“多核技術”課程建設研究

王愛俠，李晶皎，李貞妮

(東北大學信息科學與工程學院，遼寧沈陽110819)

“多核技術”是我校電子科學與技術專業本科生的選修課程。為了提高學生主動學習意識和動手實踐能力，筆者主講的“多核技術”課程在以下幾個方面進行了完善和改進:

(1)將課件內容和視頻教學、研討和實踐有機結合起來，介紹和一些公司正在進行的相關研發內容，使學生在學習理論知識的同時了解業界當前的動向和趨勢;

(2)改革教學方法，把課堂上講解的內容利用錄屏視頻文件實現現場演示，并以動畫的形式演示多核交互的過程，使學生有更加直觀的感受，更容易理解講授的理論內容;

(3)改革評價體系，把學生的平時成績，課后作業和最后的卷面成績結合起來，綜合考核評價學生。

1 完善教學內容

1)完善教學內容

在“多核技術”的教學過程中，為了使教學內容更加容易理解，一邊講解理論知識，一邊列舉具體應用實例。

例如介紹多核間通信方式時，在講解Mailbox，Mutex，Shared Memory等方式通信原理的基礎上，以兩個Microblaze為例，設計相應的通信電路，從而增強學生對于理論知識的理解，提高理論聯系實際的能力。再如，在講到基于Shared Memory的核間通信方式時，先講解解相關理論，而后利用前面的原理設計基于Shared Memory通信的雙核系統，原理圖如圖1所示。利用XPS開發環境實現該雙核模型，最后編寫軟件測試模型的正確性，軟件流程圖如圖2所示。

圖1 基于Shared Memory雙核通信系統

圖2 基于Shared Memory雙核通信系統測試用例流程圖

2)理順教學次序

為了讓學生對于知識的接收有一個層次性，把該課程教學內容整理成由簡單到復雜的次序依次講解:①先講解單核系統Microblaze;②介紹核間通信和核間總線理論，包括FSL總線，PLB總線，Interrupt以及Mutex等;③介紹多核體系結構。例如，前面介紹的基于Shared Memory的多核系統。

這樣從簡單到復雜，從單獨的模塊到整體設計，最后設計出一個完整的多核系統，學生更加容易理解和接受。

3)制作多媒體教學課件

我們在制作多媒體過程中要兼顧知識性和趣味性，使課件更加清晰明了，圖文并茂、增強學生的學習興趣和提高學習的積極性[1]。

4)和前沿知識相聯系

把上課內容和業界當前正在進行的研發的內容相聯系，使學生了解更多新動向。在“多核技術”講課過程中，將經各種途徑和方法收集到的相關研發的最新信息和理論課程內容相聯系，使學生了解當前多核技術的發展動態和趨勢。

2 改革教學方法

1)利用錄屏視頻文件實現現場演示

“多核技術”涉及到大量的多核組建過程和核間通信過程，如果教師直接把筆記本電腦帶到教室去演示，不僅連接演示麻煩，更重要的在操作組建過程中需要大量的等待編譯和生成時間，會耽誤太多課上時間。

我們利用錄屏工具Camtasia Studio事先把操作組建過程直接保存成視頻文件，而且可以根據需要對多核系統進行剪輯和修改。教師可以在下課時間把多核組建過程，例如基于Shared Memory的多核系統的硬件設計過程，錄成視頻文件，把等待編譯和生成時間直接裁剪掉。此后在課堂上邊播放邊講解，既可增加學生的直觀感受，又可以節省時間。所以在“多核技術”課程中大量運用錄屏工具準備設計實現過程的視頻，來提高上課的效率和效果。

2)以動畫的形式演示多核交互的過程

“多核技術”中涉及多核并行的內容，例如，在基于Shared Memory的多核系統中兩個Microblaze并行執行示意圖如圖3所示。而學生以前在PC上編程從來沒有考慮過幾個CPU來執行，而且也習慣了依次串行執行代碼的過程，對于多核并行的概念比較陌生。我們在這些地方適當地添加動畫來進行演示和示范，還能增加趣味性，活躍課堂氣氛。這種演示過程完全可控，且允許在教學過程中針對任何細節進行詳細的講解[3]，還有利于學生理解多核并行協調合作的概念。

圖3 基于Shared Memory雙核系統中的并行執行示意圖

3 評價體系改革

在“多核技術”這門課中，學生的最后成績取決于三個方面:①課后實驗開發效果(40%);②課上討論和發言情況 (20%);③最后卷面考試情況(40%)。

從以上三方面來評價學生的學習效果，既考查全面合理，又能更好的鼓勵學生主動思考，積極發言和自己動手。

4 結語

通過師生的共同努力，我?！岸嗪思夹g”課程建設取得很好的效果，主要表現在:①學生選修這么課程的積極性提高了，而且在師生中享有一個良好的口碑;②利用動畫的方式，使學生擺脫傳統的思維定勢，更好地理解多核并行的概念;③利用多種課件授課，學生注意力更集中;④通過播放錄屏視頻文件錄制的操作過程和以動畫形式演示多核并行過程，使學生得到更直觀的感受，更容易理解所學知識。

[1]鄧雪妍.三結合課堂教學方法研究[J].北京:中國大學教學，2011.7:62-63.

[2]周劍雄等.研討式教學法在三小時教學單元中的應用[J].北京:中國大學教學，2012，7:57-59.

[3]趙國平.論實踐教學與理論教學的關系[J].濟南:中國成人教育，2010，17:127-128.