863CPU系统芯片研发纪实

巨额利润的被瓜分，国家安全受到的威胁……无“芯”，曾经是国人挥之不去的噩梦。庆幸的是，总有人想通过他们的努力，从这噩梦中醒来。2003年12月8日，北京大学举办了为期一周的“中国芯，心系中国—北京大学微处理器开放周”活动，标志着他们研制的、受到国家“863”计划超大规模集成电路设计专项重点支持的“北大众志—863CPU系统芯片”已经成功批量生产，进入市场推广阶段。

　　“中国芯”的成功对于保障我国信息安全、提高产业的核心竞争力和效益其意义不言而喻。“中国芯”的诞生也经历了一个长时间的奋斗过程，同其他所有创业一样，“芯”路历程走的同样坎坷而艰辛……

　　做才可能赢，不做永远没有机会

　　作为这支研发团队的领军人物，北大微处理器研发中心主任程旭教授从1996年开始率领北大的科研小组从事CPU研发，促使他做这件事的原因是多方面的。国内的科技界和产业界都希望能够早日拥有自主的CPU，但当时大家普遍感觉到门槛高，特别是产业化方面和国外的巨头公司差距明显。

　　有的专家曾说过这样的话：中国的信息化应该回避自己研发CPU，多在国外CPU的基础上更好地做应用。这是当时声音比较高的论调。

　　程旭教授在北大讲授的“计算机体系结构”是计算机学科的核心课程之一。“从北大的角度来说，一直希望自主研发CPU，因为我们认为做才可能赢，不做永远没有机会。我本人是大学的教师，我们不开展这方面的研究，仅仅根据书本上的知识来教学生，很难避免照本宣科。”

　　从此，程旭领导的科研小组开始系统地开展自主CPU的研发工作。和想象中一样，困难在研发过程中如影随形，让他们在不断前进的同时深感疲惫。

　　1999年12月的一天，夜深了，程旭和研发组的两个老师骑车回家，大家一路无语，心情郁闷。当时，他们为之奋斗多年的国内第一套支持微处理器正向设计的软硬件协调设计环境和16位嵌入式微处理器的研制工作已临近尾声，但系统中仍有一些错误需要定位和调试。在一个等待绿灯的路口，寒风吹来，已经连续工作36小时的程旭，眼睛被风刺激得流下泪来，脑子还停留在实验室里。“我整宿整宿工作是为了什么？那些参与研究的老师、同学，那么拼命地干，他们是怎么想的？肯定有一种精神在里面。”想着想着，程旭心中闪现出一句话，“支撑着自己的那精神就是‘我的中国芯’”。

　　第二天，程旭把这句话写在了牌匾上。10多天后，他们的科研成果通过了鉴定，结束了中国无“芯”的历史。记者们慕名而来，看到了这块牌匾，于是，“中国芯”的名字一夜之间传遍了大江南北……
　　2000年底，北大又研制出支持32位和16位两套指令系统的微处理器及配套系统软件；2002年底，北大众志—863CPU系统芯片及网络计算机研制成功，2003年开始大批量生产，进入市场推广阶段。这些成果让他们更加相信了这句话：做才可能赢，不做永远没有机会。

　　做一个真正实用的处理器，而不仅仅是做一个平台

　　同来自外界的压力相比，起步时简陋的工作环境和艰苦的工作条件，留给他们的印象更为深刻。

　　10多名师生挤在一间不足20平方米、光线昏暗的房间里，研究编译、汇编、模拟、集成电路设计等理论；

　　师生一起去电子配件市场选购散件再组装成计算机整机，一起去北大老化学楼附近的电子仪器厂，挑选淘汰报废的示波器和万用电表；

　　几个同学骑自行车，到十多里外的白石桥市场买设备和用品……

　　现在程旭的实验室通过与国际著名公司共建联合实验室，用的EDA工具软件价值就超过三亿美元，但那时根本用不起，只能用一些免费或试用版的工具软件。

　　实验室前后搬了5次家，从逸夫一楼的一层搬到二层时，大家惊喜地发现那里有现成的地毯。在那里工作期间，大家累了就钻到自己的桌子底下，蜷在地毯上睡一会儿。

　　条件虽差，但研究人员报效祖国的信念和拼搏精神成为克服困难的利器。程旭说，“那时很多同学老师经常一夜一夜不睡觉，也没有现在这么好的科研和办公条件。一年基本上都是连轴转。自1999年至今，我除了今年元旦没有在实验室熬通宵，其它4年我都是带着一些学生在工作中迎来新年的曙光。”

　　经过3年多的努力，1999年底，项目终于接近尾声，12月30日将召开“支持微处理器设计的软硬件协同设计环境及16位微处理器”鉴定会，但在12月29日的再次运行压力测试时，浮点运算部分出了问题。浮点运行是比较重要的部分，做出的CPU没有它是相当大的遗憾。从下午6点开始，几经周折之后朱德新终于找到了问题所在，专攻库函数的许俊娟立刻开始了紧张的修改过程。到凌晨2点基本改好能够运行，凌晨4点多时可以保证正常运行了。这可能是众多不眠之夜中最为惊险的一次。

　　“我们建立起这一个平台后，马上又全力以赴做第二件事，”程旭说，“我们希望瞄准中国的市场需求做一个真正实用的处理器，而不是仅仅做一个平台。当时立足自主的核心技术服务社会的思路已非常明确，在863计划智能计算机主题的重点支持下，我们开始设计面向产业的实用32位CPU。坚持自行设计、自主开发，才能最终拥有完全自主的知识产权。”


　　“中国芯”的跳动一定会愈发有力

　　2000年底，32位CPU和配套软件开发完毕，但如何将它进一步产业化，让星星之火成为燎原之势，成了摆在这些北大人面前的新难题。如果不能产业化，那么花费巨大人力物力研制出来的“中国芯”至多只能算是对于国人的一次精神慰藉。

　　在863计划信息领域超大规模集成电路设计专项、软件专项、计算机软硬件主题的联合支持下，他们开始研发面向网络计算机的CPU系统芯片及配套系统软件。2002年12月26日，第一个整机系统就工作起来了。

　　因为要做的是真正经得住市场考验的产品，就必须要考虑制造的成本、制造的良率（成品率）、用户的满意度等诸多因素，在这方面他们又用了大约一年的时间。“非典”期间研究人员一天也没有休息。“非典”刚过，新研制出的整机就拿去给用户试用了。2003年的后半年，北大众志网络计算机在电子政务、教育信息化、企业信息化、医疗信息化等方面投入试用，系统非常稳定，得到用户好评。

　　程旭说，“我们取得成功靠的是科学的方法和不懈的精神。”现在，除了面向网络计算机的北大众志－863CPU已经量产外，北大微处理器研发中心新研制的通信类和消费类电子芯片已经进入最后测试阶段，马上就要投产。

　　从当年的16位微处理器发展到现在，“中国芯”在不断丰富自己，伴随着这些科研人员的不懈努力，“中国芯”的跳动也一定会愈发有力。巨额利润的被瓜分，国家安全受到的威胁……无“芯”，曾经是国人挥之不去的噩梦。庆幸的是，总有人想通过他们的努力，从这噩梦中醒来。2003年12月8日，北京大学举办了为期一周的“中国芯，心系中国—北京大学微处理器开放周”活动，标志着他们研制的、受到国家“863”计划超大规模集成电路设计专项重点支持的“北大众志—863CPU系统芯片”已经成功批量生产，进入市场推广阶段。

　　“中国芯”的成功对于保障我国信息安全、提高产业的核心竞争力和效益其意义不言而喻。“中国芯”的诞生也经历了一个长时间的奋斗过程，同其他所有创业一样，“芯”路历程走的同样坎坷而艰辛……

　　做才可能赢，不做永远没有机会

　　作为这支研发团队的领军人物，北大微处理器研发中心主任程旭教授从1996年开始率领北大的科研小组从事CPU研发，促使他做这件事的原因是多方面的。国内的科技界和产业界都希望能够早日拥有自主的CPU，但当时大家普遍感觉到门槛高，特别是产业化方面和国外的巨头公司差距明显。

　　有的专家曾说过这样的话：中国的信息化应该回避自己研发CPU，多在国外CPU的基础上更好地做应用。这是当时声音比较高的论调。

　　程旭教授在北大讲授的“计算机体系结构”是计算机学科的核心课程之一。“从北大的角度来说，一直希望自主研发CPU，因为我们认为做才可能赢，不做永远没有机会。我本人是大学的教师，我们不开展这方面的研究，仅仅根据书本上的知识来教学生，很难避免照本宣科。”

　　从此，程旭领导的科研小组开始系统地开展自主CPU的研发工作。和想象中一样，困难在研发过程中如影随形，让他们在不断前进的同时深感疲惫。

　　1999年12月的一天，夜深了，程旭和研发组的两个老师骑车回家，大家一路无语，心情郁闷。当时，他们为之奋斗多年的国内第一套支持微处理器正向设计的软硬件协调设计环境和16位嵌入式微处理器的研制工作已临近尾声，但系统中仍有一些错误需要定位和调试。在一个等待绿灯的路口，寒风吹来，已经连续工作36小时的程旭，眼睛被风刺激得流下泪来，脑子还停留在实验室里。“我整宿整宿工作是为了什么？那些参与研究的老师、同学，那么拼命地干，他们是怎么想的？肯定有一种精神在里面。”想着想着，程旭心中闪现出一句话，“支撑着自己的那精神就是‘我的中国芯’”。

　　第二天，程旭把这句话写在了牌匾上。10多天后，他们的科研成果通过了鉴定，结束了中国无“芯”的历史。记者们慕名而来，看到了这块牌匾，于是，“中国芯”的名字一夜之间传遍了大江南北……
　　2000年底，北大又研制出支持32位和16位两套指令系统的微处理器及配套系统软件；2002年底，北大众志—863CPU系统芯片及网络计算机研制成功，2003年开始大批量生产，进入市场推广阶段。这些成果让他们更加相信了这句话：做才可能赢，不做永远没有机会。

　　做一个真正实用的处理器，而不仅仅是做一个平台

　　同来自外界的压力相比，起步时简陋的工作环境和艰苦的工作条件，留给他们的印象更为深刻。

　　10多名师生挤在一间不足20平方米、光线昏暗的房间里，研究编译、汇编、模拟、集成电路设计等理论；

　　师生一起去电子配件市场选购散件再组装成计算机整机，一起去北大老化学楼附近的电子仪器厂，挑选淘汰报废的示波器和万用电表；

　　几个同学骑自行车，到十多里外的白石桥市场买设备和用品……

　　现在程旭的实验室通过与国际著名公司共建联合实验室，用的EDA工具软件价值就超过三亿美元，但那时根本用不起，只能用一些免费或试用版的工具软件。

　　实验室前后搬了5次家，从逸夫一楼的一层搬到二层时，大家惊喜地发现那里有现成的地毯。在那里工作期间，大家累了就钻到自己的桌子底下，蜷在地毯上睡一会儿。

　　条件虽差，但研究人员报效祖国的信念和拼搏精神成为克服困难的利器。程旭说，“那时很多同学老师经常一夜一夜不睡觉，也没有现在这么好的科研和办公条件。一年基本上都是连轴转。自1999年至今，我除了今年元旦没有在实验室熬通宵，其它4年我都是带着一些学生在工作中迎来新年的曙光。”

　　经过3年多的努力，1999年底，项目终于接近尾声，12月30日将召开“支持微处理器设计的软硬件协同设计环境及16位微处理器”鉴定会，但在12月29日的再次运行压力测试时，浮点运算部分出了问题。浮点运行是比较重要的部分，做出的CPU没有它是相当大的遗憾。从下午6点开始，几经周折之后朱德新终于找到了问题所在，专攻库函数的许俊娟立刻开始了紧张的修改过程。到凌晨2点基本改好能够运行，凌晨4点多时可以保证正常运行了。这可能是众多不眠之夜中最为惊险的一次。

　　“我们建立起这一个平台后，马上又全力以赴做第二件事，”程旭说，“我们希望瞄准中国的市场需求做一个真正实用的处理器，而不是仅仅做一个平台。当时立足自主的核心技术服务社会的思路已非常明确，在863计划智能计算机主题的重点支持下，我们开始设计面向产业的实用32位CPU。坚持自行设计、自主开发，才能最终拥有完全自主的知识产权。”


　　“中国芯”的跳动一定会愈发有力

　　2000年底，32位CPU和配套软件开发完毕，但如何将它进一步产业化，让星星之火成为燎原之势，成了摆在这些北大人面前的新难题。如果不能产业化，那么花费巨大人力物力研制出来的“中国芯”至多只能算是对于国人的一次精神慰藉。

　　在863计划信息领域超大规模集成电路设计专项、软件专项、计算机软硬件主题的联合支持下，他们开始研发面向网络计算机的CPU系统芯片及配套系统软件。2002年12月26日，第一个整机系统就工作起来了。

　　因为要做的是真正经得住市场考验的产品，就必须要考虑制造的成本、制造的良率（成品率）、用户的满意度等诸多因素，在这方面他们又用了大约一年的时间。“非典”期间研究人员一天也没有休息。“非典”刚过，新研制出的整机就拿去给用户试用了。2003年的后半年，北大众志网络计算机在电子政务、教育信息化、企业信息化、医疗信息化等方面投入试用，系统非常稳定，得到用户好评。

　　程旭说，“我们取得成功靠的是科学的方法和不懈的精神。”现在，除了面向网络计算机的北大众志－863CPU已经量产外，北大微处理器研发中心新研制的通信类和消费类电子芯片已经进入最后测试阶段，马上就要投产。

　　从当年的16位微处理器发展到现在，“中国芯”在不断丰富自己，伴随着这些科研人员的不懈努力，“中国芯”的跳动也一定会愈发有力。