“多核技术”课程建设研究

王爱侠，李晶皎，李贞妮

(东北大学信息科学与工程学院，辽宁沈阳110819)

“多核技术”是我校电子科学与技术专业本科生的选修课程。为了提高学生主动学习意识和动手实践能力，笔者主讲的“多核技术”课程在以下几个方面进行了完善和改进:

(1)将课件内容和视频教学、研讨和实践有机结合起来，介绍和一些公司正在进行的相关研发内容，使学生在学习理论知识的同时了解业界当前的动向和趋势;

(2)改革教学方法，把课堂上讲解的内容利用录屏视频文件实现现场演示，并以动画的形式演示多核交互的过程，使学生有更加直观的感受，更容易理解讲授的理论内容;

(3)改革评价体系，把学生的平时成绩，课后作业和最后的卷面成绩结合起来，综合考核评价学生。

1 完善教学内容

1)完善教学内容

在“多核技术”的教学过程中，为了使教学内容更加容易理解，一边讲解理论知识，一边列举具体应用实例。

例如介绍多核间通信方式时，在讲解Mailbox，Mutex，Shared Memory等方式通信原理的基础上，以两个Microblaze为例，设计相应的通信电路，从而增强学生对于理论知识的理解，提高理论联系实际的能力。再如，在讲到基于Shared Memory的核间通信方式时，先讲解解相关理论，而后利用前面的原理设计基于Shared Memory通信的双核系统，原理图如图1所示。利用XPS开发环境实现该双核模型，最后编写软件测试模型的正确性，软件流程图如图2所示。

图1 基于Shared Memory双核通信系统

图2 基于Shared Memory双核通信系统测试用例流程图

2)理顺教学次序

为了让学生对于知识的接收有一个层次性，把该课程教学内容整理成由简单到复杂的次序依次讲解:①先讲解单核系统Microblaze;②介绍核间通信和核间总线理论，包括FSL总线，PLB总线，Interrupt以及Mutex等;③介绍多核体系结构。例如，前面介绍的基于Shared Memory的多核系统。

这样从简单到复杂，从单独的模块到整体设计，最后设计出一个完整的多核系统，学生更加容易理解和接受。

3)制作多媒体教学课件

我们在制作多媒体过程中要兼顾知识性和趣味性，使课件更加清晰明了，图文并茂、增强学生的学习兴趣和提高学习的积极性[1]。

4)和前沿知识相联系

把上课内容和业界当前正在进行的研发的内容相联系，使学生了解更多新动向。在“多核技术”讲课过程中，将经各种途径和方法收集到的相关研发的最新信息和理论课程内容相联系，使学生了解当前多核技术的发展动态和趋势。

2 改革教学方法

1)利用录屏视频文件实现现场演示

“多核技术”涉及到大量的多核组建过程和核间通信过程，如果教师直接把笔记本电脑带到教室去演示，不仅连接演示麻烦，更重要的在操作组建过程中需要大量的等待编译和生成时间，会耽误太多课上时间。

我们利用录屏工具Camtasia Studio事先把操作组建过程直接保存成视频文件，而且可以根据需要对多核系统进行剪辑和修改。教师可以在下课时间把多核组建过程，例如基于Shared Memory的多核系统的硬件设计过程，录成视频文件，把等待编译和生成时间直接裁剪掉。此后在课堂上边播放边讲解，既可增加学生的直观感受，又可以节省时间。所以在“多核技术”课程中大量运用录屏工具准备设计实现过程的视频，来提高上课的效率和效果。

2)以动画的形式演示多核交互的过程

“多核技术”中涉及多核并行的内容，例如，在基于Shared Memory的多核系统中两个Microblaze并行执行示意图如图3所示。而学生以前在PC上编程从来没有考虑过几个CPU来执行，而且也习惯了依次串行执行代码的过程，对于多核并行的概念比较陌生。我们在这些地方适当地添加动画来进行演示和示范，还能增加趣味性，活跃课堂气氛。这种演示过程完全可控，且允许在教学过程中针对任何细节进行详细的讲解[3]，还有利于学生理解多核并行协调合作的概念。

图3 基于Shared Memory双核系统中的并行执行示意图

3 评价体系改革

在“多核技术”这门课中，学生的最后成绩取决于三个方面:①课后实验开发效果(40%);②课上讨论和发言情况 (20%);③最后卷面考试情况(40%)。

从以上三方面来评价学生的学习效果，既考查全面合理，又能更好的鼓励学生主动思考，积极发言和自己动手。

4 结语

通过师生的共同努力，我校“多核技术”课程建设取得很好的效果，主要表现在:①学生选修这么课程的积极性提高了，而且在师生中享有一个良好的口碑;②利用动画的方式，使学生摆脱传统的思维定势，更好地理解多核并行的概念;③利用多种课件授课，学生注意力更集中;④通过播放录屏视频文件录制的操作过程和以动画形式演示多核并行过程，使学生得到更直观的感受，更容易理解所学知识。

[1]邓雪妍.三结合课堂教学方法研究[J].北京:中国大学教学，2011.7:62-63.

[2]周剑雄等.研讨式教学法在三小时教学单元中的应用[J].北京:中国大学教学，2012，7:57-59.

[3]赵国平.论实践教学与理论教学的关系[J].济南:中国成人教育，2010，17:127-128.