沈緒榜的中國“芯”

　　“科技在發展，腳步不能停。”

　　這是沈緒榜經常掛在嘴邊的一句話。幾乎每年大年初一，當人們在家享受著節日愉快和天倫之樂時，沈緒榜仍在辦公室沉浸于茫茫科海之中，沒有疲倦，不知辛苦。

　　2024年8月16日凌晨1時43分，沈緒榜永遠地停下了他向科學高峰不斷攀登的腳步，享年92歲。

　　沈緒榜是我國著名計算機專家，主要從事嵌入式計算機及芯片設計。他的一生，是為國奉獻的一生，是攻堅克難的一生，也是碩果累累的一生。

　　接下重任：與計算機芯片結緣

　　1933年，沈緒榜出生于湖南省臨澧縣。從小就聰慧過人的他于1953年考入武漢大學數學系。三年后，沈緒榜光榮入黨。同年，他被調到北京大學數學力學系計算機專業學習。從此，開始了與計算機結緣的一生。

　　1957年10月4日，前蘇聯的第一顆人造衛星飛向太空，開創了人類征服宇宙的新紀元。也是在一天，從北京大學數學力學系畢業的沈緒榜分配到中國科學院計算所。

　　中國芯片計算機技術發展是在“兩彈一星”戰略任務的牽引下起步的。1965年，國家下達了“兩彈一星”研制工作的任務，為此成立了中國科學院156工程處（航天科技集團九院771所前身）。沈緒榜也被調到了這個工程處，任箭載數字計算機設計組組長，負責火箭專用計算機的方案、邏輯設計等工作。沈緒榜怎么也沒想到，歷史竟賦予了他這么一個重任。

　　60年代中期，箭載計算機用戶單位對數字計算機不熟悉，只能提出一些環境要求指標。沈緒榜充分發揮從事電子管與晶體管計算機設計的技術優勢，一邊在通用機上計算指標，一邊進行邏輯設計。

　　由于受條件限制，大量的數據只能靠手工穿孔紙帶輸入，實際運算一次要花費很多時間。為了趕進度，沈緒榜及其同伴們度過了一個個不眠之夜，攻下了一道道技術難關。

　　1966年9月，沈緒榜帶領團隊研發的一臺自主設計、全部國產的雙極小規模集成電路箭載數字計算機的模樣機“156計算機”誕生，向1966年國慶節獻了一份厚禮。

　　科研無止境。第一臺箭載數字計算機雖然問世了，但受到當時微電子技術條件的限制，模樣機體積、質量與可靠性都滿足不了使用要求。沈緒榜不畏困難，提出了一種獨創的增量式計算機體系結構，使機器字長縮短了三分之一，實現了機器小型化。此外，他通過引比例因子去掉了乘、除法指令，解決了多倍位長計算帶來的運算速度問題。

　　盡管機器研制好了，但計算精度卻達不到要求，機器根本不能用。沈緒榜非常著急，他在機房里日日夜夜地苦干三個月，找到了計算誤差是多重積分計算引起的問題癥結。隨后他提出一種多重積分誤差校正新方法，重新設計了應用程序，使計算精度達到箭載狀況下的使用要求。

　　1971年，這種國產設計制造的小規模集成電路增量計算機在遠程運載火箭首飛試驗中一舉獲得成功，為祖國爭得了榮譽，受到周恩來總理的表揚。沈緒榜從1965年9月開始，整整奮斗了6個春秋，終于向祖國交出了第一份合格的答卷。

　　更進一步：開創芯片計算機新階段

　　小型化一直是嵌入式計算機的苛刻要求。20世紀60年代后期，沈緒榜又承擔了一種新型箭載計算機的設計任務，小型化指標比增量計算機還要小幾倍。當時增量計算機的體積主要是由磁芯存儲器占用，沈緒榜大膽地提出了設計一種不用磁芯存儲器計算機的設想，即設計一種不用程序的計算機體系結構。1969年，沈緒榜完成了第一臺國產PMOS中規模集成電路箭載數字積分機的研制，成功地解決了小型化難題。

　　1971年，沈緒榜在發射場參加發射試驗時，第一次看到了自己為之設計箭載計算機的遠程火箭。他結合自身經驗，前瞻性提出只有用箭載計算機來測試控制系統，才能實現測試的完善而且達到自動化。

　　他的想法很快就傳到了當時主持這次試驗的國防科委副主任、著名科學家錢學森那里，錢學森立即找到沈緒榜了解設想。聽完匯報之后，錢學森當即決定將這一重要任務轉交給沈緒榜所在的研究所完成，并當場向他布置了工作。

　　重任在肩，從發射場回來后，沈緒榜立即投入到測試系統的攻堅戰中，很快就拿出了以箭載計算機為中心，配上輔助設備來完成對火箭控制系統綜合測試的方案。這一方案的實施，開創了我國箭載系統用數字計算機自動化測試的新階段。該測試方法后來獲得了國家科技進步獎特等獎。

　　20世紀70年代，被推選為黨的十大、十一大代表的沈緒榜以更加昂揚的斗志投入到科研工作中。隨著微電子技術的發展，沈緒榜堅定認為，今后的計算機設計工作將更多地轉到芯片設計上來。芯片設計已不再僅僅是一種電路設計，也包含了邏輯設計和應用設計。

　　1974年，沈緒榜正式提出研制16位微機的方案。在當時，研制大規模集成電路尚屬首次，設計微處理器也是第一次，許多東西是邊學習邊實踐邊完成的。經過３年的艱苦努力，沈緒榜及其團隊先后研制出了微處理器芯片、存儲器芯片、多種接口電路芯片，以及慣性器件的配套二次集成電路芯片。在采用這些全國產化芯片的基礎上，1977年沈緒榜帶領團隊研制出了我國第一臺16位專用微計算機，起名叫LS77－I型微計算機。這一成果比國外16位微計算機的問世還早了2年，實現了歷史性突破。LS77－I型微計算機是獨立設計、研制、生產和電路配套系列化的中國芯片計算機首創之舉，成為中國計算機技術發展史上一座里程碑。

　　獨立自主：為了中國計算機芯片發展

　　1981年，沈緒榜訪問了美國硅谷，他深深地感受到一個國家科技發展與芯片技術發展的緊密關系，增強了自主設計中國芯片計算機的決心和信心。他認識到，芯片技術進步使計算機設計者不能停留在邏輯設計層面上，而應當進入到電路和版圖設計層面上。

　　沈緒榜曾在2001年出版的《工業發展的面包——芯片》一書前言中寫道：“只要仔細研究一下芯片是怎樣支持智能化，而架設著人類渴望的人工智能大廈的，我們就會清楚地看到而且會不難相信：現代工業的發展是絕對離不開芯片的，正如人類的生存絕對離不開糧食那樣，芯片成了工業發展的面包。”

　　面對國外集成電路對國內市場的強大沖擊和占領，沈緒榜堅持走中國芯片計算機的道路不動搖。他利用與國外專家合作的機會，完成了16位陣列乘法器、16位陣列乘法累加器等數字信號處理芯片研制；承擔了微處理器芯片研制任務，使處理器芯片集成度和計算精度上了一個新臺階；為了滿足航天圖像處理需要，沈緒榜和團隊采用1微米CMOS工藝，使國產CMOS芯片設計從處理器芯片提升到系統級芯片設計階段。

　　沈緒榜認為，中國芯片計算機就是涵蓋計算機指令集合、體系結構、邏輯設計方案，包括配套集成電路都具有自主設計知識產權、自行制造的計算機。這是他心目中堅定的中國計算機技術發展之路，也是他畢生的堅持和選擇。

　　2017年初，鑒于沈緒榜在嵌入式計算機及芯片方面作出的杰出貢獻，中國計算機學會（CCF）獎勵委員會決定授予沈緒榜2016 CCF終身成就獎。

　　傳承精神：學者風范獎掖后學

　　“2004年春天，我報考771所讀博，第一次見到沈老師。他正在伏案看資料，穿著正裝襯衫、溫文爾雅，語氣很隨和，是典型的學者風范。”如今已是771所總工程師、科技委副主任的劉澤響回憶起當年初次見到恩師沈緒榜的場景依然印象深刻。

　　劉澤響回憶說，沈老師對待科研工作態度很嚴謹，對自己要求極為苛刻，對學生也是如此。讓劉澤響感觸最深的，是沈老師逐字逐句地修改論文，連標點符號都要反復斟酌，從不添油加醋粉飾客觀，而是用最樸實的語言說最硬氣的事。但在生活中，沈老師對年輕晚輩又很和藹可親，經常請學生吃飯改善生活。

　　如今，沈緒榜指導的50多位博士研究生和60多位碩士研究生，已遍布我國計算機與微電子行業領域各條戰線上。

　　“沈老師嚴謹治學、止于至善的大家風范，堅持核心芯片自主發展的理念，影響和激勵著我們十余載不懈前進，在平凡的科研崗位上，用自己的實際行動踐行航天精神、擁抱夢想。”劉澤響說。