系统软件与软件安全

系统软件教育

教育论坛 E3

一、论坛介绍

计算机系统及其生态链的构筑迫切需要理解和掌握系统软件原理与技术方面的人才,为核心系统研发提供中坚力量。系统软件类课程主要讲授编程语言与编译/操作系统内核/数据库的原理、机制和设计实现技术等。培养学生掌握语言与系统的理论基础,使之能建立准确描述真实系统的模型并利用模型预测系统行为;强化系统实践,培养学生分析与构造结合底层硬件特性的系统软件研发能力。

本论坛旨在推进各高校在培养学生系统程序设计能力、编译原理/操作系统/数据库等系统软件研发能力方面的进程,交流和改进课程实践体系,了解业界进展与需求。欢迎软件分析、软件工程、系统软件、系统安全、智能系统等学科的专家和学者前来参加。

二、论坛组织委员会

  • 张昱 (中国科学技术大学)

  • 陈渝 (清华大学)

三、论坛安排

日程安排:

时间:11月28日星期五 14:00-17:30

地点:武汉国际会议中心 二楼荆州厅V26

论坛议程:

时间题目报告嘉宾
14:00-14:02开场致辞张昱、陈渝
中国科学技术大学、清华大学
14:02-14:24《计算机系统导论》课程的全栈贯通实验体系龚奕利
武汉大学
14:24-14:46开源驱动的编译课程科教融合实践任志磊
大连理工大学
14:46-15:08关于在编译课程中引入华为毕昇编译器的一点思考刘先华
北京大学
15:08-15:30面向系统软件能力培养的《数据库实现》课程设计初探王鑫
天津大学
15:30-15:50茶歇-
15:50-16:12数据库比赛介绍及其与教学相结合的尝试彭煜玮
武汉大学
16:12-16:34操作系统教产赛研融合拔尖人才培养探索夏文
哈尔滨工业大学(深圳)
16:34-16:56以操作系统竞赛为牵引的课程建设探索与实践蔡朝晖
武汉大学
17:00-17:30圆桌论坛:系统软件比赛如何促进教学科研的思考主持:陈向群
北京大学

四、论坛报告嘉宾简介

1. 报告人:龚奕利 副教授

龚奕利头像

题目:《计算机系统导论》课程的全栈贯通实验体系

摘要:“计算机系统基础”是系统能力培养课程体系中的关键基础课程,不同类型的高校因学生基础不同,对该课程内容、实践体系有不同的需求。武汉大学根据长期的教学实践,总结了一套完整的面向“计算机系统基础”课程的全栈贯通实验体系。这套实验体系包括两套不同难度、目标的实验组合。初阶实验系列可帮助学生完成从与非门到“俄罗斯方块”的应用设计,高阶实验系列可帮助学生深入理解计算机系统软硬件的协同工作原理。不同类型的学校可通过对两套实验的组合使用,实现“计算机系统基础”的课程目标,激发学生的学习兴趣。

简介:龚奕利,武汉大学计算机学院副教授。研究方向包括分布式计算、分布式存储等,主持和参与了国家自然科学基金、自然科学基金重点研发、科技部重大专项、华为、OPPO等科研项目,发表学术论文40余篇。长期从事《计算机系统基础》、《计算机组成与体系结构》等系统类课程教学工作。主持过湖北省教学改革项目、教育部产学合作协同育人项目、华为“智能基座”项目。曾获武汉大学第十八届“尊师爱学——我最喜爱的十佳优秀教师”、高校计算机专业优秀教师奖励计划等。有多部译作,包括《深入理解计算机系统》、《计算机系统要素:如何从头构建一台现代计算机》、《计算机系统:核心概念及软硬件实现》等。

2. 报告人:任志磊 教授

任志磊头像

题目:开源驱动的编译课程科教融合实践

摘要:大连理工大学软件学院编译教研团队深耕系统软件教育创新,积极探索将编译技术前沿成果融入课程体系。教学中,团队将编译器测试案例融入课程,鼓励学生参与开源社区反馈,并指导学生参加编译技术竞赛。通过差分测试原理讲解、Csmith等工具实验,同时引导学生将技术延伸至EDA工具、仿真器等非传统场景,培养跨领域创新能力。多名同学因编译课程学习留在课题组深造。团队在TSE、ISSTA等顶级期刊会议发表多篇论文,累计提交300余份编译器故障,形成“教学-科研-应用”良性循环。此外,团队指导学生依托“OSCAR智能编译优化系统”项目参加挑战杯,突破国产处理器编译优化技术瓶颈,获揭榜挂帅擂台赛特等奖,为国产基础软件发展提供人才与技术支撑。

简介:任志磊,大连理工大学软件学院教授,先进工业软件与软件工程研究所所长。CCF、ACM 会员,CCF系统软件专委会执行委员。主要研究方向为智能软件工程,包括工业软件智能测试、故障定位与自动修复、程序动态追踪等。在多个国内外知名学术期刊会议上发表论文60余篇,包括CCF A类国际会议与期刊(ICSE、ASE、ISSTA、IEEE TSE、ACM TOSEM、中国科学、软件学报等)。2014-2015年获得辽宁省优秀学术成果二等奖。两次获得软件工程顶级会议杰出论文奖。2021年获辽宁省自然科学二等奖。相关成果在知名企业软件产品线、航天等场景实现应用。

3. 报告人:刘先华 副教授

刘先华头像

题目:关于在编译课程中引入华为毕昇编译器的一点思考

摘要:作为基础软硬件的重要组成部分,编译技术在计算机系统能力培养中占据极其关键的作用。高性能编译优化及软硬件协同设计优化技术对提升程序运行效率和质量起着关键作用。华为毕昇编译器凭借其突出的性能优化能力,如自动向量化、循环优化等先进技术,为学生提供了一个优秀的真实学习平台,使其能够接触到工业界前沿的编译技术。这不仅有助于学生理解编译器的内部工作机制,还能激发他们对编译技术的兴趣,培养创新思维和实践能力,为未来从事计算机系统相关领域的研发工作打下坚实基础。本报告将基于北京大学在编译相关课程教学中引入毕昇编译器等内容的若干思考进行分享,并就如何开展实践教学环节进行探讨。

简介:刘先华,北京大学计算机学院副教授、计算机科学与工程系副主任,微处理器及系统教育部工程研究中心副主任。研究方向为计算机系统结构。长期从事处理器研发、软硬件协同设计、编译优化相关的教学科研工作。承担和参与了国家重点研发项目课题、“863”计划课题、国家“核高基”重大科技专项、国家自然科学基金等数十项国家和省部级科研课题。在计算机系统结构相关领域发表论文30余篇,拥有十余项专利。刘先华参与研发了北京大学“众志”自主CPU及配套软硬件系统,承担和参与了北京大学计算机系统结构、编译相关课程的讲授及若干改革规划。曾获首届全国高校计算机专业优秀教师奖励、宝钢奖教金、北京大学教学优秀奖和教学卓越奖等奖励。

4. 报告人:王鑫 教授

王鑫头像

题目:面向系统软件能力培养的《数据库实现》课程设计初探

摘要:数据库管理系统(DBMS)作为重要的系统软件之一。为培养学生对大型系统软件的综合理解与实践能力,天津大学软件工程专业开设了《数据库实现》课程。不同于传统数据库相关课程中以模块化方式分别讲解DBMS各组成部分的教学模式,本课程以开源数据库系统的实际代码为教学平台,采用以“数据库语言层—查询处理层—存储管理层”贯穿式新功能实现为主线,完成自顶向下的教学设计,贯穿DBMS系统架构的核心环节。从而使学生能够在不同颗粒度上掌握DBMS的整体设计与实现方法,深入理解系统软件的架构设计、模块协作等设计模式,以及性能优化等关键问题。为培养系统软件综合能力人才培养提供专业课程建设参考。

简介:王鑫,天津大学英才教授、博导。教育部重点领域教学资源及新型教材建设项目知识工程领域首席专家,教育部知识工程课程群虚拟教研室带头人。国家重点研发计划项目负责人。中国计算机学会信息系统专委会秘书长。研究方向:知识工程与大模型、大数据处理。在IEEE TKDE、SIGMOD、WWW、VLDB、ICDE、IJCAI、《计算机学报》、《软件学报》等国内外学术期刊和会议上发表论文150余篇。担任多个国际会议程序委员会主席;《计算机工程与应用》副主编、国际期刊KBS、DSE、WWWJ副主编。获天津市教学成果奖特等奖、天津市科技进步一等奖、中国计算机学会科技进步二等奖,入选全国高校计算机专业优秀教师奖励计划。

5. 报告人:彭煜玮 副教授

彭煜玮头像

题目:数据库比赛介绍及其与教学相结合的尝试

摘要:从高校数据库教学的发展方向出发,介绍系统能力大赛中“数据库管理系统设计赛”、“PolarDB数据库创新设计赛”、“OceanBase数据库大赛”三个数据库赛道的主要特点,并分享武汉大学数据库课程组基于比赛模式开展数据库系统实践教学的一些初步体验。

简介:彭煜玮,武汉大学计算机学院副教授、计算机科学系副主任、数据库课程组组长。现任CCF数据库专委会执行委员、PostgreSQL中文社区常务委员、中国通信学会开源技术委员会委员、教育部数据库课程虚拟教研室竞赛工作组副组长。主要研究方向为数据库系统和大数据。承担和参加了国家重点研发项目、973、863、自然科学基金重点项目等科研项目,作为技术负责人领导开发了国产对象代理数据管理系统TOTEM,获教育部科技进步奖一、二等奖各一次。在国内外的著名学术刊物、杂志以及国际著名学术会上发表了数十篇论文。与华为、中电科金仓、平安科技、北京许继电气等数据库厂商围绕国产自主可控数据库内核研发开展了多次合作。作为数据库管理系统设计赛以及PolarDB数据库创新设计赛的技术委员会主要委员全程参与了两项比赛的组织、评审工作。著有《OceanBase数据库源码分析》、《PostgreSQL数据库内核分析》,另有《由浅入深PostgreSQL》等5本译著。

6. 报告人:夏文 教授

夏文头像

题目:操作系统教产赛研融合拔尖人才培养探索

摘要:哈尔滨工业大学(深圳)操作系统课程团队经过多年的课程建设,培养了课程学生获得全国大学生系统能力大赛操作系统设计赛、全国大学生物联网设计赛、“挑战杯”等国家级学科竞赛奖50余项,课程学生相关的竞赛作品、科研成果也陆续发表在ASPLOS、OSDI、FAST等操作系统领域顶会顶刊上,本次报告将系统地梳理团队在理论课程和实验平台建设中的核心实践,重点剖析教学改革中课程体系重构与教学方法创新的具体路径、教产融合中校企协同育人机制的搭建与运行模式、赛研融合中竞赛培训与科研实践的联动策略,并结合剖析近五届操作系统方向教产赛研融合的全栈式培养过程,深刻总结人才培养中的成功经验与待改进之处,为高校同类课程建设提供可借鉴的实践范式。

简介:夏文,哈尔滨工业大学(深圳)长聘教授,博士生导师,教育部青年长江学者,研究方向:存储系统、操作系统,在OSDI、FAST、ASPLOS、ACM TOS等会议期刊发表论文80余篇,授权发明专利30余项;获教育部自然科学一等奖、湖北省科技进步一等奖、广东省科技进步二等奖、华为火花奖等荣誉;研究成果应用在Zstd、Ceph、SZ等多个知名开源项目;担任FAST、EuroSys等国际会议程序委员会委员;指导学生获得ACM ChinaSys/SIGCSE中国优秀博士论文奖。主持广东省一流本科课程《操作系统》,获全国计算机教育大会最佳论文奖、全国计算机类课程实验设计竞赛一等奖等荣誉,指导学生获得全国大学生操作系统设计赛、全国大学生物联网设计赛、“挑战杯”、“国创赛”等国家级学科竞赛奖50余项。

7. 报告人:蔡朝晖 教授

蔡朝晖头像

题目:以操作系统竞赛为牵引的课程建设探索与实践

摘要:针对操作系统课程在学生主动性、工程实践能力和系统思维培养方面的挑战,我们将“操作系统设计赛”的理念与赛题内容融入日常教学体系,开展了系统性改革:重构理论与实践融合的教学内容体系;设计阶梯式项目驱动的探究式教学模式;建立多元化过程性考核机制。近年的实践表明,这种“竞赛驱动”模式能有效激发学生的学习兴趣与潜能,显著提升了其在系统编程、内核设计、团队协作与解决复杂工程问题等方面的综合能力,同时促进了教师团队教学研究能力的提升。本报告将分享武汉大学在竞赛融合教学模式下的具体做法、实施效果与持续优化策略,并与同行交流课程建设中的关键问题。

简介:蔡朝晖,武汉大学计算机学院教授、计算机科学与技术系副主任、实验教学中心主任。研究方向为物联网技术、边缘计算与数据分析,在相关领域发表论文20余篇,发明专利10余项,主持参与多项国家、省级和国防项目。长期承担“计算机组成与体系结构”、“操作系统”和“微机系统与接口技术”等专业基础课程;国家精品课、国家精品共享课和国家一流本科课程的负责人,承担了多项国家、省级和学校教改项目;发表了教研论文10多篇。曾获武汉大学“尊师爱学-我最喜欢的十佳优秀教师”、教书育人奖、查全性教学1977奖教金和华为奖教金等奖励。

8. 圆桌论坛主持人:陈向群 教授

陈向群头像

简介:陈向群,北京大学计算机学院、高可信软技术教育部重点实验室,教授,博士生导师。北京计算机学会理事长, 中国计算机学会教育专委会常务理事,教育部计算机教学指导委员会“系统能力培养教学改革”专家组成员。长期担任北京大学“操作系统”、“计算机系统导论”本科课程教学工作。获第七届北京市高等教育教学成果一等奖,获中国教师发展基金会高校计算机专业优秀教师奖励,“操作系统原理”课获国家精品在线开放课程,“计算机系统导论”课获教育部线下一流课程,北京市教学名师。101计划“操作系统”课程负责人,101计划“操作系统”虚拟教研室负责人。编著及翻译教材若干本。

五、论坛组织委员会简介

1. 论坛主席:张昱 教授

张昱头像

简介:张昱,中国科学技术大学计算机科学与技术学院教授、博士生导师,长期从事程序语言与系统软件领域的教学与研究,近年聚焦面向智能、数据与量子等新兴计算场景的编程系统、软件分析及系统优化。她主持多项国家自然科学基金和科技部项目,在国内外顶级会议与期刊发表论文140余篇,出版编译原理与程序设计语言教材9部、译著2部,主持国家级一流本科课程“编译原理和技术”,曾获教育部-华为“智能基座”优秀教师奖、系统能力培养突出贡献奖、宝钢优秀教师奖、中国高校计算机专业优秀教师奖等荣誉。

2. 论坛主席:陈渝 副教授

陈渝头像

简介:清华大学计算机系长聘副教授,博导,清华大学计算机系软件所副所长,MIT EECS访问学者,中国计算机学会系统软件专委常务委员,中国汽车工程学会基础软件分会副主任委员。主要研究方向包括操作系统与新型硬件,编程语言相结合的系统架构,性能优化与安全可靠性分析等。承担清华大学计算机系的操作系统、高级操作系统等课程的教学工作。先后负责和参与了国家自然科学基金项目、863项目、核高基项目、科技部重点专项等,获得国家科技进步二等奖和省部级一等奖多次。发表高水平学术论文七十余篇。曾获教育部-华为“智能基座”优秀教师奖、中国高校计算机专业优秀教师奖等。


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