“龙芯之父”胡伟武:稳扎稳打,做“人民的CPU”(胡伟武公司)

  • 人物简介

  • 胡是著名的计算机专家,龙芯中科科技有限公司董事长,中国第一个通用处理器龙芯的总设计师。他坚持自主研发,主持开发了“龙芯”系列芯片,实现了我国CPU关键核心技术的突破。2020年获得北京市中关村杰出贡献奖,获得北京市科学技术最高奖。这也是北京市科学技术奖励大会首次颁发“人物奖”。



    “干儿子之父”胡。照片由受访者提供

  • 继承

  • 龙芯为国家安全做出了贡献,这个目标基本实现了。当然,这还不够。我们希望为整个行业的发展做贡献,支持行业发展形成生态,这是我的目标。我从事教学工作。我在中国科学院大学教学生。我觉得这不是负担,而是我工作的一部分。现在的人才主要学习X86和ARM系统。我们想让他们在龙芯系统上学习计算机。中小学老师的回应让我很感动,他们充满感情,支持独立安全的龙芯系统。今年将有两三万台龙芯电脑进入全国中小学,教育系统的总内容要达到两三千万。

    90年代末,大量通用计算机涌入中国市场,中国诞生了一批通用计算机厂商。然而,CPU作为计算机系统运行和控制的核心,全部依赖进口。2001年,33岁的胡在中科院计算所成立了研究小组,开始了自主CPU“龙芯”的研制。

    20年来,龙芯有高潮也有低谷。时过境迁,“干儿子之父”胡头发花白,但初心没变——稳扎稳打做“人民的CPU”。经过20年的积累,“龙芯”CPU的性能正在不断提升,接近市场主流产品的水平。

    “自主信息产业体系的建设是一项复杂的任务,不仅需要只争朝夕,还需要十年如一日的坚持。”未来十年,胡还有更深远的考虑——打造继Wintel(微软+英特尔)系统、AA(ARM+ Android)系统之后的第三个生态系统。他相信,在两三年内,龙芯一定能走向开放的市场,走向国际化的市场。

    勤奋的校长

    如果用现在的网络流行语来形容胡少年时期,他是名副其实的“学霸”。

    1968年,胡出生于浙江永康。那时候农村的孩子总是重复着父母的老路——长大当农民。但在父亲的鼓励下,胡决定当一名科学家,长大后从事科学研究。“我是看画报和电影长大的,特别羡慕穿着白大褂的科研人员和拿着图纸的工程师。我心里有向往,学习也很努力。”

    70年代,农村学生没有辅导书。胡的父亲是的一名乡村教师。在县里参加教师培训后,他把培训用书和实用习题集带回了家。初三的暑假,胡做完了全部两本厚厚的应用题集。“从那以后,小学里没有一个老师能比我更好地解决任何实际问题”。他教中文的父亲鼓励他背成语词典。大年初一,家里来了客人,大人们互相寒暄。为了清静,他冒着大雪跑到后山背成语。

    上小学和初中时,由于父亲工作调动,胡一直在转学。每次转学,那里的第一名都是他顶替的。胡回忆说,年轻气盛的时候,如果自己的分数被第二名追得太紧,他会很难受。

    准备高考时,胡形容自己是从题海里冲出来的。“把问题做到什么程度?就是我买新书的时候,发现找不到以前没做过的题目。”1986年以浙江省理科高考第29名的成绩考入中国科学技术大学计算机专业。他记得中国科学技术大学计算机专业的平均录取分数线比清华高30分。

    在大学期间,胡学习越来越努力。偶尔周六晚上去看一场电影,回到宿舍觉得很愧疚,后悔浪费了两个小时,于是周日早早去图书馆自习,想把时间补回来。

    “龙芯零”与原始创新

    “我们这一代计算机人自主的基因来自于第一代计算机人的传承。”胡对这样说。

    上世纪80年代,中国科技人员为两弹一星、石油勘探等国家重大项目制造了计算机。“那时候的计算机‘起于沙场’,完全独立,没有对外依赖。”胡在上大学的时候就有一个愿望——“如果我这辈子有机会参与制作一台用于生产和生活的电脑,我会很高兴。就算我做个转角模块,我也不会白学计算机。”

    教胡计算机课的老师是一群真正做过计算机的人。有人负责计算组件,有人负责控制组件,各显神通。1989年,大四的胡进入实验室做科研。他费尽心机做出了——计算机“大脑”的核心部件CPU(中央处理器),并启动了DOS操作系统。

    “我当时做的东西相当于Intel 8086微处理器芯片。886有几万个晶体管,我们买的小芯片只有几十个晶体管。没钱做电路板,我们用一个电烙铁把400多个芯片连在一起,实现了X86指令系统。”后来,胡把称之为“龙芯零号”。

    1991年9月,胡被派往中国科学院计算技术研究所,师从中国计算机事业的重要奠基人、中国首批计算机三人组成员夏院士。当时中国已经不再自己制造电脑,而是购买国外批量制造的廉价电脑。完全市场化后,计算机R&D退出了两个核心领域,一个是CPU,一个是操作系统。当时,胡的研究方向是分布式共享存储。他发表了许多论文并参加了国际会议。

    5年后,胡获得博士学位,其博士论文入选“首批全国100篇优秀博士论文”。按照当时的国家政策,他可以获得被派往国外的机会。一位外国教授向他伸出橄榄枝,答应他带领一个研究团队。这个时候,他的大学同学有一大半去了美国硅谷,赚得盆满钵满。还有一些同学在外企工作,月薪上万。

    你出国做科研吗?犹豫不决的胡向征求夏的意见。“夏老师叫我不要出国。她说我们国家的计算机领域还存在一些不足,我们应该为我们的国家做出贡献。我按照老师的指示,一直待在计算中。”

    在计算中,胡跟着夏做基础研究项目,与他在研究所做应用项目的同事相比,他的收入要差得多。他在另一个部门的领导中是称职的,负责任的。想把他“挖”到自己的部门接班,并承诺给他涨工资,分配房间。那时,胡的孩子刚刚出生,但他家没有住房。这家人住在他哥哥家,他上班要花两个小时。

    他有点动心了。换系并不违背老师的希望。他没有出国,仍然从事计算机工作。“我和爱人商量了一下,她一句话就把我吵醒了,说你现在要离开课题组了。如果不是因为科研搞不下去了,而是为了生活问题,恐怕你以后会后悔的。”

    胡伟武

    在妻子的支持下,胡心里不再有矛盾,继续拿着每月800元的工资和夏一起做基础研究。“现在叫原始创新。”

    “如果你做不出CPU,请来找我”

    上世纪90年代末,中国高性能计算机与美国差距巨大。用于石油勘探、天气预报等的高性能机器。需要通过特别批准购买。但是买回来的机器还是应该在对方的监督下使用。

    “我们经常听到‘玻璃房子’的故事。在透明的玻璃房间里,有一台从美国买来的超级计算机。中国科学家必须在美国的监督下在计算机上操作,不得用于军事目的。”

    在这些故事的刺激下,中国研究人员决心制造自己的高性能机器。1998年,夏与、院士主持召开香山科学大会,讨论我国高性能机器的发展。胡以大会秘书的身份出席了大会。最后,会议重点讨论了CPU的自主研发。大家都以为通用CPU是核心技术,别人控制不了。“金怡濂院士的话深深打动了我。他说CPU一定要做。就算做个586(处理器)也要试一试。56比当时市面上的主流CPU落后好几代。”

    CPU被认为是计算机的“大脑”。但当时国内对是否自主做CPU还没有共识。由于对R&D CPU的过度投资,“买不如建”的观点一直盛行。1999年,夏的学生成为计算技术研究所所长。在改革和提高科研人员工资的同时,他在十五期间呼吁中国自主CPU。

    2000年10月,胡回到他的母校中国科技大学,招收计算专业的学生。10年后,当他回到实验室时,看到大学时制造的机器还在,满桌的芯片和烙铁把他带回了激情燃烧的岁月。他激动地给当时的计算技术研究所系统结构室主任唐志敏打电话,信誓旦旦地说“做不出CPU就来找你”。

    不久,在研究院的一次会议上突然宣布,由33岁的胡·承担CPU的研发工作,并给他拉了100万资金。事先并不知情的胡激动不已,带领团队投入到忘我的研究中。

    “龙芯一号”诞生了

    时至今日,“龙芯”诞生的故事听起来依然“燃”。

    胡还记得2001年8月19日的天气。“那天北京电闪雷鸣。经过四个月的努力,我们终于做出了龙芯的原型系统,并运行了操作系统。”他解释说,CPU处理器芯片就像一本书,可以量产;原型系统将设计逻辑写入可编程FPGA芯片,相当于将一篇文章写入空白色笔记本。这一进展立即引起了中科院的重视,中科院设立了定向项目,资助课题组500万元。

    当时课题组成员“努力”攻关,他们有一个看法——我们现在这么落后。如果每个人一周工作五天,每天只工作八小时,恐怕很难赶上,必须像当年那样努力工作。

    胡回忆说,有一次队伍被一个问题卡住了,大家六七天没回家。困了就睡办公室的上下铺。“那时候,正是下雨天。我们的衣服都粘在身上了,闻到的时候都感觉到一股臭味。”后来,当问题解决后,胡回家洗了个澡。走在路上,他觉得自己好像要飞起来。

    紧急攻关时,团队过着“食之无味”的生活。问题解决的那天,三个队员来到知心桥旁边的粥店,一口气吃了17个菜。通宵达旦使胡对人的生理极限有了新的认识。“凌晨1点到2点是最困的时候。克服它。持续七天的时候,第二天第三天最困,熬过来就不困了。”

    2002年8月10日早上6点08分,中科院计算所北楼105室,掌声雷动。安装了“龙芯一号”CPU的电脑正常启动,屏幕上出现“登录:”字样。“龙芯”的诞生,意味着中国人只能依靠进口CPU制造计算机的历史终结。

    课题组成员给龙芯起了一个很有传统特色的外号,狗夫,希望它“好养活”,翻译成英文就是龙芯。

    告别体制,下海创业

    十五期间,龙芯解决了一个问题,就是中国能不能做CPU?答案是肯定的。未来五年,龙芯还要解决另一个问题——国产CPU能用吗?“十一五”期间,两条线相互交织。一条线是龙芯CPU的产业化,另一条线是研发的进一步发展。

    起初,龙芯屡次碰壁。但由于自研CPU关系到国家战略安全,龙芯CPU很快就会在涉及安全的特定领域的项目中得到应用。虽然还没有大规模铺开,但龙芯可以在特定场景下应用。在研发上,龙芯从单核变成了四核,性能得到了提升。

    胡也意识到龙芯在科学院系统内做不到。“科技创新应当为经济社会发展服务。我们必须走向市场,为客户服务,否则写再多的论文,拿再多的奖都没用”。2010年,龙芯研究组绝大多数技术骨干告别计算所,转型开始市场化运作。“当时的龙芯骨干大部分从科学院计算技术研究所辞职,也有部分博士退学。大家都下了很大决心。”时任中科院院长鲁德安永祥专门指示中科院有关部门对龙芯团队实施股权激励。

    从2001年到2010年,龙芯前10年的R&D,靠的是中央投入的总计4亿元的项目资金,可以算是“天使投资”。从2010年开始,资本接力棒就传到了地方政府。当时有人跟胡说,经营一个CPU企业被你忽略了。他觉得自己被当成了堂吉诃德。“矛是龙芯,风车是两个主流CPU,一个是Intel,一个是ARM。我想做第三个,但是没人敢投资。”胡伟曾经想在天津创办一家企业。为了把龙芯留在北京和中关村,北京市政府牵头投资1亿,带动民营企业投资1亿。为此,中关村管委会召开了26次协调会。

    出了《直到黑暗时刻》

    胡坦言,2010年,龙芯完成了组织转型,但其思想尚未转型。团队觉得国家项目指南是CPU的起点,结果走了很多弯路。最大的弯路是对性能理解的偏差。龙芯致力于高性能。

    “比如英特尔在繁华的商业中心建了一栋100层的大楼,里面有餐饮、办公、酒店、娱乐等设施。我还建了一座100层的大楼。楼盖完了,发现这栋楼没有停车场,周围都是土路,没有配套设施。建筑本身很高,但是不好用。这就是市场和技术的区别。”

    当时龙芯就遇到了麻烦。虽然CPU已经在特定领域得到应用,但是效果并不理想,CPU的性能表现出十几倍的差距。“2012年,龙芯开始面临危机,国家重大专项资金的重点不再支持自主通用CPU。我出去开会,很多专家领导都会同情我,安慰我。”同时也有国外大企业想合作成立企业,授权龙芯科技。胡看得很清楚,诱惑背后的潜台词是交出你的枪而不杀它。“你用了对方的东西,你的技术能力会受损,但对方绝对不会给你最好的。”

    这时,胡的凝聚力和龙芯团队的“信念”使每个人都选择坚持下去。团队核心骨干没有一个被互联网公司挖走拿年薪一两百万的,而是留在龙芯拿月薪一万。保持团队低成本运营,通过艰苦转型走出低谷。

    “现在回想起来,国家项目的‘粮荒’对我们是有帮助的。这迫使我们放下身段,俯下身去,真正了解客户的需求。”胡说,龙芯开始开辟一个小而分散的工业控制市场。具体设备用的芯片数量不多,一年可能几千块。这些小系统很难伺候,就像盐碱地种地一样,但是认真种地至少可以解决温饱问题。

    2015年,龙芯营收数亿,实现盈亏平衡。截至目前,龙芯系列产品已广泛应用于党政、能源、电力、石油、交通等行业。

    构建第三生态系统

    全球信息产业由两个系统支撑,一个是Wintel(微软-英特尔),一个是AA(安卓-ARM)。2008年,龙芯提出建设第三个生态系统。“龙芯的目标不仅仅是卖芯片,而是建立一个新的系统。”

    胡表示,目前如果英特尔推出新的CPU,微软推出新的操作系统,中国所有的电脑都要升级;如果ARM推出新CPU,Android推出新版本,中国手机就得升级了。“要解决软件的问题,我们需要整合到现有的系统中。但主导权在别人手里,行业无利可图。”

    从中关村50平米的实验室开始,龙芯走过了20年的历程。“经过20年的努力,我们已经完成了技术辅导班。”他表示,目前龙芯CPU的性能已经接近市场主流产品水平。“用龙芯电脑打开文件,感觉会比Intel x86电脑快。”与此同时,龙芯推出了自己的指令系统来支持生态。他表示,龙芯下一步的发展重点将放在生态建设上。未来十年,将完成从技术辅导班到生态建设,从政策市场到开放市场的转变。

    谈到龙芯的自主指令系统,胡说,指令系统是计算机硬件的“语言”。就像中国人可以用英文写文章赚钱一样,建立在英文基础上的中国民族文化是不可能的。通过合资或授权,可以使用国外指令系统做产品,但无法构建独立的信息技术体系和产业生态。

    今年7月,龙芯处理器3A5000发布,这是首款拥有自己指令系统LoongArch的处理器芯片,性能接近国际主流水平。“搭载龙芯3A5000处理器的计算机已经在电子政务、金融、能源、交通等领域试用。用户说体验它的性能,就是量变到质变的过程。自主指令系统不再依赖任何外国技术授权,许多合作伙伴认为这是一个里程碑。”

    公众什么时候可以使用龙芯电脑?胡表示,要力争在“十四五”期间完成从政策市场到开放市场的转变。“目前来看,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,运行国产软件,但不能运行photoshop等部分软件,还处于试错迭代阶段。”他表示,未来龙芯将尝试在电子商务中销售几千元的笔记本,让大众接触到并试用。两三年内,龙芯将在生态配套上完成新一轮迭代,届时性价比会更好。

  • 工匠之心

  • 新京报:你认为怎样才能在完成自己的成就中展现你的聪明才智?

    胡:用养孩子的耐心做产品。有些产品,像养猪,一年后就要卖了。有些产品,像养牛,三年后就能起作用;有些产品,像养孩子,要养二三十年才有生产力。做CPU就是养孩子。同样是1000人年,1000人工作一年和100人工作十年的效果完全不同。匠心就是要有耐心,不要急于求成。

    新京报:在你的生活和工作中,有哪些事情是你一直坚持的?

    胡:三个坚持。坚持为人民做龙子的根本宗旨,自力更生、艰苦奋斗的工作作风,实事求是的思想方法。每次做重要的人生选择,少想想对自己有多好,多想想对国家人民有多好。比如通过自主研发建立自主的信息技术体系,而不是通过技术的引进将产品整合到国外的系统中,这是一条艰难的道路。然而,这对该国人民来说是最大的好处。我发现我每次选择人生,主要考虑的是对人民好不好,对我几十年都是最好的。

    新京报:你觉得你最大的幸福是什么?

    胡:正是《论语》里说的:“学而优则仕。”结合应用中发现的问题,不断进行R&D迭代,不断提升产品性能,以满足更多的应用,在更多的应用中发现新的问题,等等。具体来说,一款新产品性能大幅提升,龙芯的产品在各个领域得到应用,又红又专的龙芯团队一波接一波快速壮大。这三种情况真的让人感到无法言语的幸福。

    新京报:你觉得什么时候是最困难的时候?能坚持下来的原因是什么?

    胡:虽然龙芯的研发很辛苦,但也没必要特别焦虑。这是一个一维的困难。但从2012年到2013年,我们面临着市场、技术、管理等多维度的问题。那时候,我们几乎无法支付一段时间的工资。毅力最终源于内心的信仰感。夏老师临终前告诉我,她一生最大的愿望就是做好中国的计算机行业。我们这一代做的不好,你应该比我做的好。所以我觉得这个事情不做完是不行的。我一直被教育要通过科研来解决国家问题,所以从来没有想过退缩。

    新京报:你希望未来还能取得哪些成就,对未来有什么期待?

    胡:龙芯为国家安全做出了贡献,这个目标基本达到了。当然,这还不够。我们希望为整个行业的发展做贡献,支持行业发展形成生态,这是我的目标。

    新京报:你还从事教学吗?

    胡:我从事教学工作。我在中国科学院大学教学生。我觉得这不是负担,而是我工作的一部分。构建第三信息技术体系,我们在教育方面有两个痛点。首先,我们有2000多所设有计算机专业的学院和大学,它们都在教学生如何使用计算机,而不是如何建造计算机。主要是老师没有自己搭建,我搭建了,所以我们重写了本科和研究生的课程,系统展示了搭建计算机的过程,CPU的源代码对高校开放。



    胡在指导研究生。照片由受访者提供

    第二个痛点是中国中小学的信息课变成了微软的培训课。我们应该努力改变,让学校教独立的平台。构建第三个生态系统,人才体系是其中的一部分。现在的人才主要学习X86和ARM系统。我们想让他们在龙芯系统上学习计算机。

    中小学老师的回应让我很感动,他们充满感情,支持独立安全的龙芯系统。今年将有两三万台龙芯电脑进入全国中小学,教育系统的总内容要达到两三千万。

    新京报:2020年,您荣获北京市中关村杰出贡献奖,这也是北京市科学技术奖励大会首次颁发“人物奖”。你觉得这个奖对你的意义是什么?

    胡:我觉得北京是在传递一个很重要的信号,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,这一点会得到尊重和认可。我们写的是市场上的论文,不是纸上谈兵。

    每一代科研人员都有自己的使命。我们这一代计算机为国家经济社会发展服务,解决一些制约国家经济社会发展的关键问题,也是非常重要的。

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

    新京报记者张璐

    编辑陈东·章雷校对刘保清·贾宁。

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