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■本報記者 趙廣立
“八五”“九五”期間，我國連續(xù)10年沒有部署通用處理器（CPU）研制項(xiàng)目。于1999年底出任中國科學(xué)院計算技術(shù)研究所（以下簡稱計算所）所長的李國杰，為此心急如焚。
“錯過這5年，以后就沒機(jī)會了！”李國杰到處奔走呼吁：“十五”期間要花大力氣做通用處理器。
通用處理器是芯片中的“珠穆朗瑪峰”，是信息領(lǐng)域的基礎(chǔ)和核心。沒有它，計算機(jī)系統(tǒng)及各類電子設(shè)備都將受制于人。但國內(nèi)在論證要不要做通用處理器時并沒有統(tǒng)一意見。不少專家認(rèn)為國內(nèi)沒能力做，還有人覺得我們國家不用做。
申請不到經(jīng)費(fèi)，計算所只能破釜沉舟。2001年，計算所下決心拿出1000萬元的“家底”，設(shè)立通用處理器研制項(xiàng)目。
啟動資金有了，下一步就是找人。李國杰一開始琢磨著找有經(jīng)驗(yàn)的老同志來牽頭，直到30歲出頭的胡偉武進(jìn)入他的視野。
“龍芯1號”芯片。
1 立下“軍令狀”的年輕人
“十五”初期，國內(nèi)比較主流的觀點(diǎn)是我國應(yīng)以研制專用的嵌入式處理器為主：一是許多人認(rèn)為我國還不具備研制高性能通用處理器的能力；二是專用的嵌入式處理器需求量更大，市場更廣闊。也有折中建議，認(rèn)為應(yīng)先從芯片封裝入手，等掙到一些錢、學(xué)到一些本事再考慮先進(jìn)的芯片設(shè)計。
李國杰堅(jiān)持認(rèn)為，中國的芯片產(chǎn)業(yè)不能再走像個人電腦產(chǎn)業(yè)一樣以組裝為主的老路，如果只重視低端芯片或用別人的產(chǎn)品組裝，“前途不會太美好”。
“如果我們不敢碰通用處理器，就永遠(yuǎn)只能處于技術(shù)的下游?！崩顕苷f，幾年前他曾在上海參觀一家飛機(jī)設(shè)計所，該所展廳里的一幅題詞讓他大感震撼。
那是兩院院士、時任中國工程院院長宋健的題詞，只有4個字——“站起來吧”！
“認(rèn)為中國不可能做出通用處理器的人，缺少的正是‘站起來’的自信心。”李國杰說。
在年輕的胡偉武身上，他看到了這種自信心。
胡偉武1991年從中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)畢業(yè)后進(jìn)入計算所攻讀博士學(xué)位，之后留所工作。一個偶然的機(jī)會，讓他與通用處理器項(xiàng)目命運(yùn)相連。
2000年10月，胡偉武被派往母校招生?；氐皆瓉泶^的實(shí)驗(yàn)室，自己和同學(xué)10年前用400多個元器件搭起來的電路還靜靜地躺在那里。
熟悉的操作臺映入眼簾，讓胡偉武產(chǎn)生了一種“重操舊業(yè)”的沖動——那些沒日沒夜與邏輯門、觸發(fā)器等“玩命”的日子，對他“有一種深深的誘惑”。
他想到了所里正在籌備的通用處理器項(xiàng)目，撥通了計算所系統(tǒng)結(jié)構(gòu)室主任唐志敏的電話，半開玩笑地立下“軍令狀”：“兩年內(nèi)不把通用操作系統(tǒng)啟動起來，我提頭來見！”
2 小名“狗?！保⑽拿鸊odson
年輕的負(fù)責(zé)人可能對完成課題任務(wù)沒有百分之百的把握、不十分清楚“水有多深”，但正是這些不確定性才能激發(fā)出創(chuàng)造潛力。李國杰后來說：“我相信人才是可以逼出來的?！?/p>
通用處理器要先做邏輯設(shè)計。通用處理器設(shè)計項(xiàng)目開始后，李國杰在全所會議上制定了“高起點(diǎn)、一步到位”的目標(biāo)，要求設(shè)計團(tuán)隊(duì)從高性能通用處理器入手，走跨越式發(fā)展的技術(shù)路線。
2000年11月，唐志敏和胡偉武著手拉起隊(duì)伍，成立“龍芯課題組”。
課題組非常簡陋，只有十來個人、100萬元經(jīng)費(fèi)和一間50平方米大小的實(shí)驗(yàn)室。36歲的唐志敏負(fù)責(zé)整個處理器設(shè)計的總體規(guī)劃；33歲的胡偉武作為項(xiàng)目負(fù)責(zé)人，帶著七八名研究生做具體設(shè)計。
課題組后來還加盟了一位工程經(jīng)驗(yàn)豐富的“大哥”——38歲的計算所客座研究員張志敏。他放棄出國的機(jī)會和高薪的工作，在處理器設(shè)計中負(fù)責(zé)工程管理。
張志敏個性沉穩(wěn)，與胡偉武一張一弛，非?；パa(bǔ)。每周一上午開例會，胡偉武總要慷慨激昂地動員一番，張志敏卻總是冷靜地指出困難所在，適時“潑冷水”，以至于有時候他不“潑冷水”，大家都不習(xí)慣。
龍芯課題組一開始面臨的問題是，選擇哪條技術(shù)路線。
技術(shù)路線正確與否不僅影響科研進(jìn)度，還將決定龍芯處理器未來的命運(yùn)。
唐志敏仔細(xì)分析多種指令系統(tǒng)后，最終決定選擇采用RISC結(jié)構(gòu)的MIPS指令系統(tǒng)。這是一種兼容方案，主要是出于市場考慮：MIPS應(yīng)用面比較廣，服務(wù)器和嵌入式系統(tǒng)都可以用；同時，技術(shù)壁壘比較低，知識產(chǎn)權(quán)障礙較少。
龍芯課題組還給這個處理器取了一個很有傳統(tǒng)特色的小名“狗?！?。
“名字賤一點(diǎn)容易養(yǎng)大?！焙鷤ノ湔f，“音譯成英文，就是Godson。”
3 “狗?！迸芷饋砹?/p>
在努力攻堅(jiān)“狗?！钡膸讉€月里，團(tuán)隊(duì)成員付出了難以想象的艱辛。
胡偉武記得，設(shè)計工作的全面鋪開是2001年“五一”假期后。當(dāng)時所里通知，10月要展示處理器設(shè)計方面的成果。由此，團(tuán)隊(duì)進(jìn)入了夜以繼日的工作狀態(tài)。
胡偉武說，當(dāng)出現(xiàn)一個錯誤時，應(yīng)用程序、操作系統(tǒng)以及處理器本身都是懷疑對象，需要多方面協(xié)調(diào)與分析，每次都是連續(xù)幾天幾夜的鏖戰(zhàn)。
最后一次聯(lián)合調(diào)試尤為“慘烈”。“即使發(fā)現(xiàn)一個很小的錯誤，修改一次設(shè)計再形成新的燒制文件，至少也需要8小時。只有24小時不間斷，才能保證一天有幾次修改的機(jī)會。”胡偉武說，8月中旬，為了趕進(jìn)度，幾名骨干決定冒險把聯(lián)調(diào)時間提前一周。
他們周一晚上開始聯(lián)調(diào)，周二凌晨4點(diǎn)寫入燒制文件，沒有任何動靜。發(fā)現(xiàn)問題后，他們趕緊修改并趕在中午12點(diǎn)之前形成新的燒制文件，寫入后仍無響應(yīng)。晚上接著調(diào)試，發(fā)現(xiàn)處理器插卡上有兩個焊點(diǎn)短路，擦除后，主板上的液晶顯示器終于顯示出“Godson”這幾個字母。
“跑通了！”大家一片歡呼。
團(tuán)隊(duì)一鼓作氣，于周三晚上成功啟動了經(jīng)過改造的基礎(chǔ)輸入輸出系統(tǒng)（BIOS）。周四一早，他們又試圖啟動Linux操作系統(tǒng)。不巧，每次都在最后關(guān)頭報錯，直到周六晚飯時才發(fā)現(xiàn)問題。大家匆匆扒拉幾口飯繼續(xù)修改，改好已是8月19日凌晨2點(diǎn)多。
2時42分，屏幕上終于出現(xiàn)了“l(fā)ogin”字樣，登錄進(jìn)去之后可以正常操作。
這就是“龍芯1號”，它終于走通了關(guān)鍵的第一步。胡偉武興奮地給唐志敏打電話：“‘狗?！芷饋砹?！”
那天，在場的6位成員都極度疲憊，但也都興奮得毫無睡意，一直聊到天亮。胡偉武回憶，那個凌晨的北京電閃雷鳴、風(fēng)雨交加，他回去后連續(xù)睡了20多個小時才把覺補(bǔ)回來。
4 “以我為主”的物理設(shè)計
第一步成功之后，“龍芯1號”的物理設(shè)計馬上提上日程。
這期間，龍芯通用處理器的研發(fā)得到了中國科學(xué)院知識創(chuàng)新工程方向性項(xiàng)目500萬元經(jīng)費(fèi)的支持，加上計算所匹配的經(jīng)費(fèi)，龍芯團(tuán)隊(duì)的經(jīng)費(fèi)從100萬元增加到了1000萬元。
不過，不少人對龍芯團(tuán)隊(duì)做物理設(shè)計表示擔(dān)憂。從歷史上看，計算所并沒有做過大規(guī)模芯片的物理設(shè)計。
胡偉武對團(tuán)隊(duì)有信心。鑒于計算所在物理設(shè)計上的空白，他提出了“以我為主”并聯(lián)合相關(guān)單位進(jìn)行物理設(shè)計的方針，并和唐志敏商量出將“龍芯1號”流片分兩步走的策略。第一步，委托有經(jīng)驗(yàn)的第三方公司進(jìn)行物理設(shè)計，作為“保底方案”；第二步，組織隊(duì)伍進(jìn)行獨(dú)立的物理設(shè)計。
物理設(shè)計對龍芯團(tuán)隊(duì)來說是一個全新領(lǐng)域。他們就如同“劉姥姥進(jìn)大觀園”，既感新鮮又不知所措。不過，大家努力“補(bǔ)課”——在整個物理設(shè)計中，人均看過1萬頁文檔。
在2002年初的全所大會上，李國杰把“龍芯1號”流片作為全所最重要的任務(wù)。
5 “老兵”馳援
從“不會”到“會”，胡偉武心里慢慢踏實(shí)下來。更令他心安的是，龍芯團(tuán)隊(duì)迎來了物理設(shè)計的“行家+老兵”馳援——中國科學(xué)院微電子中心（中國科學(xué)院微電子研究所前身）研究員黃令儀。
早在2001年12月，計算所就聯(lián)系黃令儀：“希望您能幫助我們的處理器做物理設(shè)計?！?/p>
黃令儀是中國“缺芯少魂”的親歷者。1989年，她被公派到美國，恰逢拉斯維加斯舉辦國際芯片展覽會。她跑遍展會攤位，愣是沒找到一個中國的展位。那時她暗下決心：“一定要設(shè)計一塊高水平的芯片來參展，為祖國洗刷恥辱。”
2002年1月21日，66歲的黃令儀敲開唐志敏的辦公室：“我來和你們干物理設(shè)計?！?/p>
兩天后，黃令儀帶著4名同事一起來到龍芯實(shí)驗(yàn)室。胡偉武表示熱烈歡迎，并告訴黃令儀：“我們要讓全中國的人都能用上自己的通用處理器。”這句話讓她備感振奮。從這天起，兩人開啟了長達(dá)近20年的密切合作。
計算所提出當(dāng)年9月底前完成流片的要求。2002年春節(jié)，龍芯團(tuán)隊(duì)大多數(shù)人都留下來加班。大年二十九，他們在“辦公室臥室”貼對聯(lián)，其中一副是：
上聯(lián)：辭舊歲狗剩橫空出世
下聯(lián)：迎新春龍芯馬到成功
橫批：馬躍龍騰
6 沒有硝煙的戰(zhàn)爭
按照既定部署，交給第三方公司的方案為1A，龍芯團(tuán)隊(duì)自主設(shè)計的方案為1B。黃令儀出于經(jīng)驗(yàn)，和胡偉武商量，龍芯團(tuán)隊(duì)要做兩個芯片方案1B和1C：1B確保打通全部流程，對時序和面積不必苛求；1C為力爭能實(shí)現(xiàn)的方案，時序要嚴(yán)、面積要小。
本以為這套方案已很周全，孰料臨近流片交付，問題接踵而來。
“一天一個‘沖擊波’，如果是心臟病患者，肯定就要趴下了?！秉S令儀回憶，1B和1C都“不省心”，團(tuán)隊(duì)十幾個人幾乎天天不睡覺，面色蒼白，嘴唇都沒了血色，只有眼睛布滿血絲。
看到大家的樣子，黃令儀心底升騰起一股悲壯感：“這不就是一場沒有硝煙的戰(zhàn)爭嗎？”
在流片交付截止日期的前一天，巨大的挑戰(zhàn)突然出現(xiàn)。當(dāng)天下午5點(diǎn)，測試組發(fā)現(xiàn)，整個處理器1萬多個觸發(fā)器的掃描鏈由于一個失誤沒有連出來。
胡偉武腦袋嗡的一下，一句話沒說，便扎進(jìn)食堂吃飯，邊吃邊想：“剩下一天時間，幾乎沒有修復(fù)的可能，必須放棄1C方案的流片了?！毕氲竭@里，整個人一下子頹了。
他回到機(jī)房，把大伙兒召集起來說明了情況，看著大家熬脫了相的臉，幾乎決定放棄。沒想到負(fù)責(zé)后端版圖設(shè)計工作的楊旭說：“我們可以手工再改版圖?！边@讓胡偉武眼窩一熱。
晚上8點(diǎn)，他召集全組在機(jī)房開會，動員大家：“我們肩負(fù)的是歷史使命，因?yàn)槲覀円龀龅谝慌_不依賴外國處理器的計算機(jī)?！?/p>
接下來的兩天兩夜，他們硬是把1萬多個觸發(fā)器分成十幾條掃描鏈連了出來。
在連續(xù)加班的第七天凌晨，終于交付了所有流片文件后，胡偉武和黃令儀說：“我們沒什么可后悔了?！?/p>
有那么一瞬間，胡偉武非常懷念研制龍芯之前的日子。那時候，每天下班后可以接女兒一起坐班車回家，給她講故事、教她背《三字經(jīng)》?；氐郊?，幫妻子做好飯后，他喜歡躺在躺椅上，邊看新聞邊看妻子哄女兒吃飯。星期天一家人還可以去爬香山。而今，這一切變得很奢侈、很遙遠(yuǎn)。
“我有時候覺得自己比‘周扒皮’還狠，我們課題組的成員也很玩命?！焙鷤ノ溆浀?，有好幾次，他在早上六七點(diǎn)鐘打開實(shí)驗(yàn)室的門，發(fā)現(xiàn)有人手里握著鼠標(biāo)就靠在椅子上睡著了?！翱吹竭@樣的場景，我忍不住想落淚，但還是叫醒他們接著干?！?/p>
有一次深夜，大家聊到“趕超”話題，一致認(rèn)為中國落后這么多，外國人又不比我們笨，如果跟他們一樣都一周5天、一天8小時上班，恐怕很難趕上，“唯有像當(dāng)年搞‘兩彈一星’一樣拼命才行”。
這一仗，打贏了
課題組成員在“龍芯1號”發(fā)布會上留影。
研制通用處理器是“一錘子買賣”，不是滿分就是零分。在這樣的壓力下，胡偉武經(jīng)常凌晨三四點(diǎn)醒來就再也睡不著了。
在等待流片回來的一個多月里，他還常被噩夢驚醒——都是突然想起一個可能的疏忽，卻總也想不明白，直到天亮。到單位后趕快翻出來看看，才發(fā)現(xiàn)是虛驚一場。“這樣的經(jīng)歷至少有10次以上?！?/p>
黃令儀也是如此。她堅(jiān)持加工兩塊芯片后，一直“心中沉甸甸的”，擔(dān)心做不出來，好長時間都是在心驚肉跳中度日，慢慢地脖子竟不能動了。大夫囑咐她“不能再用電腦”。
終于，2002年8月9日，胡偉武看到傳達(dá)室信件通知欄上有了龍芯聯(lián)系人的名字，趕忙取回來。打開一看，是日夜盼望的芯片。
晚上，他們把帶有“龍芯1號”通用處理器的子卡插到主板上，先運(yùn)行了一個簡單的測試程序。胡偉武屏住呼吸按下電源鍵，數(shù)碼管上瞬間顯示出“Godson-1”字樣。
經(jīng)過一晚上的調(diào)試，8月10日6時8分，“Godson Login”字樣終于出現(xiàn)在顯示器上，大家激動得長時間歡呼。他們調(diào)試了幾次，一切正常。
胡偉武上樓到辦公室，給李國杰打電話：“李老師，我是胡偉武。”
“怎么樣？”
“成了?！?/p>
“我馬上來?！辈坏?0分鐘，李國杰就趕來了。
8月29日，1C方案芯片也拿到了。
黃令儀不敢去現(xiàn)場看測試。直到胡偉武一個電話打到家里：“成功了！”她頓時心花怒放，脖子也不疼了。
以2002年8月10日“龍芯1號”研制成功為標(biāo)志，龍芯團(tuán)隊(duì)回答了“中國人能不能研制通用處理器”的問題。這一仗，計算所打贏了！
“龍芯1號”的誕生，結(jié)束了中國人只能用國外處理器制造計算機(jī)的歷史，被譽(yù)為民族科技史上的一個里程碑。該成果入選兩院院士評選的“2002年中國十大科技進(jìn)展新聞”。
2002年9月28日，中國科學(xué)院舉行了“龍芯1號”發(fā)布會。當(dāng)“龍芯1號”在滿場掌聲中閃亮登場時，胡偉武在臺下熱淚盈眶。
從2001年5月8日到2002年8月29日，“龍芯1號”的孕育者投入了478個日夜。胡偉武明白，這雖然是萬里長征第一步，但昭示著中國自主處理器的未來，今后還有無數(shù)個日夜等待他們?nèi)^斗。
歷史也正是這樣書寫的：20多年來，龍芯篳路藍(lán)縷、艱難困苦、玉汝于成，在九死一生中活了下來、強(qiáng)大起來，實(shí)現(xiàn)了對個人電腦、服務(wù)器、高性能計算機(jī)上通用處理器的國產(chǎn)替代，成為一種標(biāo)識、一個民族品牌、一座豐碑，巍然屹立于中國信息產(chǎn)業(yè)自立自強(qiáng)的歷史中。
黃令儀（右一）與胡偉武（右三）及龍芯課題組成員在龍芯2C芯片設(shè)計運(yùn)行成功后到天安門觀看升旗。
蔣志海制版
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