新科图灵奖得主、体系结构宗师David Patterson亲述开挂的人生

两位大师得奖的消息短时间内就快速传开，并引起了巨大反响。这也让我们对两位大师产生了好奇，2007年有一篇计算机历史博物馆对David Patternson的采访，采访中，Patterson教授介绍了他当年求学、求婚、科研经历，讲述了早恋早婚、如何误打误撞的进入了Berkeley、 如何开展了RISC的研究、RAID如何让EMC重新获得新生的巧合，当然还有他和John Hennessy教授的那本经典教材的幕后故事，下面就让我们一起走近这位传奇人物背后的故事。

采访原文刊登在计算机体系结构国家重点实验室《体系结构国重快讯》，译自包云岗、霍玮等老师，包老师网站还有一些更详细的内容：

☞http://asg.ict.ac.cn/baoyg/data/David-Patterson-Oral-History-Reduced.pdf

英文原版采访稿可访问：

☞http://archive.computerhistory.org/resources/access/text/2012/04/102658154-05-01-acc.pdf

口述历史：David Patterson

问：我是John Mashey，计算机历史博物馆的理事。好，那我们直入正题吧。Dave，请给大家讲讲你以前的故事吧，比如你是怎么选计算机这一行的。

David Patterson: 我是我们家里第一个从大学毕业的。我父亲曾上过大学，但他最后还是没能从大学毕业。我熬到毕业了, 所以我比他强一点。那时我们高中开了大学数学预修课，我记得我上了一门微积分课。那门课的老师上课时总说他人生最大理想就是成为一名保险精算师。我也想成为一名精算师，但我其实也不知道精算师是做什么的，就觉得和数学有关，所以就选了数学专业。我在 UCLA 上本科，大三时有一门数学课取消了，所以我就只能选了一门计算机的课算学分。那时我知道什么是计算机，但其实我并不感兴趣。我想是那门课让我对计算机产生了兴趣。

问：那是什么时候？

Patterson: 那是1967年。当时其实没有计算机专业，我对计算机产生了兴趣后，就开始上其他计算机课，后来遇到了一位刚毕业的博士生 Jean Lubert，他还没出去找工作，留在学校帮忙教教书。我上了 Jean 的编译课，一下子就喜欢上了这门课，课堂表现也很出色。我想是在大四时，我决定改行了，改做计算机。于是 Jean 帮我找工作，把我推荐给各个实验室，最后他给我找了一份网络员的工作。

这份工作对我太重要了，那时我生活有些拮据，主要靠打工上学，养家糊口。我在大三前就结婚了，应该是 19 岁，不好意思，我结婚比较早，不过不是闪婚，我和太太 12 岁认识，16 岁开始约会的。所以那时我主要靠打工养家糊口。后来我就去实验室工作，但我没想过读研究生。后来觉得读研似乎经济上还比较划算，所以就想拿个硕士文凭，但我们的大儿子已经出生了，所以我心里很忐忑地问太太，“我能读研究生吗？”我太太说，“没问题，我很喜欢 UCLA 的学生宿舍。”听到这句话，我心里就踏实了。感谢 UCLA 的学生宿舍！

Patterson: 我当时只想读个硕士学位，可是实验室的人都想要读博士。他们觉得我也可以读个博士。于是我就和太太说“嗯~ 我喜欢这里，你觉得我可以读个博士吗？”。

她说，“好啊，如果你觉得自己足够聪明，那就读吧。”这样我就瞎打瞎碰成了博士生。

问：那么后来你怎么到了伯克利？显然今天你已经在伯克利扎根了。你的家也在那儿。明显你找对地方了。

Patterson: 嘿，我是一个很会讲故事的人啊，现在你们都坐好了，听我慢慢讲。我在 UCLA 读了很久，中间又生了老二，你知道，我需要养家糊口。我的弟弟妹妹都开始买房子了，我还在住学生宿舍。我心里想是时候该找个工作了。但我没有面试的经验，也没人指导，只能靠自学。

我完成了研究项目后就开始找工作了。有个朋友在马里兰大学当教授。我去那做了个报告，不过讲得很不好，只有 20 分钟。朋友把我拉到一边说“Dave，1 个小时的学术报告至少应该讲 40 分钟啊。”后来我又面了科罗拉多的两所大学，他们都要我了，但我和太太都对那的环境不太满意。我太太 Linda 是在加州北部长大的，她喜欢北加州。所以她说，“我想我们应该去伯克利，我很想在那里生活”。我当时就懵了，跟她解释，“Oh~~ 亲爱的，你可能还不知道学术界的潜规则，UCLA 比伯克利档次低啊，我要去 Berkeley 是不太可能的”我太太说，“哦，那好吧。”后面开始不断地唠叨我。我的申请开始有结果了，还有了个贝尔实验室的 Offer。有一天，我太太又问，“伯克利怎么了？”我说，“嗯，我申请了，但他们还没给我答复。不过我有贝尔实验室的 offer 了。”我太太很不满意，埋怨道，“进展太慢了，你该给伯克利打电话！”

问：那是什么时候？

Patterson: 是1976年。是1976年春天。面试后期我太太一定要我给伯克利打电话。我也被逼无奈，就硬着头皮给 Berkeley 计算机系主任打了电话，说“喂，你好，我是 Dave Patterson。我已经有了贝尔实验室的 Offer，我想问问 Berkeley 的申请怎么样了？”巧的是系主任 Elwyn 正好刚从 Berkeley 跳到贝尔实验室了，我心想，“嘿，系主任也去了贝尔实验室，这可能是好事，说不定 Berkeley 会给我机会”。Elwyn 在电话里跟我说“嗯，好的，我知道，你在申请人中排前十，但不好意思，还不是前五”。我当时一听，心想还不错，至少排前十了。后来才发现，Elwyn 对所有的申请人都这么答复。不过他答应把我的简历找出来再看看，因为那时 Berkeley 决定做硬件。他们已经招了 Al Dspain，然后就把我的简历给了Al。Al 看完我的简历，很感兴趣。他出差时顺便到 UCLA 和我聊了聊，然后邀请我在六月去 Berkeley 面试。这次我做了个很好的报告，听众反响很不错。就这样我拿到 Berkeley 的 Offer 了。

问：如果我没听错的话，今天的那么多收获还多亏了你太太的唠叨啊。

Patterson: 是的，没错。我太太在我的生活中起了非常重要的作用。因为她，我有了今天的工作。那时，学术界的工资比较低。我想我还保留着当年的聘书，年薪一万二。那时我的两个妹妹都有房子了。我对太太说，“Linda，我们在学校宿舍住了很久，过去我们在经济上做了很大的牺牲。现在我找工作又要去一所学校，你是不是想让我去一个公司然后买房啊？”她反问我，“如果你现在放弃Berkeley，先去公司，那以后你改变主意还能再回 Berkeley 吗？”我说，“哦，这个不太可能”。“好，那如果你先去伯克利，然后再想跳到公司呢？”“这个还是很容易”。她说“那就好了，去 Berkeley，我们会穷一些，但我们会很骄傲”。所以，在过去 40 年里的很多时刻，我太太都起了关键作用。如果没有她那么多无私的决定，我就不会在这里了。

在伯克利的研究

问：现在你到了伯克利。谈谈你在那里的研究工作吧。

Patterson: 我是1977年1月到伯克利的。大家都想让我做并行结构，我也很感兴趣，所以我就打算做并行结构。我找了已经是副教授的 Al Despain 做 Mentor。我们开始谈论如何做多处理器，我们目标非常宏大。想从头到尾重新设计微处理器，程序语言和操作系统。实际上我们什么资源也没有，没有任何资助，也没有计算机，只能共用系里的机器，然后写写文章、技术报告。

有一天，原来在 CMU 的 Sam Fuller 教授给我电话。之前我在找工作时和他打过交道。后来他去了 DEC，他说“嗨，我喜欢你做的微程序研究。我们也正在用微程序设计 VAX，但发现很多 bug 和其他问题。你愿意来 DEC 交流交流吗？把你的技术转让给我们，如何？”我说，好啊，我愿意。

1979 年的秋天，我就申请学术休假，去了麻省的一个做 VAX 小型机的分部。在 DEC 的那段时间，我停下手中的研究，有时间去思考一些我以前没考虑过的问题。比如，在学术界做研究的优势和劣势是什么？在学术界哪些可以做？哪些又做不了呢？你需要什么资源？你又有什么资源呢？在 DEC 正好给我时间去思考这些问题，那段时间某种程度上成了我研究生涯的转折点。

工业界的项目

问：我有点好奇。你做了很多和工业界有关的项目。是什么样的经历让你开始这么做？因为我知道有很多的学术界的人做了很多有趣的研究，但和现实世界是脱钩的。

Patterson: 我想这是因为我没得到过很多的指导吧，没人告诉我该干什么，我也没在大课题里干过，都是自力更生，必须自己搞定一切。我们是做体系结构的，当时已经有人在卖微处理器，所以有产业基础，对吧？我觉得这很关键，这不像那些还停留在哲学层面，需要反复辩论的东西，我们有想法，就能找到地方去试验这些想法。所以不断和工业界互动就很重要，一方面当你觉得有好想法时他们可以来检验你的想法，另一方面，他们会帮你发现研究问题，帮你确定一个问题是否重要。有趣的问题很多，但它们又有多重要呢？所以我总是在和工业界互动中判定一个问题重要还是不重要。

问：不管怎么样。你回到伯克利了。

Patterson: 是的，我回到了伯克利，但我带着工业界第一手体验回来的。当时大家都认识到微处理器是计算机的未来。但问题是在哪儿？我在 DEC 时有接触过微程序芯片的开发，做一点改动就会出现一堆 bug。所以我在回 Berkeley 前就开始写一篇关于未来 VLSI 设计的报告。我认为，首先 VLSI 是微处理器的未来，但我们必须直接用微程序，还需要提供打补丁方式来修改微程序中的 bug。我把文章投到 IEEE Computer 杂志，但被拒了。Review 意见是：这是一种愚蠢的设计计算机的方法，用这种方法设计计算机毫无意义，要额外的存储，要增加成本，还有打补丁，简直就是胡说八道。

所以我面临两个设计方法，一个是用微程序但一堆 bug 的 VAX 设计方法，另一个是我提出的设计微处理器的愚蠢的办法。怎么办？两个似乎都是对的。我在 DEC 的思考让我想清楚了如何利用学校的资源来做事，那篇文章被 IEEE Computer 以这种评论拒了，促使我决定启动 RISC 项目，因为我当时满肚子都是火。

我一月份回来后的第一个学期，开了一门研究生的高级课。课上，我们写了很多 RISC 的报告，要选课的学生来审查这些想法。我在开课时就想好怎么在大学里做好这些事。好了，每门课都有个最后时限吧，这个是严肃的，不是开玩笑的，如果学生项目没完成，那就要不及格了。

问：这很像现实世界发布产品。

Patterson: 是的，第一课用模拟器验证想法，下一课就是真做一个微处理器。那是个秋季学期，我们做 RICS 1，另外两个人做 RISC 2。一开始分别被称为蓝军和红军，后来我们才改为 RISC 1 和 RISC 2。红军的两人是没有课程限制，随便做，做一个比蓝军更好的东西。其他人只是当作业做。那两位同学最后变成他们毕业论文工作了。这是一个系列课，从我回来的第一课开始，到做成芯片已经是几年后的事了。回想一下那时的情景，能做出芯片真是觉得有些不可思议，你对现在的人讲“嗨，它可是有四万个晶体管，那有多难啊！”但对我们，这是我们做出的第一个硬件，而且能工作。我们是和 DEC 那样的巨人在对抗。

问：回顾那段时间，大学和前沿技术靠的非常近，能做有意义的前沿工作，但其他很多时候大学要爬的山还是比较难的，那时好像是大学做研究的黄金时期。

Patterson: 我同意。我想这是80年代初。

RISC的后来

问题：那RISC后来呢？

Patterson: 在一个夏天看到进展了，我们做的芯片真的能工作。所以我写了论文初稿——“The Case for Reducing Instruction Set Computers”。我把初稿发已经毕业去贝尔实验室工作的学生。他做了很多批注，都是很重要的正面反馈，所以他也成为了论文共同作者。但是我很清醒，冷静地思考，我们还需要一些负面反馈，需要一些辩论。我其实心里有底，因为我们已经有了足够的结果，看到这些结果时我就觉得“哇，我们应该能行”。我想如果把这些结果发表的时候，能引起大家争论，那就会对我们有利些，多少会对技术转让有帮助。

所以我们写完文章后，发给了在 DEC 的朋友们。我做事的方式是希望能尽快得到各方的反馈。我把论文寄给了在 DEC 一起工作过的 Doug Clark，又发给了 Bill Strecker。Bill 回信问，“你们为什么把这个发给我？”。我们说，“我们想这篇文章发表到 Computer Architecture News 上，但还没有推荐”。“好，我们会写一篇文章来驳斥你们的观点”。听起来很不错，我喜欢这种公开争论学术观点的方式。所以我们写了 RISC 的文章。他们写了驳斥。文章发表在 Computer Architecture News 上。这是一种实力不均衡的对话，一边是来自 Berkeley 的菜鸟，一边是令人膜拜的 DEC VAX 的架构师。

我们双方不断争论，我开始兴奋了，我想， “嗨，这是一场战斗！”我们的争论引起更多人开始关注，大家开始讨论这些想法。但到后来大家讨论时似乎有情绪了，有人直接说“你讲的是个危险的想法，应该停下来。”好吧，反正当时两种完全对立的观点，人们讨论时很激动。后来 John Hennessy 也加入成了我的战友，我们在 ISCA 会议上有一系列辩论，每次都好几个小时，应该是辩论了三次，每次几乎所有参会的人都到了，因为这一场战斗，有人加入，有人围观，反正很火爆。等等，让我插一句，大家都好奇，“嘿，挑起战斗的是谁？”“原来两个菜鸟助理教授，还不是终生教授那！”所以我和 Hennessy 两人让那些大公司十分恼火。可能因为我的个性，我在这场争论中比 John 还过头了点。所以，现在他是大学校长了，我还是个教授。那帮人估计真的对我很生气。

问：我想你可能在其他地方惹着他们了。好了，那让我们把时间往后推几年，后来你似乎不做微处理器了，改去搞完全不同的东西了。

Patterson: 嗯，我们看到RISC能工作，后来还是又做了一系列的RISC项目，当时做处理器非常热门，它的速度也提高得很快。

后来，Berkeley 把 Randy Katz 又招了回来，他是 Berkeley 毕业的，在外面转了几年。那时我们都用苹果计算机，他也搞了一台，上面带了软驱。一次他买了张空白软盘，然后拿在手里说， “哇，看这个软盘多小啊”。当时软盘确实是很小的东西，也就 5 英寸多。Randy 又问，“我们能用它们干点什么？”我也不知道能用它做什么？但我们觉得，它也许就像集成电路革命那样，蕴含了新的机遇，可能暗示着什么？我们在伯克利做的许多项目就是从这样的问题开始的。

于是我们开始讨论，处理器发展的非常快，我们应该用有什么样的存储系统来应付这些高速处理器呢？而且，微处理器让人们很容易就可以做多处理器。但磁盘只有这么小，怎么办？显然磁盘性能跟不上处理器发展速度，我们觉得应该找一种方案来解决这个问题。我们讨论时想到了一个想法，哈，我们可以用很多小的磁盘来代替那些 IBM 大型机里的单个磁盘。我们写了一篇文章，发给了 Berkeley 以前毕业的学生，现在 IBM 工作。这篇文章或多或少被那些学生给否定了。理由是，好，你们要用 40 个小盘替换一个大盘。然后呢？可靠性也要坏 40 倍，对吧？所以这个想法不靠谱。我们就说“嗯，很好的观点。我们是没有想到这一点。那我们就来想想怎么能搞定可靠性问题。”于是，我们首先想到了第一个纠错方案，然后是奇偶校验方案，最后终于想到了 RAID 5 方案。然后我们又开始和人们谈论这个 RAID 5 方案。

但大家反应是：“哦，我知道那个，就是串联、镜像嘛” ，

我们说“oh，不是的，我们的想法和那个不同，我们是纠错。”

“我知道那是什么。Thinking Machine 那些并行机不也做纠错吗？” “额~ 不是的，我们的 idea 还是不一样”。

看来我们需要好好解释我们做了什么，为什么和其他的不同。我们需要写一个分类（taxonomy）文章来解释这些不同，我是第一作者，我就来列举了各种方案。第一个是镜像，我们叫它 RAID 1。第二个是用纠错，叫 RAID 2；然后再奇偶校验，但只能做大块传输，叫 RAID 3；然后一个变化是 RAID 4。最后是我们想出来的新方案，就列为 RAID 5。

那时我们正在做一个大项目，我们就想该怎么处理这个 RAID 想法呢？我们觉得还是应该发表了。那下一个投稿截止日是哪个会议？是一个数据库会议，SIGMOD。于是我们向 SIGMOD 投稿了。

问：那篇文章让你更出名了。今天也已经是很大的产业。

Patterson: 对，RAID、还有网络存储是很大的产业。还有个有趣的故事，我们正在宣传 RAID，那时在波士顿的 EMC 公司，生产兼容 IBM 插槽的廉价内存，

但 IBM 改变了内存插槽，逼的 EMC 不能再卖内存了。所以他们需要开发一种新产品，正好我们的文章到了他们桌上，于是他们就进入了存储领域。可以说是 IBM 把他们从内存行业逼到了存储领域，却在存储里做到了老大

问：是啊，我以前在SGI的同事总是说，CPU是用来show的，I/O才是用来赚钱的。

Patterson: 这个听起来有点意思。

体系结构教科书

问：然后，我记得你和John Hennessy就开始写那本量化体系结构的书了。

Patterson: 对，就是在那个时候。我们在一块好多年，当时我们为教材烦恼，那时的计算机结构教材就和商品目录一样，一张列表，这是研究项目 A，这是计算机 B，然后一个一个介绍。但 RISC 理念和这种描述方式很不同，所以我们觉得应该写一本书了。而且那时我要当系主任了，从 1990 年 7 月 1 日开始。

我就跟 Hennessy 说，“John，因为我要当系主任了，我的学术生涯就要完了。写本教材是估计是我能做的最后一个学术贡献了。我们一起写吧。”于是我休了学术年假，Hennessy 也休学术年假，我们找到了 DEC 的西部研究中心作为讨论的地方，我们每周去三次谈论写书的事。那段时间，Hennessy 和我都觉得，这是我们写博士论文以后最难写的东西。我们花了许多时间，把写书当做一个计算机项目，有 alpha 版，接着 beta 版，最后完成所有的设计，然后开始找出版商。我给书起了名叫“一种量化方法”，副标题是“计算机体系结构”。

问：关于那本书，我记得当时立即就把它作为一本重要的体系结构书读了。

Patterson: oh，谢谢！

网络连接工作站NOW

问：让我们再回到后来的研究工作。我记得有段时间你在做用网络连接工作站的项目 NOW。我很好奇，谁在给你们项目起名字啊，你们项目缩写名都很有名。

Patterson: 哈，首先我想在学术界要找到一个好的缩写名是不容易。我有一个同事喜欢根据天上的星星给项目取名，结果那名字我都不会读，也不记得是什么意思。我想我适合去销售部门，因为我找到了一些窍门，首先缩写名应该能表达项目的含义。然后，如果你要能挑选一个大家很容易记住的单词来做缩写名，如果这个单词字母比较少，那就完美了。

问：嗯，没错，你去销售部门也会有位置。所以，RISC，RAID，然后下一个是 NOW。

Patterson: 对啊。1990年我学术休假，去了Thinking Machine，看到他们用微处理器搭多处理器并行机。他们还是用造大型机的方式，用一堆芯片去搭并行机。我就想，如果用一堆工作站来搭会不会更好一些呢？因为我看到工作站技术更新非常快。你可以用一个盒子去搭，所有东西都放到一个盒子里面，而且你可以买到一堆价格很便宜的盒子，因为 Sun 已经在量产工作站。我结束学术休假回到伯克利，就想，老天，Thinking Machine 那种造机器的方式有多糟糕啊，现在网络也变得越来越好。我需要找人讨论讨论， 找到 David Culler，一个年轻人，在 Thinking Machine 干过；然后 Tom Anderson 加入研究操作系统，还有一些其他技术。我开了一门研究生课程来讨论，慢慢课程讨论有了眉目，我们有局域网，有工作站，这已经是一种多处理器并行机了，所以我们就启动了 NOW 项目。

John Hennessy 这次成了我的对手，我们做 NOW，他们做 DASH，分布式共享内存机器，支持 Cache 一致性而不是工作站机群。所以某种程度上这是两种对立的设计哲学。做 RISC 的时候，我想和 IBM、斯坦福合作，因为我们有共同的目标。但 DASH 和工作站机群， 则真的是对立的。我们的目标都是要造可扩展的大规模并行机，但技术路线则完全不同。

研究以外的工作

问：让我们聊点别的。你当了一段时间系主任，后来你也做了一段时间的 ACM 主席。

Patterson: 是的。

问：谈谈那些经历吧。虽然这些不是研究了。

Patterson: 对，那些不是研究，但我还是做了不少这类事情。我想当个主席来结束我的职业生涯，因为我的好朋友 John Hannesey 当了斯坦福的校长，这事激励我也该找个什么主席当当。后来还真找到了这样的机会。

问：我们的问题快结束了，还是让我们总结一下今天聊得那么多事情吧，首先我想问的是，你觉得这些事情给你人生最大的体会是什么？

Patterson: 嗯，我是不是太老了？所以问我这种问题。（笑声）

问：对不起，但我们俩都到这把年纪了。

Patterson: 那好吧。如果要说最大的体会，我想是乐观吧。当然不是盲目的乐观，而是谨慎的乐观。我做过很多只有五六成把握的事情，有的甚至只有四成把握，我总是说“去干吧，让我们先试试看再说”。这种乐观方式对我很有效。我想如果我稍悲观一点，就不会给伯克利打电话了。当然也有很多事我没有做成，所以我说是谨慎的乐观。其他的体会的话，就是跟随自己的心， follow your heart。有人让我给些指导，告诉他们该做什么，我想，天那，如果你自己对做的事都没有激情，很难想象你会成功。

最骄傲的时刻

问：所以你有很伟大的成就。你能回忆一下最骄傲的时刻吗？不管是技术方面还是其它方面。

Patterson: 哦，我想最骄傲的时刻是我家庭的点点滴滴。这一点毫无疑问。不过，这一路过来并不容易。我还记得当时结婚了，接着又生两个儿子，心里就觉得，惨了，要开始有麻烦了！第一个孩子出生时，我就觉得经济上有些麻烦了，老二出生时，我感到强烈的经济危机了。心想，嗨，我要变成一个真正的男人了，要养家糊口了。

收到伯克利的 Offer 也让我感到非常骄傲。后来我又获得伯克利杰出教学奖，伯克利给我 Tenure 时，我很高兴，但又有点不安，我都怀疑他们是不是搞错了，应该是给 Peterson，而不是 Patterson。

我想还有些其他的事情。例如，发现我们的芯片能工作那一刻，简直就像是魔术。你一个 bit 一个 bit 的拼起来，存到磁带中寄出去，过段时间芯片就回来了。但心里就很忐忑，到底会发生什么？会不会烧掉？能不能工作？会不会发生其他什么事？

问：对于这些经历，有没有一些转折点把你带到了这条道路？

Patterson: 回顾我的个人经历，我想，Jean Lubert给了我很大帮助，帮我在本科是找到工作。我的太太为我在经济方面作出了很多牺牲。在学术方面上，很明显，去 DEC 对我影响很大，让我能停下来思考在在学术界怎么做有意义的研究工作。套用我刚才给的建议，跟随你自己的心。有人会跟你说，“你想做什么啊？很多人想让我做这个？”或者是“你想做什么啊？我打算做这个”我一般都回答，“嗯，好的，我做那个。”

计算机体系结构领域最大的贡献

问：你有许多贡献，你觉得哪几个是对计算机体系结构领域最大的贡献？

Patterson: 哇，对这个领域最大的贡献，这个问题不好回答啊。

问：或者说那些贡献的影响力。

Patterson: 影响力，我想RISC和那本量化方法书改变了人们设计计算机的理念。其实后来还有其他不同的理念，所以不仅仅是我一个人的影响力。至于 RAID 嘛，以前很多书讲如何设计可靠系统，但市场很小。我想那时只有使用 ECC 的内存是常见的。如今 RAID 毫无争议地成了存储领域的标准。现在你再读关于可靠性的各种技术，就会发现人们讨论的很多可靠性技术，都在存储领域有所使用了，这可能算是一个大的贡献吧。

问：差不多要结束了。非常感谢你的访谈，谢谢，Dave。

Patterson: 谢谢，John。

访谈结束