计算机的前沿技术发展(精选5篇)

“多核(Multi-Core)”,一般指单个裸片上具有多个处理核,这些处理核各自拥有独立的控制和工作部件,互相之间无需共享关键资源。正如伯克利大学最新出炉的研究报告《TheLandscapeofParallelComputingResearch:AViewfromBerkeley》中指出的那样,多核技术源于硬件技术,但不仅是硬件技术的革新,更会带来软件,乃至计算技术的全面变革。

并行计算基础

这门课程的开设是为了在学生中普及并行计算技术服务的。

每一个多核处理器实际上就是一个片上并行系统。简单来说,使用多核处理器的计算机都可以称为一台并行计算系统。因此,对于程序设计和开发者来说,有效发挥多核处理器的计算能力,了解和使用并行计算技术是必不可少的。

以前,并行计算只能说是少数人的“游戏”,总是与昂贵的超级计算机、个别复杂的工程计算问题联系在一起。提到并行计算,即使是计算机专业的学生也感到艰深晦涩。如今,现代计算技术的发展,尤其是多核的普及,并行计算走向桌面应用;而众多富有挑战性的计算问题的出现更使得并行计算成为一种重要的通用计算技术开始被大家所接受。

为此,我们开设了面向全校本科生的全校性选修课“并行计算基础”。课程旨在推动并行计算技术的普及和应用,帮助同学们认识到并行计算的重要性,掌握并行计算的基本概念、基本问题和理论,掌握初步的并行程序设计和分析方法,熟悉并行计算语言和辅助工具,体验实际并行程序开发和优化过程。课程通过课堂讲授、参观、演示、典型实例分析和多核系统/并行系统上的亲身体验等多种教学方式,希望学生对并行计算有初步认识,在一定程度上提高综合运用方法理论、编程接口和辅助工具,设计、分析和开发并行程序的能力。

本课程的先修要求并不高,只需要有一定的程序设计基础的本科生均可选修。

本课程的主要知识点包括:

并行计算的基本概念;

OPENMP和MPI并行程序编程接口;

并行程序设计方法;

并行程序性能分析方法;

重要的并行程序开发辅助工具,如Totalview、INTELVtune、INTELThreadChecker、INTELThreadProfiler、INTELMKL等;

典型并行算法设计思想。

本课程的主要教学安排如表1所示。

这门课的特点在于:

①针对学生来自不同专业,将并行机系统结构、网络互连和并行计算模型的内容精炼讲授。

②通过编程工具、调试工具、性能分析工具等的讲解,提高学生编写、调试和运行并行程序的能力。

③增加课外实验环节,加强学生动手能力培养。

第一次开课选修这门课的同学接近20人(课容量30人),有50%来自计算机系外的其他工科院系。大家都觉得这门课使他们了解到了最新的计算技术,并行计算对自己今后的科研和工作可能大有裨益。

高性能计算前沿技术研讨课

计算机学科是一个知识和技术飞速更新的学科,多核技术作为一个尚未成熟的研究领域就更是如此。所以,把最新的多核和高性能计算技术中的研究问题和研究进展通过快捷、有效的手段传授给学生,激发学生的研究兴趣,投身到多核技术这个不断发展的研究领域当中是高性能计算前沿技术课的主要目的。

课程内容安排主要包括以下高性能计算的六大方面:

1.高性能计算现状与挑战

2.多核计算技术发展

3.计算中的性能问题,性能分析与性能优化方法

4.并行计算系统

5.高性能互联网络技术

6.分布式计算之对等计算技术

第一次开课选修这门课的同学有12位(课容量15人),分别来自微电子学系和计算机系。大家都觉得通过这门课了解了最新的高性能计算技术,特别是多核技术的最新进展和未来发展趋势;在有效拓展自己知识面的同时,通过论文阅读和讨论使得自己对发掘问题、解决问题的科研方法有了新的认识。

多线程/多核CPU逻辑设计短期课程

新一代处理器都将采用多线程/多核技术,这使得CPU能够同时并行执行多道程序,以提高处理能力。为了让同学更好地了解多线程/多核处理器的设计思想和最新进展,我们邀请了日本东京法政大学的李亚民教授开设了暑期的短期课程“多线程/多核CPU逻辑设计”。

本课程讲解多线程/多核CPU的设计方法,通过实验让听课者能够自己动手设计一个包含有浮点部件(FPU)的多线程/多核CPU,并通过执行汇编及二进制程序,完成多线程/多核CPU的逻辑功能模拟。

课程的教学内容安排如下:

第一次:

讲课:数字电路及逻辑设计基础,算法及电路设计,指令系统。

实验:设计多路器,加法/减法器,移位器,ALU,寄存器堆。

第二次:

讲课:单周期CPU原理及设计方法。

实验:设计单周期CPU,存储器及测试程序,CPU模拟测试。

第三次:

讲课:浮点部件FPU原理及设计方法。

实验:设计浮点部件FPU及FPU模拟测试。

第四次:

讲课:流水线CPU+FPU原理及设计方法。

实验:设计流水线CPU+FPU,存储器及测试程序,CPU+FPU模拟测试。

第五次:

讲课:多线程/多核CPU原理及设计方法。

实验:设计多线程/多核CPU,存储器及测试程序,CPU模拟测试。

课程的先修要求是逻辑电路设计、计算机原理。教学对象为对CPU逻辑设计技术感兴趣的教师、研究生,以及高年级本科生。

本课程的选课人数为53人。其中,计算机系:27人;电子系:6人;微电子:5人;软件学院:4人;自动化系:3人;核研院:1人;化工系:1人;校外:6人。听课师生均表示,该课程讲授深入、实用。通过该课程,基本了解了CPU设计的流程,了解了当今世界上CPU设计的先进技术和趋势,并通过亲手作实验,设计了一个可以工作的CPU原型。收获很大。

总结与展望

挖掘青少年创新能力

表演赛从最开始的中华学习机阶段、家庭计算机和局域网阶段,发展到互联网阶段,并逐步向云计算、大数据时代迈进,表演赛的历程正是二十多年来中国信息技术发展的缩影。二十多年来,表演赛让数以千万计的孩子从中获益,不仅让他们通过参加各种丰富有趣的赛事项目掌握了计算机的应用技能,培养起了浓厚的学习兴趣,还让他们有机会了解许多前沿的科学知识,开阔眼界,更具创造力和创新力。

“成功需要持之以恒的态度,每一件作品的完成,都需要付出努力,只有坚持才有收获。”远在内蒙古呼伦贝尔盟的张宇通过表演赛,天赋被彻底激发,并影响周围的朋友向着梦想前进。

“在这个舞台上,全国各地参赛的小选手们,充分发挥着自己的才能。小到3岁,大到18岁,今年又增加了大专院校的参赛选手。让表演赛跨越了儿童、小学、中学、高中和大学各个学龄层面。”秦新华表示。

以全新方式诠释信息教学

来自辽宁省瓦房店轴承小学的林慧老师在没有专业教材指导的情况下,带领自己的学生连续三年参加表演赛,并获得了22个全国奖项,其中还包括3个全国一等奖。

拥有30年信息技术教学经验、信息技术教学领域的老专家沙有威老师,参与了今年数字营新疆的支教活动,他用自己的经验将最前沿的信息技术知识,生动、直观地引入到课堂中,给当地教师带来前所未有的教学体验,让他们真切地体会到寓教于乐的教学魅力。

今年,国内多位计算机和教育领域专家为表演赛编写了教师辅导系列教材,教材包含多门课程。其中,《网络信息搜索》已经出版,字数达16万,而且被作为北京市朝阳区专用教材来辅助教学。

表演赛一直非常注重对老师的培训,仅今年培训老师的数量就超过10万人。

表演赛始终以最新的信息技术为支撑,培训、交流、比赛均可在线上进行。同时,比赛平台也在不断进行更新、升级。目前,表演赛已经实现了计算机赛事数据的云化处理。同时,内容也保持着对最前沿技术的呼应。

创新引领明天

40多年来,英特尔公司一直在引领微处理器领域的技术创新,给人类带来了源源不断的灵感、智慧和创造力。

1.摩尔定律――过去40多年来,在摩尔定律的指引下,英特尔实现了让计算机走入普通大众工作和生活的梦想,加速了全人类信息技术发展及应用的进程。

2.x86――x86指的是英特尔公司发明的微处理器执行计算机语言指令集。纵观今日,从台式机到笔记本电脑,从服务器到高性能计算,到处都可以看到x86的身影。

3.英特尔迅驰处理器技术――2003年英特尔迅驰处理器技术的推出,对于笔记本电脑来说是革命性的。这一集成了处理器、芯片组和无线网卡的迅驰平台,极大改变了人们使用电脑的地点和方式。

4.智能计算――英特尔预测,到2015年将有150亿个智能计算设备互联,嵌入式互联网应用将衍生出视频智能、医疗、车载信息娱乐以及家庭自动化等众多新兴市场,并创造下一个全新的10亿美元级的市场。

合作共赢明天

英特尔40年成长的秘诀,是持续不断的技术创新,以及与本地政府和产业生态圈合作共赢的生存智慧。

2.响应政府议程,助推可持续发展――早在2006年,英特尔即与信息产业部门合作,将“世界齐步走”计划带到中国,在当前“家电下乡”的大潮中,英特尔与合作伙伴一道,从产品、服务、人才、生态系统建设等多方面,致力于推进农村综合信息服务体系的建设。

3.推进前沿技术研究和人才培养――2006年启动的英特尔多核技术大学合作计划已经覆盖102所高校;英特尔投入专项资金设立“教育部――英特尔信息技术专项科研基金项目”,从2007年起5年内将支持信息技术领域的100个以上大学合作科研项目。

4.投资中国自主创新――2008年,英特尔宣布设立5亿美元的“英特尔投资――中国技术基金II”,推动和支持中国本土公司的成长。

5.支持区域经济发展――中国已经是英特尔公司在全球的第二大消费市场。迄今英特尔公司在中国累计承诺投资已近45亿美元。

教育启迪明天

英特尔认为,世界各地的所有学生都应当掌握自己所需的技能,只有这样才能发展成为下一代创新型人才。从地方学校到全球性大学,英特尔将支持教育事业作为自身的社会责任,启迪学生的创造性思维,致力于为明天的社会培养合格人材。

1.ISEF:激发学生创造力――为了丰富中小学生在科学、数学和工程方面的知识并培养其对这些学科的兴趣,英特尔自1996年起赞助举办英特尔国际科学与工程大奖赛(IntelISEF)。

2.培养面向明天的教师――“计算机并不是什么神奇的魔法,教师才是真正的魔术师。”英特尔未来教育项目致力于促进中国中小学教师信息技术能力的提高,迄今英特尔未来教育项目累计培训全国中小学教师逾130万名,上亿名学生从中受益。

3.培养面向明天的能力――英特尔求知计划是一项课外社区教育计划,旨在帮助发展中国家的学生获得面向明天的综合能力――信息技术能力、思辨能力、解决问题的能力和协作能力。

4.支持高校人才培养――英特尔与世界范围内的重点大学和顶级研究机构合作,开展课程建设和联合科研的协作,培养并鼓励学生学习前沿技术和科研创新。

关键词:职业高中;网络;管理;教学实践;网络设备

1网络设备管理课程的特点与教学目标

网络设备管理课程的教学目标主要在于培养学生在各种网络环境下对网络设备的管理能力,了解和掌握各种网络设备的工作原理,学会网络设备常用命令的使用,学会监控网络设备的运行状态,掌握路由器和交换机的配置和常见网络设备故障的排除。因此,网络设备管理课程的教学应当以计算机网络管理员岗位群的工作过程为导向,针对职高学生的认知特点和能力发展规律,构建以职业能力为目标的从简单到复杂的教学过程。

2网络设备管理教学策略

2.1更新教学理念,培养实用型人才

2.2教学内容注重实用型和前沿性

2.3多元化教学方法,激发学生学习兴趣

2.4课程作业考核要有改革

教学要想有良好效果,作业必不可少。传统作业学生写在作业本上由教师批阅,学生完成作业过程教师不在场,教师批阅后就算完成了本项工作,所以传统作业常常会流于形式,实际效果并不怎么样,对学生和老师都是造成额外的负担,又没起到实际性的帮助作用。所以教师要对作业进行改革。首先作业完成过程教师全程跟进,在网络实训室教学现场教师流动了解学生作业进展,遇到困难先启发引导培养学生尝试解决问题的能力。个别教师现场点拨学生思考、把做作业过程变成学习过程,在做作业过程中学习能力不断提升。其次,整个课程作业要有层次、从简到难。从大楼网络拓扑设计到网络IP地址规划,再到所选择网络设备设备报价单,再到交换机设备选型,再到路由器、防火墙设备配置,最后是网络设备故障检测,整体围绕大楼网络系统设备进行管理。作业考核过程既注重学生能力又重视了学生态度。

2.5完善成绩评定于考核方式

传统的成绩评定往往淡出依靠期末考试的卷面成绩,难以对学生做出科学、综合的评价。因此,成绩评定应当采用多种方式相结合的方法,科学合理地配比教师评价、学生自评、小组互评等形式的比重。另外,考核方式应当注重过程评价,鼓励学生积极参与学习活动、激发其学习兴趣,培养热爱专业、乐于实践、敢于创新的综合素质。

3结束语

参考文献:

[1]李康.《网络设备管理》教学改革初探[J].科技信息,2010,(21).

[2]张莉.职业高中《网络设备管理与维护》教学创新[J].教育教学论坛,2012,(05).

[3]马会梅.关于提高教师教学设计能力的思考[J].教育与职业,2008,(29).

关键词:计算机科学与技术;教学;创新能力;培养

StudentsInnovationAbilityTraningAnalysisofComputerScienceandTechnologyMajor

HuangHengchu

(ConcordUniversityCollege,FujianNormalUniversity,Fuzhou350001,China)

Abstract:Modernsocietyhasenteredtheeraofelectronicinformationscience,computerscienceandtechnologydevelopmentrequiresstudentstohaveacertainabilitytoinnovate.Asatrainingstudentsincomputerscienceandtechnologyinstitutionsforthetrainingtimesonrequest,wecanstrengthenteacherresourcedevelopment,trainingprogramsforprofessionalstobettermeettherequirementsofreform,teacher'sguiderelatedprojectsactiveparticipationofstudents,inadditiontocoursescanbeorganizedinsideandoutsideinterestgroupsandotherrelatedmeasurestoimprovetheteachingreforms,inordertopromotestudents'creativeabilityandinnovativeform.

Keywords:ComputerScienceandTechnology;Teaching;Innovation;

Training

一、简述目前高校计算机专业人才培养现状

二、培养计算机人才创新能力的有效途径

依照实践性和针对性的原则,结合当前计算机科学与技术专业的具体情况,笔者认为可以通过以下几个方面加强对学生创新能力培养。

(一)加强教学师资队伍的建设,加大教师教学和科研讷讷公里的提升程度。教师及其自身的素质高低是决定教育系统优劣的重要因素。教师的工作心态、对待工作的态度不管是在教育观念的更新还是在教学方法的改革上都起着关键的作用。教育是人类发展历程中超前的一项事业,教师进行教育工作不仅要适应当前的教育发展形势,更要以未来发展方向为目标,这就需要教师具备较强的知识获取能力。因此,要想培养出具有较强创新能力的学生,首先就要大打造一支具有较高水平的教学师资力量。

(二)加大课堂教学的改革力度。针对创新素质的培养,在教学内容的改革中,在教学目标的确定中,以及在教学方式上都做了相应的变化。课程改革是为了帮助刚进入这个领域学习的新生了解这门学科,让他们认真学习,最终能够顺利完成学业,引导学生在这一学习领域中不断的去探索,利用自身已经学到的知识去了解未知的知识,培养他们的创新意识和能力。

(三)加强教学实践环节,注重学生动手能力的培养。计算机科学与技术专业本身就是一门具有较强实践性的学科,不少专业课程中都包含了实验内容、课程设计等实践性的学习环节、其中集设计性和综合性为一体的实验对培养学生的动手能力和开发思维、培养创新思维具有很重要的作用。通过这些教学环节,学生在课堂上学习到的理论性的知识可以得到验证,学生的创造性及学习的主动性将得到有效激发。

(四)组织学生参加各种课外活动小组,发挥第二课堂的积极作用。在大学校园中有很多的学生社团在活跃校园文化中起着重要的作用。教学者可以将学生的专业知识、创造力的培养与这些活动相结合,让学生参加计算机协会或者电脑节等,在专业老师的带领和指导下,开展一些计算机学科方面的竞赛,通过活动来提高学生的动手能力和实践创新能力。

三、结语

综上所述,在培养人才的理念中,作为一线教学者不仅要遵循计算机科学与技术专业对于培养人才的发展规律,同时更要注重学生创新能力的培养。在计算机科学与技术这门专业课程的教学中,我们不仅要做到将专业知识传输给学生,更要让学生掌握一定的创造力。因此,我们必须树立先进的教学理念,运用全新的教学思路为学生营造一个宽松的学习环境,努力将学生培养成为符合社会发展需要的新型创新人才,完成时代赋予我们每个人的使命。

[1]郭风,朱韶红.计算机科学与技术专业课程体系建设研究[J].中国现代教育装备,2010,1

[2]马礼,张永梅,宋丽华.培养计算机类专业学生硬件方向创新能力的研究与实践[J].计算机教育,2010,2

THE END
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