科苑人物

二十大代表胡伟武:像养孩子一样,自主研发中国人的CPU

  •   胡伟武,中共党员,龙芯中科技术股份有限公司董事长,中国科学院计算技术研究所研究员,博士生导师。在他的带领下,“龙芯1号”研发成功,这是中国第一枚拥有自主知识产权的通用高性能微处理芯片,而后又主持研制了“龙芯”系列芯片,实现了我国CPU关键核心技术的突破。

      国家杰出青年科学基金获得者,2018年“CCF王选奖”获得者,第九、十届全国青联委员,第十一届全国青联常委,第十一届全国人大代表,中共十八大、十九大、二十大代表。2020年8月,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。先后承担国家863项目、国家杰出青年基金、中科院知识创新工程方向性项目等课题。

      他将做CPU比喻成养孩子,“比如说,有的产品像养猪一样,一年就能出栏。有些产品像养牛,养三年就能下地干活。但有些产品像养孩子,得养个三十年,才有出息。这就是养孩子的耐性,做CPU就像养孩子一样。”

    胡伟武的时间不属于自己

      他是国产CPU(中央处理器)第一股——龙芯中科技术股份有限公司的董事长。2002年,在胡伟武的主持下,用“龙芯1号”作CPU的计算机正常启动工作,终结了中国人只能依靠进口CPU制造计算机的历史。而后,胡伟武继续主持研制了“龙芯”系列芯片。

      今年6月,龙芯中科在上交所科创板上市,胡伟武的行程被总裁办按小时进行分割,出差也成了常态。

      周六的办公楼里,也总会出现一个步履匆匆的身影。他将周六设置成了一个略微轻松的固定工作日,那时的日常工作不多,胡伟武的办公室清静了,他能趁机利用一整块时间,完成一些工作或看一些论文、书。

      到了周一,他又得驱车赶往北京怀柔,为中国科学院大学的本科生和硕士生上课。作为中科院计算所的研究员,这些年来,教书育人始终是胡伟武生活的另一半。

      近日,2296名党的二十大代表名单公布,胡伟武是其中一员。作为科技领域的创新人才,他认为这是一份荣誉,也是一份责任,“希望能继续做好人民的CPU,不辜负大家的期望。”

    自主研发CPU

      “对任何一台计算机而言,CPU和操作系统都是最核心的两个底层技术。”胡伟武说,其实早在上个世纪,中国的科研人员就有了自主研发CPU的念头。

      他常常想起“玻璃房子”的故事。20世纪90年代,《瓦森纳协定》对包括计算机在内的中国尖端科技实施全面封锁。“我们国家那时候进口美国的高性能计算机,用于天气预报、石油勘探,有时候还需要通过元首外交才能解决。”胡伟武说,由于进口时承诺过不能用于军事目的,机房外面需要盖一个玻璃墙。玻璃里面,中国科学家上机操作,而玻璃外面,美国派来的专家会盯紧他们的一举一动。

      1998年4月,胡伟武的导师夏培肃联合金怡濂院士、周毓麟院士召开香山科学会议,研讨我国高性能计算机怎么发展,胡伟武作为会议秘书参会。

      会议的第三天,大家就开始讨论CPU的自主研发。到了今天,金怡濂院士的话仍然让胡伟武印象深刻,“他说CPU一定要做,哪怕做个586(处理器)也得试一下。”而在那时的市场上,英特尔的产品已经出到奔腾二和奔腾三,“586跟奔腾二、奔腾三的性能至少有十倍差距。”

      那时,产自国外的批量工业化产品涌入中国计算机市场。胡伟武说,在CPU和操作系统两大核心技术上,中国的计算机研究当时是全面退出的状态,对于买CPU还是造CPU,国内也没有达成共识,有人认为“造不如买”,也有人认为,中国造不出自己的芯片。

      1999年,时任中科院计算所所长的李国杰开始呼吁,在“十五”期间做中国自主的CPU。不久后,时年33岁的胡伟武承担了研发CPU的课题,并获得100万的资金支持。2001年6月,研究团队迅速扩大至三五十人。

      2001年5月,胡伟武结束了一次国际会议,回国后便开始全力投入做CPU设计。由于时间紧张,在确定流水线结构时,团队来不及看论文,也来不及做实验,胡伟武和伙伴们靠着过去的知识积累,凭着感觉往前走。

      调试阶段是一个挑战。当时课题组成员已经具备调试程序的经验,但很少有人调试过操作系统,而胡伟武和团队成员需要做的,是在一个本身就可能存在问题的处理器上调试操作系统。

      每次遇到问题,都需要再次对应用程序、操作系统或处理器进行分析。一个小错误,就需要花费大量的时间。胡伟武记得,最后一次验证处理器功能正确性时,他们使用FPGA验证系统运行LINUX操作系统,却发现了一个很小的错误。但光是修改设计再形成新的FPGA烧制文件,需要至少8个小时。

      “只有一天工作24小时,才能保证一天有几次修改设计的机会。”课题组的成员都将时间全部耗在了这上面,熬通宵是常有的事。好几个早晨,胡伟武在六七点钟打开实验室的门,发现伙伴们又没回家,就靠在椅子上睡觉,手里还扶着鼠标。

      但为了赶进度,胡伟武又只能把他们叫醒,讨论了头天晚上的进展后,几个人又继续埋头苦干。

      2002年8月10日凌晨6时08分,login提示符出现在屏幕上,整个实验室一片欢呼,这个提示符意味着,安装了“龙芯1号”CPU的计算机成功启动工作。虽然这款CPU的性能上仍存在较大差距,但中国人只能依靠进口CPU制造计算机的历史终结了。

    2022年9月30日,胡伟武在公司展厅向记者介绍公司产品

    像养孩子一样做CPU

      2010年,胡伟武决定创办企业,继续深入研发的同时,让龙芯走向产业化。龙芯课题组的成员也追随胡伟武的步伐,离开了中科院计算所,有的人放弃了博士学位,有的人则放弃了事业编制。

      办企业,首先面临的是资金难题。胡伟武需要先成立一个种子公司,“当时说中科院计算所掏五百万,团队也掏五百万,成立一个一千万的公司。”然而,五百万对研发团队而言是个大数目,胡伟武只能四处去凑。

      那时,已经退休的老前辈黄令仪加入龙芯研究团队已久,她回家和老伴商量后,拿来11万支持胡伟武,不求回报。后来,好在北京市政府又牵头投资1亿元,带动民营企业跟投1亿,暂时解决了龙芯中科的资金难题。

      然而,资金的难题并未彻底消失。2012年,龙芯中科再次遇到困境。胡伟武说,2010年以前,龙芯的研发背后是4亿元的课题经费。然而研发了十年,性能上仍与市场流通的CPU有明显差距,国家的专项资助缩紧。

      钱不够,为了节约成本,龙芯科研团队的薪酬并不高,直到2015年,团队的平均收入也只是行业平均水平的几分之一,一些诱惑随之而来。

      总有人想从龙芯中科挖人,工资开价高达五倍、十倍。有一次,电话直接打到了胡伟武那里,问他,愿不愿意去做另一家互联网企业的CPU主管。胡伟武拒绝后,对方又说,“那你有没有同事、学生推荐来?”胡伟武一口回绝,“他们也不去,他们也要为自己的国家做贡献。”

      更大的诱惑是外企递来的合作意向。有外企找到胡伟武,提出技术授权的合作模式。胡伟武拒绝了,他仍希望团队能坚持自主研发技术。

      由于产品的性能差距,开放市场仍然被国外公司占据。低成本运营公司的同时,胡伟武开始主动去了解市场的需求,寻找产品的差距。他发现,市场需要少量安全性要求较高的、自主性要求比较高的、软件比较简单的产品,如果将这些市场填满,也能获得一些收入。

      原先,龙芯一直做的是专用的高性能产品。这一次,胡伟武决定“俯下身去,让企业存活。”调整了产品定位后,2015年,龙芯销售额过亿元,龙芯系列产品被应用在交通、党政、能源、电力、石油等领域,龙芯中科终于实现了盈亏平衡。

      与此同时,胡伟武和团队成员们连年的持续研发,使得龙芯的性能不断提高。2021年8月19日,龙芯诞生的20周年那天,龙芯团队认为已经完成技术补课。当时发布的产品,与市场主流产品的性能已经相差不到一倍。在软件生态方面,也已经有了完整的基础软件体系。到了现在,胡伟武说,国产的CPU性能,已经逼近市场主流的CPU产品了,目前龙芯致力于提高性价比,在实现自主性的同时接受开放性市场的考验。

      这意味着要让龙芯被更多人认可,“以后的研发,会更注重性价比。”胡伟武坦言,龙芯有两条销路,一个是政策性市场,另一个是开放性市场,以往更多集中在前者。而现在,他希望龙芯能在开放性市场占据更多份额。

      他将做CPU比喻成养孩子,“比如说,有的产品像养猪一样,一年就能出栏。有些产品像养牛,养三年就能下地干活。但有些产品像养孩子,得养个三十年,才有出息。这就是养孩子的耐性,做CPU就像养孩子一样。”

    “新的体系”

      办企业之外,于胡伟武而言,教授学生是铁打不动的任务。今年下半年,每周一的下午、晚上和每周三的上午,胡伟武总要驱车赶往中国科学院大学的玉泉路和怀柔校区,为本科生和硕士生授课。

      从教二十余年,随着教学越发娴熟,他发现了计算机教育领域的痛点。“目前中国有两千六百多个有计算机专业的高校,但是都在教大学生怎么用计算机,而不是怎么造计算机。”

      这是长久以来的现状。胡伟武明白,现在中国大部分高校的老师自己也没有造过计算机,没做过CPU和操作系统,自然无法向学生传授这一内容。

      为了让学生更好地实践,他促成了一项大赛的诞生。2017年,在教育部高等学校计算机类专业教学指导委员会的指导下,第一届“龙芯杯”全国大学生计算机系统能力培养大赛启动。

      “我们提供平台和条件,让学生来做CPU,看看跑得快还是跑得慢。”这项大赛每年有上百家高校的大三、大四的学生在参加。

      好在改变已经开始出现,不少高校开始对教材进行改动。胡伟武说,在中国科学院大学,本科生和研究生的课程被重新编写,将造计算机的过程呈体系性地表现出来。今年暑假,胡伟武还参与了导教班的教学,告诉这些来上课的老师们,该如何教学生造计算机。龙芯电脑也走进了一些中小学,孩子们开始使用具有自主性的国产计算机。

      胡伟武的心中始终有一个目标,那就是在国外的Wintel(微软+英特尔)体系和AA(ARM+Android)体系之外,建立起第三套体系,用属于中国自身的技术底座来支撑自主的产能发展。胡伟武认为,这就是他和这代学生们的共同使命。

    胡伟武在接受采访

    对话胡伟武:建立起第三套体系的目标不会变

      新京报:目前阶段,中国芯片和其他国家的芯片是否有差距?

      胡伟武:可以说,目前我们的CPU性能,已经逼近市场主流的CPU产品了。2002年龙芯刚研发出来时,跟当时的市场主流产品奔腾3、奔腾4的水平差20倍。去年发布的产品,已经差不到一倍了。另外在软件生态方面,我们推出了自主指令性系统——龙架构,建成了基础软件体系,计算机操作系统下面配套的浏览器等完整了。所以说,我们已经拥有一个性能够用的CPU和一个功能比较完整的操作系统,而且已经经历过几百万套市场的磨练,成熟度也还可以。我们认为已经完成了技术补课,开启了生态建设的新征程。

      新京报:接下来的目标?

      胡伟武:大的目标一直没有变过。现在,全球的信息产业主要构建在两个国外技术平台上,第一个是Wintel(微软+英特尔)体系,大部分计算机企业都在这个体系里做电脑,第二个是AA(ARM+Android)体系,手机移动端企业基于这个体系做产品。这意味着,如果英特尔推出新的CPU,微软推出新的操作系统,整个中国的电脑全都要升级。如果ARM推出新的CPU核、安卓推出新的版本,整个中国的手机也全都要升级。

      如果中国没有自己的信息产业体系,等于在别人的土地上种庄稼,主导权全部在别人的手里。我们建立起第三套体系的目标是不会变的,要有自己的技术底座来支撑自主的产能发展,这是我们的初心,也是中国第三代计算机人的使命。

      新京报:如何提供更好的信息技术教育?

      胡伟武:办企业的同时,我也在教书。现在周一和周三,我都要在中国科学院大学给本科生和研究生上课。中国的信息化教育有几件事必须改变,第一是中小学信息化教育成为了微软培训班,第二是绝大多数大学教育在教学生怎么用计算机,而不是怎么造计算机,这就好比汽车专业办成了驾校,而不是造汽车。

      现在这两点已经有所改变。新的苏教版中小学信息化教材,就包含了龙芯、国产CPU的内容,已经在几十个地方试点,中小学生们开始在龙芯这种自主平台上学习计算机。中国科学院大学有个计划,让学生在大学期间就知道怎么造计算机,甚至我们有实验课,从按下电源开始到操作系统启动,整个过程教清楚。同时我们还联合了清华、南大、北航等学校一起教。我们已经有几十个高校开始改教材,内容也增添了龙芯的相关知识点,包括组成原理、操作系统、体系结构等等。

      新京报:你怎么看待二十大代表的身份?

      胡伟武:我觉得这是一个很高的荣誉,这也是组织和广大党员对我的肯定。一方面我觉得特别光荣,另一方面也觉得这是一种很大的责任,不能辜负大家的期望。我之前曾经担任过中共十八大代表和中共十九大代表,其实发现每次在这样的会议上,都能学到很多东西,能更好地理解国家的大政方针。这次作为二十大代表,也一定会认真学习党的二十大方针政策,结合国家发展方向,来继续指挥自己的行动。

    责编 :贺静蕾