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1、并行与分布计算课程实验教学探讨摘要:本文根据我系的“教育部-Intel精品课程”姥设项目课 程建设经验，探讨了而向计算机科学与技术专业本科生的并行与分布计算课程的实验教学的 内容和设计。关键词:并行与分布计算;实验教学;教学改TG642随着计算机技术的发展，作为计算机科学与技术专业的学生迫切需要掌握各种新型并行与分布式计算的理论、模型、方法和技术,以适应社会对人才不断增长的需求，因此，近年 来，我系为计算机科学与技术专业本科生开设了并行与分布计算课程，这门课程培养n标主要 是普及并行计算技术，使广人的程序设计与开发者可以发挥超级计算、分布计算的优势;同吋, 这门课程也是一门实践性很强的课程,除
2、了系统的课堂理论学习外，还需要配有足够数量的实 验内容，以便巩固和加深学生对并行算法理论、设计技术、分析方法和具体实现等各个环节 的敕体理解。为此,课程组针对本科教学的特点，采用泛讲、精讲和实验相结合的方式,设计了 相应的实验来显式地说明所教授的理论，根据并行与分如计算技术的本身特点,以及我校课程 体系的设置情况，并行与分布计算技术涵盖了从单机、多核”、SMP、集群、到Grid的各种 尺度的并行技术,将课程平台疑立在系统结构、算法、程序设计实践等方面，婕立了并行和分 布计算的全而的课程体系。vbr2008年4月，作为Intel人学合作计划的合作伙伴,华东理丁大学派遣本课程的授课教师参加了相关技
3、术培训，该课程进入“imel人学合作计划”。2008 年5月，双方正式签署了合作协议,1门忙1公司捐赠了部分相关实验设备。2008年6月,华东理 工人学的并行与分布计算课程被批准为2008年度“教育部小精品课程”建设项|=| 1实验条件vbr根据并行与分布计算技术的本身特点，以及我校课程体系的设置情况,并行与分布计算技术涵盖了从单机、“多核”、SMP、集群、到Grid的各种尺度的并行技术. 将课程平台惣立在系统结构、算法、程序设计实践等方而，疑立了并行和分如计算的全面的 课程体系。在本课程开展初期,由于实验条件的限制，本课程的教学主要是采用理论教学和单 机实验为主。Imel多核计算机的出现，为
4、教师和学生提供了良好的实验条件。本课机将Intel 多核架构增加到本课程的系统结构部分，在程序设计时重点介绍OpenMP. MPI和微软的超 线程技术及其在Intel多核架构上实现;在硬件建设上，建立了多核专业实验室JIJ于学生的实 践操作;软件建设上堆立了 OpenMP、MPI编程环境，从而使学生能很方便的进行并行程序设 计及多核架构实践活动。vbr经过了数年教学实践，本课程组编写了实验指导讲义，通过上机实验和课外创新实践活动，使学生能够更扎实地理解和掌握并行和分如计算的基本理论 和实现技术。vbr目前在本校计算机教学实验中心建立了两个多核计算机实验室，拥有多核微机100多台，并在这些机器上
5、安装相应的开源软件，使得学生能在该实验室内设计和实 践并行程序。在Web服务器上疑立了本课程的教学资料和辅导材料的网站，包括课程介绍、 教学资源、教学实验等内容，使得学生能够通过互联网进行学习。此外,还计划组织安排学生 参观我校的上海超级计算中心分中心。vbr2实验教学vbr紧密结合本学科和专业特点，根据学生知识结构因材施教,木课程实验教学注重学生对并行程序设计的掌握，强调对学生“创新性能力”的培养，提高学生解决实际问题的能力o 2.1实验内容vbr课程基础实验注重提高学生掌握基于多核架构的并行计算编程技术的能力，包括了在Windows 和Linux操作系统下的多核基础编程及各个工具软件的使用
6、。实验包括了在Windows和 Linux操作系统下的多核架构的熟悉、基于多核的基础编程及各个工具软件的使用。对基础 实验的考核指标:完成时间与性能参数。对基础实验的设计，将Intel多核架构增加到本课程的 系统结构部分，在程序设计吋重点介绍OpenMP多线程技术及其在Intel多核架构上实现;在硬 件建设上,建立多核专业实验室，用于学生的实践操作;软件建设上，建立OpenMP编程环境，使 学生能很方便的进行编程实践活动。（1）多核软件设计技术vbr主要讲授基于Windows和Linux等操作系统平台上多线程程序设计的基本操作系统原语，如Windows平台 上的多线程API接口函数，包括线程创
7、建、撤销、挂起/恢复、优先级设置、睡眠、临界区筹。 以及OpcnMP的基本设计方法，以期让学生掌握使用多线程方法进行多核软件设计的基本技 能。vbr （2）并行程序设计基本方法vbr主要讲授并行计算程序设计的一般原理和并行程序设计实例。通过对两个经典串行问题（优先级杏找和K值算法）并行化改造过程的实 验，提高分析和解决问题的能力,以及实际动手编程的能力。 （3）工具软件的使用 I】具软件包括C+和Fortran编译器Intel数学核心函数库和IrKel集成性能元Intel TuneTM性能分析器、1祗1线程检测器和Imel调试器、Imel线程直方统计器等。 这些基本工具的熟练使用能力可为实际环
8、境中多核技术的运用打好坚实的基础。由于基于多 核的编程与操作系统环境和编译有密切的关系,所以在讲解编程工具使用方法之前，主要介绍 多核编译的知识以及操作系统对多核的支持。2.2实验设计和基本要求vbr对于这门课的实验教学，课程主讲教师直接指导实验各个环节。实验强调学生对多核架构及编 程技术的掌握和实际运用能力的培养和训练。试验的目的不是“为学习而学习，为编程而编 程”，而是着重于提高学生在本学科领域中多核技术的应用能力，注重“个性化”和创新能力 的培养，提髙学生灵活运用知识的能力。依托学校Intel实验室平台，我们的实验设计主要针对两种情况,一种是配合本课程核心教学内容学生独立完成指定的实验任
9、务，包括问题 分析、总体设计、上机实现、调试与部署、观察并记录结果等步骤,实验的学时数16学时， 学生需要提前预习,每个试验人约4学时的实验吋间。要求每一位学生都要参与本课程的上 机实验环节,在实验前充分做好实验准备，在实验过程中认真记录实验情况与结果，在实验后 做好总结，并提交实验报告。根据学生的上机实验结果，以及提交的实验报告综合评价学生的 本课程的成绩。其中每个学生必须独立完成以下实验中的四个:vbrIntel多核计算机上OpenMP的配置;vbrOpcnMP环境卜PI计算（并行域并行-化）;vbrOpenMP环境卜PI计算（共享任务结构并行化）;vbiOpenMP环境下PI计算（并行归
10、约并行化）;vbrMPI的配置;vbrMPI环境卜PI的计算。另外，我们还根据学校的“人学生创新实践”活动，建立一些实践性的实验设计课题，如排队模型、数据 挖掘等，以拓宽课程设计内涵和内容,同时对学生开放专业实验室，让更多的学生可以利用实 验室平台进行业余时间的创新活动，促进学生学习。通过以上各种措施，丰富了教学形式,极人地提高了学生学习的积极性和创造性实践的能力，使教学质量达到一个新的高点。 3总结vbr并行计算系列课程是一门实践性很强的课程,除了系统的课堂理论学习外，还需要配有丰富的实验内容，以巩固和加深学生对并行算法理论、设计技术、分析方 法和具体实现等各个环节的整体理解。实践证明，这些
11、实验教学环节是十分重要的，它可以激 发学生学习并行与分计算的积极性，从而缩小理论教学和实际应用能力之间的差距，培养学生 的学习兴趣和白我探索创新能力，为学生今片的工作和学习打下良好的基础。 参考文献:vbo1陈国良，孙广中，等.并行计算课程的教学方法J.人学教学,2004(2).vbr2M. Paprzycki, Integrating Parallel and Distributed Computing inComputer Science Curricula, IEEE Distributed Systems Online, 2006, 7(2).VP关于电脑组装与维护课程的现状和思考 关
12、键词:电脑组装；“新”教学；“新”教林“新”设备VP摘要:电脑组装与维护课程因为电脑换件的快速更新换代而显得具有很强的时代特征, 然而目前不少中专技校电脑组装与维护课程与时代却是严重脱节的。本文在总结出目询中专技校在开设电脑组装与维护课程中存在的一-些问题的同吋提 出笔者的建议。当前，随着计算机自动控制技术在工农业生产的普及应用，电脑的使用已经逐渐渗透到各种行业的人部分工作岗位中。在分秒必争的生产过程中，员工具有独立处理电脑故障的 能力显得尤为重要。vBR电脑组装与维护是一门年轻的“新”课程:日新月异的电脑技术，年轻的电脑老师，朝气蓬勃的学生。在全国人部分的工科类中专技校中，电脑组装 维护课程
13、都是必修的一门课程，它涵盖了电脑换件设备的组装、选购和性能指标;软件系统 的安装和优化;日常的保养维护;常见故障的诊断和处理;外1节1各种数码产品的选购、使用和维 护。电脑组装与维护强调学生动手和实践综合能力的培养，是一门集理论、基础、应用相 统一的课程。电脑组装维护课程在工科学校的教学体系中占有非常重要的地位,它强调的是“新”，但该门课程在全国的中专技校中普遍存在一些问题，归纳如下: 一、教师知识不“新”，教学手段不“新” vBR现在有些中专技校的电脑组装维护课程老师有如下通病:获取新知识渠道单一，知识系统更新慢，死啃教材,对新的电脑硕件知识 接受能力差，实践时间少，动手能力弱，排除故障能力
14、和经验不如一些管理机房的技术人员。教 学手段也非常单一，局限于一般的教室黑板的授课和板书，使用填鸭式教学方法。vBR 随着电脑在补会的普及秫度加快，电脑换件平台的更新换代的时间也越来越短，日前三剑四年 就会进行一次人换血。作为计算机课程尤其是电脑组装维护课程的教师,要对形势有清 醒的认识，不仅要像其他文科类老教师一样吃透教材和研究学生，还应该坚持更新1:1己知识结 构体系，加强H身认知和实践能力的培养，深入补会掌握就业W场的变化。教师只有每天通过 网络了解和学习最新的电脑硬件知识，才能保证I己不被新知识淘汰;只有坚持到机房参与电 脑设备的维护工作，提髙自己的动手能力和故障排除能力，才能保证自己
15、不被技术淘汰;只有 经常到电脑审场考察，了解电脑配件行情价格的变化，保证自己不被市场淘汰;只有掌握多种 教学工具（如多媒体演示,实操演示等）并灵活应用，才能保证1:1己的每一堂课都是高效率和丰 富多彩的;只有教学方法和教学模式多创新，保证自己能给学生带来更多的新鲜感和更人的成 就感。尤其是在教学方法的改革上，电脑组装课程作为一门新兴行业课程，还有很人的创新空 间,教师何不尝试各种新颖的教学方法（如一体化教学、任务驱动法等）,多走走“弯路”，努力 让课堂的主体由“老师授课”向“学生求学”转化。教师还要人胆迈进新的领域，不满足于 书本中枯燥的硬件知识和技术指标，对新兴数码产品（如智能手机、单反数码相机、IPOD和 GPS等）的能够了如指掌，走在学生的前而，做到比学生更“潮 二、教材内容不“新” vBR 在教材的选择上,不少学校是与当前计算机硬件的发展严重脱节的。计算 机硬件厂商上每年都会推出新产品，现有的换件体系基本三到四年就会更新换代，而很人一部 分学校却述在用着四五年前出版的教材。教材在写作到定稿再到出版需要不少时间,因此这 些教材里而提及的换件知识其实早就过时了。比如我校在2009年之
