“２００９年高等學(xué)校青年骨干教師多核技術(shù)高級(jí)研修班”側(cè)記

沈　?！∧蔓惡?/p>

隨著半導(dǎo)體技術(shù)的進(jìn)步,處理器從“單核”發(fā)展到“多核”,再到“眾核”。在未來(lái)幾年里,處理器核的數(shù)目將會(huì)越來(lái)越多,而未來(lái)大多數(shù)的軟件開發(fā)都將以多核及眾核芯片為基礎(chǔ)硬件平臺(tái),這就要求軟件開發(fā)者必須找出新的軟件開發(fā)方法,以充分利用先進(jìn)的硬件資源。作為計(jì)算機(jī)人才培養(yǎng)的主要基地,高等院校如何調(diào)整計(jì)算機(jī)教育課程,以適應(yīng)多核時(shí)代的到來(lái),將是一個(gè)全新的挑戰(zhàn)。

為了跟上時(shí)代的腳步,英特爾公司與中國(guó)教育部簽署了多核教育的“五年備忘錄”,并于2006年啟動(dòng)了“英特爾多核大學(xué)計(jì)劃”。至今,已經(jīng)有近200所高校先后加入到該計(jì)劃并開設(shè)了多核相關(guān)課程,取得了豐碩的教學(xué)成果。

為了進(jìn)一步推動(dòng)各高校對(duì)多核課程的教學(xué)改革和內(nèi)容更新,迎接“眾核”的挑戰(zhàn),提高各校多核課程教學(xué)水平,應(yīng)廣大從事多核教學(xué)的教師要求,英特爾分別在武漢大學(xué)和清華大學(xué)成功舉辦了多核技術(shù)高級(jí)研修班。受邀對(duì)象為第一、二批加入“多核課程大學(xué)計(jì)劃”的高校以及2007、2008年獲得精品課程項(xiàng)目立項(xiàng)的高校。研修班結(jié)業(yè)學(xué)員通過(guò)測(cè)試后,根據(jù)“高校青年骨干教師高級(jí)研修班”培訓(xùn)方案(教高廳函[2004]26號(hào)文件)規(guī)定,統(tǒng)一發(fā)放由教育部人事司和高等教育司共同簽章頒發(fā)的“高校青年教師高級(jí)研修班研修證書”,同時(shí)英特爾軟件學(xué)院也頒發(fā)培訓(xùn)合格證書。

2009年7月8日至10日,多核技術(shù)研修班在武漢大學(xué)舉辦,武漢大學(xué)電子信息學(xué)院楊劍鋒副教授主持了武漢研修班。研修班開始前,武漢大學(xué)電子信息學(xué)院田茂副院長(zhǎng)與英特爾亞太研發(fā)有限公司首席研發(fā)官楊晨致歡迎辭。隨后,楊晨博士向老師們概要介紹了多核技術(shù)的最新發(fā)展,英特爾軟件學(xué)院與英特爾軟件網(wǎng)絡(luò)中國(guó)區(qū)經(jīng)理郎朗介紹了英特爾這兩個(gè)部門為大學(xué)老師提供的相關(guān)支持,包括英特爾軟件學(xué)院的多核大學(xué)計(jì)劃、師資培訓(xùn)及英特爾?軟件網(wǎng)絡(luò)的學(xué)術(shù)社區(qū)等(http://software.intel. com/zh-cn/academic/)。

英特爾此次研修班為期三天,主要內(nèi)容涵括英特爾最新多核架構(gòu)、OpenMP 3.0、Intel? Parallel Studio、Intel? Threading Building Blocks、Parallel Design Pattern以及多核技術(shù)在游戲開發(fā)領(lǐng)域的實(shí)際應(yīng)用等最新多核技術(shù)和編程工具,配以并行編程實(shí)踐,使各位教師對(duì)相關(guān)內(nèi)容有更為全面的了解。其中,以Intel? Parallel Studio為代表的英特爾最新并行軟件開發(fā)工具成為培訓(xùn)內(nèi)容的一大亮點(diǎn),通過(guò)學(xué)習(xí)與親身體驗(yàn),老師們一致認(rèn)為Intel? Parallel Studio集英特爾以往的軟件開發(fā)工具之大成,根據(jù)并行編程的流程整合了相關(guān)工具的相應(yīng)功能模塊,配以更加完善的界面,極大地方便了多核程序的開發(fā),并為相關(guān)內(nèi)容的教學(xué)提供了強(qiáng)大的工具支持。課程的另一大亮點(diǎn)是游戲領(lǐng)域的多核編程應(yīng)用。這部分內(nèi)容將多核編程的理論知識(shí)與實(shí)際的應(yīng)用相結(jié)合,為老師們的教學(xué)提供了很好的案例和素材。本次研修班的一大特色是由英特爾軟件學(xué)院資深課程架構(gòu)師和武漢大學(xué)及清華大學(xué)的高校教師共同主講課程,促進(jìn)了高校教師和企業(yè)專家間的互相學(xué)習(xí)。

武漢地區(qū)的培訓(xùn)共有18所大學(xué)的36名教師參加,研修班包括課程建設(shè)討論和經(jīng)驗(yàn)分享環(huán)節(jié),促進(jìn)了高校間多核課程建設(shè)的交流。來(lái)自國(guó)防科學(xué)技術(shù)大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院的王挺教授介紹了“編譯原理”精品課程建設(shè),該課程被評(píng)為2007年教育部國(guó)家精品課;浙江大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院的施青松副教授介紹了浙江大學(xué)多核技術(shù)課程建設(shè),該課程被評(píng)為2008年教育部國(guó)家精品課;華南理工大學(xué)的陳虎副教授就多核課程開發(fā)與教學(xué)中遇到的一些問(wèn)題與老師們做了分享與討論;東南大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院的楊全勝副教授介紹了“計(jì)算機(jī)系統(tǒng)綜合課程設(shè)計(jì)”,該課程是入選教育部-英特爾精品課程項(xiàng)目中唯一實(shí)踐類課程。在最后的自由討論中,老師們踴躍發(fā)言,就多核課程的開設(shè)、教學(xué)、學(xué)校遇到的實(shí)際困難與問(wèn)題及多核教學(xué)的發(fā)展趨勢(shì)與英特爾的專家做了互動(dòng)交流。

2009年7月29日至31日,繼武漢研修班的成功舉辦后,2009年英特爾多核研修班在清華大學(xué)開設(shè)專場(chǎng)。來(lái)自21所大學(xué)的三十余名老師參加培訓(xùn),內(nèi)容與武漢研修班專場(chǎng)一致。清華大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院鄭緯民教授做了歡迎發(fā)言,薛巍副教授主持了此次培訓(xùn)。在課程建設(shè)討論和經(jīng)驗(yàn)分享環(huán)節(jié)中,多所學(xué)校的老師們與大家分享了教育部-英特爾精品課程的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)。

? 中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)“高性能處理器體系結(jié)構(gòu)”課程(60學(xué)時(shí))

安虹教授介紹說(shuō),該課程基于中科院計(jì)算所龍芯項(xiàng)目,教學(xué)起初以論文閱讀為主,面向研究生。計(jì)劃將課程劃分為兩部分,分別針對(duì)本科生(應(yīng)用成熟的多核技術(shù))和研究生(論文研究)。實(shí)驗(yàn)平臺(tái)正在建設(shè)中,考慮采用基于RAMP(開源共享)技術(shù)的多FPGA板集群系統(tǒng),通過(guò)網(wǎng)絡(luò)連接實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)?？荚囆问街饕詫W(xué)生閱讀論文后作闡述與討論的形式開展,學(xué)生反饋課程利于自主學(xué)習(xí)和對(duì)前沿科技的探索。課程的特色是與前沿多核技術(shù)緊密結(jié)合,實(shí)驗(yàn)內(nèi)容結(jié)合科研成果。

? 北京工業(yè)大學(xué)“操作系統(tǒng)原理”課程(56學(xué)時(shí))

王丹教授指出,在“操作系統(tǒng)原理”課程中,從“進(jìn)程線程概念”章節(jié)入手加入多核內(nèi)容較為合適。同時(shí),英特爾的多核軟件開發(fā)工具對(duì)課程教學(xué)起到了很大的促進(jìn)作用。

? 清華大學(xué)“高等計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)”課程

鄭緯民教授介紹,該課程的特色是邀請(qǐng)國(guó)外著名大學(xué)教授就業(yè)界先進(jìn)的技術(shù)主題開設(shè)課程講座,相互交流,取得了非常好的效果。

? 哈爾濱工程大學(xué)“計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)”課程

該課程被安排在大三上學(xué)期。李靜梅教授講述了課程在硬件配置、軟件環(huán)境、教材編寫、網(wǎng)站與題庫(kù)建設(shè)方面的心得。

? 大連工業(yè)大學(xué)“計(jì)算方法”、汕頭大學(xué)“計(jì)算方法及其計(jì)算機(jī)軟件”課程

任玉潔教授在這兩門課程中的所有算法用MATLAB實(shí)現(xiàn),并正在研究對(duì)這些算法進(jìn)行并行化的可能性。課程理論和實(shí)踐相結(jié)合,輔以較完善的課程網(wǎng)站。

? 北京大學(xué)“并行程序設(shè)計(jì)”課程(54學(xué)時(shí))

余華山老師談到,由于多核技術(shù)的發(fā)展日新月異,課程建設(shè)中必須堅(jiān)持不斷進(jìn)行內(nèi)容調(diào)整。

在課程建設(shè)的討論中,老師們與英特爾的專家就教學(xué)中的問(wèn)題、機(jī)遇以及課程的發(fā)展進(jìn)行了深入探討。

在談到“編譯原理”和“操作系統(tǒng)”課程怎樣與多核相關(guān)內(nèi)容結(jié)合時(shí),清華大學(xué)的陳文光老師建議對(duì)學(xué)生做適當(dāng)區(qū)分,面向水平好的學(xué)生開展相關(guān)專題的課外討論;西安電子科技大學(xué)的杜軍朝老師提出,在教學(xué)中引入相關(guān)機(jī)制,介紹由單CPU程序并發(fā)到多核CPU程序并行的轉(zhuǎn)變,需要向?qū)W生說(shuō)明多線程和多核的區(qū)別,但目前實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)的開展比較困難,而英特爾的軟件開發(fā)工具能在這方面給學(xué)生比較直觀的感覺。

英特爾高級(jí)課程架構(gòu)師游驊博士建議老師們開發(fā)針對(duì)不同領(lǐng)域的案例教學(xué),用學(xué)生感興趣的游戲或教學(xué)案例教學(xué),得到老師們的普遍認(rèn)可和支持。英特爾愿意與老師們合作,共同建立豐富的教學(xué)案例庫(kù),共同推動(dòng)多核及并行計(jì)算的教學(xué)。

對(duì)于何時(shí)切入多核、優(yōu)化概念,老師們大都建議在大三下半學(xué)期或大四上半學(xué)期,在專業(yè)基礎(chǔ)課(如操作系統(tǒng))完成以后開展。北京航空航天大學(xué)的張炯老師認(rèn)為,由于大多數(shù)本科生將來(lái)直接進(jìn)入職場(chǎng),學(xué)習(xí)優(yōu)化概念對(duì)他們有很大的實(shí)用意義。建議增加一些相關(guān)內(nèi)容在不同的課程中或另外設(shè)置一門程序調(diào)試、優(yōu)化課程,亦或開展實(shí)訓(xùn)的小學(xué)期教授相關(guān)知識(shí)。

中國(guó)地質(zhì)大學(xué)季曉慧老師是新加入多核領(lǐng)域的老師,主要教授“算法設(shè)計(jì)與分析”課程,她認(rèn)為多核技術(shù)促進(jìn)了課程對(duì)軟件性能提升的理念,建議加入傳統(tǒng)算法的并行優(yōu)化。

英特爾大學(xué)合作部郭朝峰經(jīng)理表示,英特爾將推動(dòng)實(shí)踐類課程的建設(shè),希望在精品課程中有越來(lái)越多和新技術(shù)結(jié)合的實(shí)驗(yàn)類課程。今后,英特爾將舉辦更多多核技術(shù)高級(jí)研修班,以加強(qiáng)對(duì)各高校多核課程的教學(xué)改革支持。