本科专业认证《多核与并行程序设计》课程教学大纲

《多核与并行程序设计》课程教学大
纲
（Multicore and Parallel
Programming）
编写单位：计算机与通信工程学院
计算机科学与技术系
编写时间：2021年7月
《多核与并行程序设计》课程教学大纲
一、基本信息
课程名称：多核与并行程序设计
英文名称：Multicore and Parallel Programming
课程类别：专业教育课程
课程性质：选修课
课程编码：0809000040
学分：1.5
总学时：24。

其中，讲授16学时，实验0学时，上机8学时，实训0学时
适用专业：计算机科学与技术
先修课程与知识储备：程序设计、算法与数据结构
后继课程：云计算
二、课程简介
本课程是介绍多核并行计算领域理论和实践问题的一门核心课程，是计算机科学与技术的一门选修课程，也是软件工程及计算机技术相关专业的重要选修课程。

本课程的目标是让学生掌握并行计算技术在开发中的应用，能够根据自己的需要选择合适的并行计算环境与并行计算编程技术，独立完成针对多核计算环境具体任务的并行算法，并能够独立完成并行应用程序的编制、调试与部署。

三、教学目标
1、课程思政教学目标：
以知识传授为主线，围绕计算机科学知识进行思政教育，以培养学生积极的态度，培养学自学、自省、自控能力，养成学生坚持做好每一件事的品德为目标。

其次，在我国并行计算领域现状介绍中要激发学生们的爱国情怀，立志发展我国高性能计算产业的信心。

最后，以专业技能知识为载体,以实现增强学生“四个自信”为育人目标,将知识传授、价值引领和思想政治教育有机融合,做到课程教学全过程育人。

2、课程教学总目标：
课程教学目标是让学习本课程的同学了解多核计算机体系结构、并行算法设计方法、多线程编程、OpenMP/MPI并行编程方法，掌握基本的并行程序设计技
术，为未来的工作或者应用打好基础。

其次，学习并行计算的一些基本开发方法。

最后，能够独立开展并行计算领域的应用开发工作。

3、课程目标与学生能力和素质培养的关系：
课程思政目标的实施有利于培养学生爱国精神、职业责任感，团队合作、组织、沟通等社会能力。

课程教学目标的实施有利于培养学生对并行应用工程复杂问题的分析判断能力，培养学生对并行应用工程复杂系统进行设计、分析、开发与创新能力。

四、课程内容及学时分配
本课程内容、建议学时以及知识单元与课程目标支撑关系如表2所示。

表2 《多核与并行程序设计》课程内容及学时分配
五、教学方法及要求
1、新课改背景下，教师应具备的专业知识包括：
所教学科内容知识：教师不仅应掌握前端开发有关的概念、原理，还应了解计算机网络、数据库原理、后端开发等相关学科的知识；教师应了解学科发展的
最新成果，以满足学生知识需求和与时俱进的教育；教师应了解本学科未来发展的趋势和动态知识。

一般教学方面的知识：教师应尽量掌握教学技术、教学测量与评价、班级组织与管理、心理辅导技术、教育研究方法等教学知识。

课程方面的知识：教师应尽量了解各种课程材料的内容，不仅应尽量掌握国家、学校规定的课程资源，还应有一套自己的教学资料、资料库，尽量多的涉猎广泛的课程资料，运用案例进行教学；教师还应了解课程标准、课程目标、课程设计与实施及课程评价等课程方面的理论知识。

教师的策略性知识：教师应理解学科内容、现状、发展、趋势、教学法，理解教育学理论知识，并将这些原理运用到教育、教学的具体策略中；积累教学经验，更好地运用于教育教学实践。

2、具体实施方面
本课程采用多媒体教学，课堂讲授结合讨论、案例教学和研究性教学。

要求学生多核计算系统结构、模型、互连方式和性能评价，并行计算模型，并行算法设计策略、OpenMP并行编程方法，典型的并行数值算法，并行程序设计等。

掌握基于Windows平台、Linux平台和OpenMP的多核软件设计基本方法等内容。

拓展学生的知识面，提高并行计算设计能力，培养学生分析问题、解决问题的能力，培养学生分析理解复杂问题的能力。

本课程结合学生个性特点，因材施教。

本课程的课堂教学将充分利用数字化技术、网络教学平台等，采用多媒体教学，课堂讲授结合讨论和案例教学，调动学习积极性，提高教学效率。

3、课程思政教学方法及要求
在课堂讨论中需要学生主动的去寻找素材，恰到好处的进行主题设计，可以让学生主动起来，将思政自然融入到学生准备素材的过程中，学生们在完成课堂讨论过程中满满都是正能量，不仅有对家国情怀的深刻体会，还有对自身学生职责的更加明确与笃定。

六、重点与难点
重点：多核计算机体系结构、互连方式和性能评价，并行算法设计策略、OpenMP并行编程方法，典型的并行数值算法，并行程序设计等。

掌握基于
Windows平台、Linux平台和OpenMP的多核软件设计基本方法；掌握并行算法设计的基本概念和基本分析方法，具备并行软件的初步设计能力；掌握多核软件性能分析工具的原理与使用，具备使用工具分析和改进并行多核软件执行效能的能力，为将来多核应用软件的设计奠定坚实的基础。

难点：多核计算机体系结构的理解，并行算法基本设计技术，OpenMP多核软件设计方法等。

掌握多核处理器体系结构、操作系统的基本知识；基于Windows 平台、Linux平台和OpenMP的多核软件设计基本方法。

七、学习要求
1.预习要求：把预习记录和预习思考题及课下作业写在固定笔记本上；
2.课堂讨论要求：要求学生积极参与课堂讨论；
3.作业要求：每周完成一次实践作业；
4.课外学习要求：在网络资源教学平台上提供了供学生自学的项目教学视
频，学生也可以通过其他途径自主学习，完成一定程序设计量；
八、考核内容及考核方式
期末考试+平时成绩。

其中：期末考试占总成绩60%。

平时成绩占总成绩的40%，根据出勤、平时作业、大作业、随堂小测验、质疑、课堂讨论等情况评定。