伟武也意识到,龙芯不能在科学院的体制内做下去了。“科技创新要为经济社会发展服务,我们要到市场中去,服务客户,否则写再多的论文,拿再多的奖评也没用”。2010年,龙芯课题组绝大多数技术骨干告别计算所,转型开始市场化运作。“当时多数龙芯骨干都从科学院计算所辞职,一些在读博士退学,大家下了很大决心。”时任中科院院长的路甬祥院长专门批示,要求科学院有关部门落实龙芯团队的股权激励。

2001年到2010年,龙芯前10年的研发,靠的是中央政府投入的多个项目总共4亿元的课题经费,可以算是“天使投资”。2010年起,资本接力棒传到地方政府。当时有人对胡伟武说,办CPU企业是没人理你的,他觉得自己被当做堂吉诃德,“长矛就是龙芯,风车是两个主流CPU,一个是Intel,一个ARM。我想做第三个,但没人敢投资。”胡伟武曾想把企业设在天津,为了让龙芯留在北京、留在中关村,北京市政府牵头投资1亿元,带动民营企业跟投1亿,为此,中关村管委会开了26次协调会。

走出“至暗时刻”

胡伟武坦言,2010年,龙芯完成了组织上的转型,但思想上尚未转型,团队觉得国家项目指南就是做CPU的出发点,结果走了很多弯路。最大的弯路,就是对性能理解的偏差。龙芯做的是专用的高性能。

“打个比方来说,Intel在繁华的商业中心盖了100层的大楼,里边有餐饮、办公、酒店和娱乐配套设施。我也盖了一座100层的大楼,盖完后发现这座楼没有停车场,周边是土路,也没有任何配套。楼本身是高的,但是不好用。这就是市场跟技术的区别。”

彼时,龙芯陷入困境,尽管CPU已经开在特定领域应用,但效果并不理想,CPU性能出现了十几倍的差距。“2012年,龙芯开始面临危机,国家重大专项资助的重心不再支持自主通用CPU。当时外出开会,很多专家领导都会同情和安慰我。”同时,也有外国大企业找来,要合作办企业,给龙芯技术授权。胡伟武看得清楚,诱惑背后的潜台词是缴枪不杀。“你用了对方的东西,自己的技术能力就会受到损伤,但对方永远不会把最好的给你。”

此时,胡伟武的凝聚力和龙芯团队的“信仰”让大家选择了坚守,团队核心骨干中没有一个人被互联网企业挖走,去拿一两百万的年薪,而是留在龙芯拿一万的月薪。团队保持低成本运营,通过艰苦转型走出低谷。

“现在回想起来,国家项目的‘断粮’对我们是有帮助作用的。这倒逼我们放下身段,俯下身子去真正了解客户需求。”胡伟武说,龙芯开始开拓小而散的工控市场,使用于特定设备中的芯片批量不大,一年可能也就几千片,这些小系统服务起来很辛苦,就像在盐碱地上耕种一样,但认真耕种至少可以解决温饱问题。

2015年,龙芯收入上亿,实现盈亏平衡。至今,龙芯系列产品已广泛应用在党政、能源、电力、石油、交通等行业。

打造第三套生态体系

全球的信息产业有两个体系支撑,一个是Wintel(微软-英特尔),一个是AA(安卓-ARM)体系。2008年,龙芯提出打造第三套生态体系。“龙芯的目标不是光卖芯片,我们要打造新的体系。”

胡伟武说,当前如果Intel推出新CPU,微软推出新操作系统,全中国的电脑都得升级;如果ARM推出新CPU、安卓推出新版本,中国的手机也得升级。“要解决软件的问题,需要融入已有的体系。但主导权在人家手里,产业是没利润的。”

从中关村50平米的实验室中起步,龙芯已经走过二十年的旅程。“经过20年的努力,我们已经完成了技术补课。”他说,目前龙芯CPU的性能已经逼近市场主流产品水平,“用龙芯电脑打开文件,会觉得比Intel x86电脑还快。”同时,龙芯推出了自己的指令系统,以支撑生态。他说,龙芯下一步发展的重点是生态建设,未来十年将完成从技术补课向生态建设的转变,从政策性市场向开放市场的转变。

说起龙芯自主指令系统,胡伟武说,指令系统就是计算机硬件的“语言”。就像中国人可以用英文写文章赚钱,但不可能基于英文构建中国的民族文化。通过合资或者授权可以用国外指令系统做产品,但是不可能构建自主的信息技术体系和产业生态。

今年7月,龙芯3A5000处理器发布,这是首款采用自主指令系统LoongArch的处理器芯片,性能逼近国际主流水平。“搭载龙芯3A5000处理器的电脑已经在电子政务、金融、能源、交通等领域试用。用户反馈说体验到它的性能,这是量变到质变的过程。自主指令系统不再依赖任何国外的技术授权,很多合作伙伴认为这具有里程碑式的意义。”

大众何时能用上龙芯电脑?胡伟武称,争取在“十四五”期间完成从政策性市场向开放市场转变。“目前龙芯CPU的性能没有问题,但在软件生态方面还需要弥补,目前龙芯电脑可以上浏览器、跑国产的软件,但跑不了photoshop等部分软件,现在还在试错迭代的阶段。”他说,未来龙芯将尝试在电商销售几千块钱的笔记本,让公众够得着、试试看。在两、三年内,龙芯将在生态配套方面完成新一轮的迭代,届时性价比会更好。

匠人心声

新京报:你觉得在完成自己的成就中,如何呈现匠心精神?

胡伟武:用养孩子的耐心来做产品。有些产品像养猪,养一年就出栏了;有些产品像养牛,养三年可以干活了;有些产品像养孩子,得养二、三十年才有出息。做CPU就是养孩子。同样是1000个人年,1000人干一年和100人干十年的效果是完全不一样的。匠心就是有耐心,不急于求成。

新京报:在你的生活和工作中,哪些东西是你一直坚守的?

胡伟武:三个坚持。坚持为人民做龙芯的根本宗旨,坚持自力更生艰苦奋斗的工作作风,坚持实事求是的思想方法。在每次做重要的人生选择时,少考虑对自己有多大好处,多考虑对国家人民有多大好处。比如同样是做CPU,通过自主研发构建自主信息技术体系,而不是通过引进技术做产品融入国外体系,这是一条很难走的路,但走通后对国家人民的好处最大。我发现,每次人生选择时主要考虑对人民有没有好处,几十年下来对自己好处也是最大的。

新京报:你感觉你获得的最大的快乐是什么?

胡伟武:就是《论语》中说的“学而时习之,不亦悦乎”。结合应用中发现的问题不断进行研发迭代,产品性能不断提高,从而满足更多应用,在更多的应用中又发现新问题,如此往复。具体地说,研制出一款新产品性能得到大幅度提高,龙芯的产品在各个领域得到应用,又红又专的龙芯团队后浪推前浪快速成长,这三种情况真是令人产生难以言表的内心快乐。

新京报:什么时候是你认为最艰难的时候?能够坚持下去的原因是什么?

胡伟武:研发龙芯虽然很辛苦,但不用特别焦虑,是单维度的困难。但2012年-2013年,我们面对的是市场、技术、管理等多维度的问题,当时有一段时间几乎发不出来工资。最终坚持下来是源于内心的信念感。夏老师临终前在病床上跟我说,她这辈子最大的心愿就是做好中国的计算机事业,我们这代人没搞好,你要搞得比我好。所以我觉得这个事情不完成是不行的。我一直以来接受的教育也是科研要解决国家的问题,所以我从来没有想过退缩。

新京报:你希望未来还取得怎样的成就,对于未来有怎样的期待?

胡伟武:龙芯为国家安全做了贡献,这个目标已经基本做到了。当然这还不够,我们希望为整个产业发展做贡献,能支撑产业发展形成生态,是我的目标。

新京报:你还从事教学工作吗?

胡伟武:我从事教学,我在中国科学院大学教学生。我不觉得这是负担,而是我工作的一部分。我们要打造第三套信息技术体系,在教育方面有两个痛点。一是我们有2000多个有计算机专业的高校,都在教学生怎么用计算机,而不是教学生怎么造计算机。主要的原因是老师自己没造过,而我是造过的,所以我们把本科生和研究生的课程重新编写,把我们造计算机的过程呈体系性地表现出来,CPU的源代码对高校开放。

加固计算机

胡伟武在指导研究生。受访者供图

第二个痛点是我国中小学的信息化课程成为微软培训班。我们要努力改变,让学校教授自主平台。要建第三套生态体系,人才体系是其中一部分。现在人才主要都在X86和ARM体系上学出来的,我们要让他们在龙芯体系上学习计算机。

让我很感动的是中小学老师的一呼百应,他们很有情怀,非常支持自主安全的龙芯体系。今年,有两、三万台龙芯电脑将走进全国的中小学校,教育系统的总含量应该达到两、三千万台。

新京报:2020年,你荣获北京市突出贡献中关村奖,这也是北京市科学技术奖励大会首次颁发“人物奖”。你觉得这个奖项授予你的意义在于什么?

胡伟武:我觉得北京市在释放一个非常重要的信号,鼓励大家像我们一样从科研院所走出来,为经济社会发展服务,这是会受到尊重和认可的。我们已经把论文写在市场这个大地上了,不是写在纸上了。

每一代科研人员有自己的使命,我们这代计算机人为国家经济社会发展服务,解决制约国家经济社会发展的一些关键性问题,这也是非常重要的。

当然,我也从来没见过这么多奖金,我的工资不高,300万奖金相当于我十年的工资。

新京报记者 张璐

编辑 陈东 张磊 校对 柳宝庆 贾宁


电话咨询
产品中心
解决方案
关于我们