武汉大学《多核架构及编程技术》教学PPT

### 多核架构及编程技术知识点解析 #### 一、多核架构与编程技术概述 在信息技术领域，随着计算机硬件技术的不断进步，多核架构已成为现代计算机系统的核心组成部分之一。传统的单核处理器逐渐被多核处理器所取代，这是因为多核架构能够提供更高的计算性能和更低的能耗。在这样的背景下，《多核架构及编程技术》这门课程显得尤为重要。 #### 二、课程目标 本课程的主要目的是让学生掌握多核体系结构的基本原理，并具备在多核平台上进行并行编程的能力。通过学习，学生应能够： 1. **理解多核体系结构**：掌握多核处理器的工作原理及其内部结构，了解多核技术的发展历程以及它对现代计算的影响。 2. **并行编程基础**：学会如何在多核平台上编写高效的并行程序，熟悉并行编程的基本概念和技术，如多线程编程、OpenMP等。 3. **程序优化与调试**：掌握使用专业工具对并行程序进行优化和调试的方法，提高程序的执行效率和稳定性。 4. **解决实际问题**：运用多核技术解决具体学科中的实际问题，独立完成实验内容。 #### 三、参考书籍与资料 为了更好地辅助学习，《多核程序设计》是一本非常有价值的参考书，由清华大学出版社出版于2007年。此外，还可以参考其他相关书籍和文献来加深理解。 #### 四、考核方式 课程的考核方式主要包括期末笔试（占60%）、平时作业（占10%）和实验成绩（占30%）。这种方式旨在全面评估学生的理论知识掌握程度以及实践操作能力。 #### 五、课程安排 课程总共54学时，其中授课18学时，上机实习36学时。这种安排确保了理论与实践相结合，使学生能够在实践中巩固所学知识。此外，每堂课结束后还会有5-10分钟的答疑环节，以便学生及时解决问题。 #### 六、课程主要内容 1. **多核架构**：介绍多核处理器的硬件平台，包括多核处理器的设计原理、架构特点以及其与其他硬件组件的交互方式。 2. **并行计算**：探讨并行计算的基本概念及其在多核架构上的应用，如负载均衡、数据共享等问题。 3. **Windows系统下的多核编程技术**：重点讲解在Windows环境下进行多核编程的具体方法和技术。 4. **高性能多核程序设计**：教授如何编写高效稳定的多核程序，提高程序的运行效率。 5. **面向应用的多核编程平台**：介绍特定领域的多核编程平台及其应用案例。 #### 七、实验内容 实验部分是本课程的重要组成部分，旨在帮助学生将理论知识应用于实践中。主要包括： 1. **多核平台测试与Windows环境下的编程**：了解多核平台的基本特性，并在Windows环境中进行简单的编程练习。 2. **Windows系统下多线程编程**：学习多线程编程的基础知识，并在Windows系统下实现多线程程序。 3. **Windows系统下OpenMP编程**：介绍OpenMP这一标准接口，学习如何使用它来进行并行编程。 4. **Windows系统下IPP编程**：介绍Intel Performance Primitives (IPP) 库的使用方法，提高程序的性能。 5. **基于Intel工具的多线程程序调试**：使用Intel提供的调试工具对多线程程序进行调试。 6. **面向应用的多核编程平台操作**：针对特定的应用场景，学习如何使用多核编程平台来解决问题。 #### 八、微处理器与计算机发展史 1. **微处理器发展史**：从1971年的第一代微处理器（4位）到现在的多核处理器，介绍了微处理器的发展历程。 2. **计算机发展史**：从1945年世界上第一台全自动电子数字计算机ENIAC开始，到现代的大规模集成电路数字计算机，回顾了计算机发展的各个阶段。 通过本课程的学习，学生不仅能够深入了解多核架构及其编程技术，还能掌握在多核平台上进行高效编程的方法，为将来从事相关领域的工作打下坚实的基础。