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多核课程建设探索与实践


多核课程建设探索与实践 1 课程背景 2006 年是有计算机历史以来处理器更新换代最快的一年,以 Intel 与 AMD 为代表的处理器厂商在年初发布了双核处理器,之后发布了多款双核处理器,在 2006 年底又发布了四核处理器,2007 年 1 月 10 日,英特尔展示了配置两个四核 处理器的八核计算机, 多核处理器开始全线进入市场, 计算机多核时代真正来临。 到 2006 年底,多核处理器出货量已经达到处理器总出货量的 90%以上。在未来 几年里,处理核的数目将会越来越多,根据 Intel 公司的处理器发展路线图,Intel 在 2010 年的主流处理器将是 128 核到 144 核。除此之外,其他的一些芯片厂商 也在研发更多核的处理器,其中美国硅谷一家创业公司 Rapport 宣布,计划开发 整合了 1000 个简单处理器的芯片。多核时代的到来无疑揭开了计算机发展历史 的新篇章。 相对于多核处理器如雨后春笋般不断推出的发展速度, 软件业对多核时代的 到来并没有做好充分的准备。正如微软公司软件架构师 Herb Sutter 在 2005 年 In-Stat/MDR 秋季处理器论坛会议上所指出的,处理器厂商未能确切了解多核的 设计为软件行业带来多少额外工作, 客户端应用程序开发者多年来一直停留在单 线程世界,生产所谓的“顺序软件”,但是多核时代到来的结果是软件开发者必须 找出新的开发软件的方法。这对于软件厂商和学术界来说都是一个巨大的挑战。 对于作为计算机人才培养主要基地的高等院校来说, 如何调整计算机教育课 程以适应多核时代的到来也是一个新的挑战。随着多核技术的发展,可以预见目 前以及未来大多数的软件开发都将以多核芯片为基础硬件平台。从 2005 年起, 计算机知识体系与教学体系就应该根据硬件发展走势作相应的变化, 例如从编程 语言到软件工程,从计算机组成到芯片设计,都可以引入多核技术。未来的编程 语言、数据结构、算法理论、软件工程等都将随着多核的出现而进行修订,计算 机硬件方向的课程变化则更大。 但是,大部分相关专业,包括计算机专业、电子工程、自动化等专业方向的 课程没有进行相应的修改, 尤其是计算机专业,目前培养毕业的学生还不具备在 主流计算机硬件上做开发的能力。究其原因是多核的发展振聋发聩,产业界与教 育界都还来不及建立相应的课程体系。 我们在过去的一年中对大学生与工程师做多核培训过程中, 对多核以及多线 程技术的需求进行了调查。目前企业对有能力利用多核硬件的人才需求很旺盛, 但是如何界定多核人才是模糊的。有 25%的工程师当前正在使用多核与多线程 相关的技术;有 35%的工程师认为在未来的一年(即 2007 年)将会在工作中使 用多核以及多线程技术,其余 65%的工程师都认为多核以及多线程技术将会有 利于普及。 90%以上的大学生认为需要在大型课程中学习在实际中会遇到的多核 以及多线程技术。 在这样的背景下, 为了适应多核时代对计算机人才的需要,浙江大学计算机 学院计算机体系结构及支撑环境课程小组从 2005 年开始进行多次研讨,决定在 多核时代到来之初就开始探索计算机相关课程的革新。在计算机技术应用方面, 设置本科生多核编程课程, 培养熟悉多核硬件架构、面向多核硬件进行软件开发 的人才;在计算机科学研究方面,设置研究生多核课程,培养了解国际计算机研 究前沿、 能胜任计算机体系架构研究即基于多核的硬件和系统软件设计的研究型 人才。同时,通过课程的开设,有助于企业明晰什么样的人才,是掌握多核以及 多线程技术的人才。 2 参考课程设计

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