高性能计算课程教学内容设置与教学实践

盛乐标

摘  要： 高性能计算在众多领域的广泛应用，使得开展高性能计算教学变得更加迫切，但目前国内对非计算机专业的高性能计算课程教学没有太多的经验。在考虑学生和科研工作实际需求的基础上，结合教学实践经验，摸索出一套合理的高性能计算课程教学内容及教学方法。课程内容包含了Linux基础知识、OpenMP/MPI编程、异构编程等，通过具体的计算示例，介绍高性能计算在不同学科中的应用，以提高学生的学习兴趣，锻炼学生解决实际问题的能力。

关键词： 高性能计算; 教学方法; 教学实践; 课程内容

中图分类号：G642          文献标志码：A      文章编号：1006-8228（2019）07-56-03

Abstract： The wide application of high performance computing make it needful to give a related course. However， there is not much experience in the teaching of high performance computing courses for the non-computer specialties in China. By considering the basic need of the students and the scientific research， a rational content setting and teaching method of high performance computing course is proposed based on the teaching experience. The course content includes Linux basics， OpenMP/MPI programming， heterogeneous programming， etc. Through the specific calculation examples， the applications of high-performance computing in different disciplines are introduced to improve students' interest in learning and to train students' ability to solve practical problems.

Key words： high performance computing; teaching method; teaching practice; course content

0 引言

高性能计算已被公认为是继理论科学和实验科学之后的第三大科学研究方法，它在促进国民经济发展、国防建设和科技进步方面具有重要的战略地位。高性能计算的水平已经成为衡量一个国家综合实力的重要标志之一[1]。从传统学科到新兴学科众多领域，对高性能计算都有着强烈的需求。一方面，国内多家高校和研究机构都建设了大型的高性能计算平台，一些课题组也纷纷采购规模不等的计算机集群;然而却很少有高校针对高性能计算开设专门的课程。所以在本科高年级阶段和研究生阶段开设高性能计算课程就显得非常必要。该课程的开设能促进学生科研水平提升，也有助于培养学生高性能计算集群使用技能和掌握高性能计算程序编写技巧。

高性能计算是一门综合性学科，包括硬件系统、软件研制、建模、算法等一系列内容，是一个知识密集的创新研究领域。……