基于云原生架构的高级语言程序设计课程教学平台设计.pdf

信息与电脑2023年第10 期Information&Computer软件开发与应用基于云原生架构的高级语言程序设计课程教学平台设计薛峰夏辉丽（郑州经贸学院，河南郑州摘要：常规的课程教学平台主要以教学辅助为主，各个教学功能模块并不完善，导致学生的学习进度较慢。为解决这种问题，设计了基于云原生架构的高级语言程序设计课程教学平台。硬件方面，设计高级精简指令集计算机机器（Advanced Reduced Instruction SetComputer Machines，A R M）微处理器与Ethernet控制器。软件方面，利用云原生架构，建立教学平台功能模块，设计课程教学即时消息通信程序，在平台中实时同步教学信息与学习信息，实现高级语言程序设计课程的高效教学。最后采用平台测试的方式，验证了设计平台的有效性。关键词：云原生架构；高级语言程序设计课程；教学平台；通信程序；功能模块；云空间中图分类号：TP311Design of Teaching Platform of High Level Language Programming Course Based451191)文献标识码：A文章编号：10 0 3-9 7 6 7（2 0 2 3）10-10 9-0 3on Cloud Native ArchitectureXUE Feng,XIA Huili(Zhengzhou University of Economics and Business,Zhengzhou Henan 451191,China)Abstract:The conventional course teaching platform mainly focuses on teaching assistance,and each teaching functionmodule is not perfect,which affects the learning progress of students.Therefore,the teaching platform of AdvancedLanguage Programming based on cloud native architecture is designed.Hardware,design Advanced Reduced InstructionSet Computer Machines(ARM)microprocessor and Ethernet controller.In terms of software,the cloud native architecture isused to establish the functional modules of the teaching platform,design the course teaching instant message communicationprogram,real-time synchronization of teaching information and learning information into the platform,and realize theefficient teaching of Advanced Language programming course.Platform test is adopted to verify that the platform ismore responsive.Keywords:cloud native architecture;high-level language programming course;teaching platform;communicationprogram;function module;cloud space0引言高级语言程序设计课程涉及的语言主要有C、C+、Java、PH P、Py t h o n 等，在计算机上应用的语义与语句各不相同。每一类程序设计课程均存在上机课，以便学生实践锻炼。教学平台是一种线上教学模式，可以帮助学生突破空间限制，在线上进行计算机学习2 。教收稿日期：2 0 2 3-0 3-18基金项目：郑州经贸学院校级项目“基于OBE理念的高级语言程序设计（Python）课程改革”（项目编号：jg2217)。作者简介：薛峰（198 3一），男，河南郑州人，硕士研究生，副教授。研究方向：算法、计算机应用。师可在教学平台上布置任务，帮助学生进一步理解课程含义3。以往的教学平台中仅存在课程公告、课程介绍等与课程内容无关的信息，导致学生对平台的兴趣不高4。而文章以高级语言程序设计课程为例，通过云原生架构设计教学平台，为学生提供加丰富的平台教学内容。1098信息与电脑软件开发与应用Information&Computer1硬件设计1.1ARM微处理器设计的高级精简指令集计算机机器（AdvancedReduced Instruction Set Computer Machines，A R M）微处理器使用的串行接口电路进行双向串行通信。其中，一个串口进行平台通信，另一个串口与RS232接口共用，从而保证平台数据的处理效果5。ARM微处理器的技术参数，如表1所示。表1微处理器技术参数类别参数工作速率/（Mb/s)10时钟输人频率范围/MHz1040工作电压/V3.3 5.0工作温度/0 70工作频率/MHz50封装形式208脚QFP封装发送和接收支持NRZ/NRZI/FM/数据格式曼彻斯特数据格式由表1可知，文章使用转换模块将ARM微处理器的3.3V电源电路电压转换为5.0 V，为电源电路供电。在有效的时钟范围内,设计的教学平台通过锁相环(PhaseLockedLoop，PLL）电路倍频，保证处理器的数据处理效果。1.2Ethernet 控制器设计的教学平台采用统一的编址方式，将平台的2023年第10 期OX3FFFFFF特殊功能控制器0X3FF0000未定义区域0X2000000不可访区域可访问区域0X0000000图1平台复位时控制器的映射示意图2软件设计2.1基于云原生架构建立教学平台功能模块设计的平台是基于云原生架构开发的，后端按照不同模块的功能分为独立的微服务客户端。平台进行教学服务的过程中，通过gRPC进行运程调用，使用Istio接管通信，从而保证平台功能模块的正常使用。云原生功能架构，如图2 所示。由图2 可知，在云环境中，平台各个功能模块通过Envoy进行高性能代理。2.2设计课程教学即时消息通信程序根据控制器控制Pod资源，确定通信扩展比例，具体公式为SK=ceil(STu(1)CREthernet控制器与ARM微处理器映射到6 4MB的地址空间，以便平台管理17。在平台复位后，控制器的映射情况，如图1所示。由图1可知，在平台复位后，控制器将地址控制在0X00000000 0X2000000。式中：K为课程教学即时消息通信扩展比例；Scu为平台内的教学资源使用率；Sru为平台中设置的扩展阈值；ScR为当前Pod数量。根据客户端请求的数量，预测平台资源使用情况，判断平台是否能够继续使用。具体的预测公式为订阅谷歌远程双向通信互联网客户端传输控制负载均协议衡器/传输控制协议客户端网络节点端口超文本传输协议客户端超文本传输协议图2云原生功能架构图过程调用远距离通入口网信增强关边车代理谷歌远程过程调用逻辑谷歌远程边车代理过程调用后端代边车理分布式发布订阅消息系统/分布式应用程序协调服务软件110信息与电脑2023年第10 期Information&Computer软件开发与应用用的开发工具为Dreamweaver。硬件与软件均调试完毕后，N,=ci N.x Ku)式中：N,为通信程序预测到的平台资源使用量；N。为平台中央处理器（Central Processing Unit，CPU）使用率在扩展条件的权值；K+1为第计1个用户的课程教学即时消息通信扩展比例；r,为负载升高到Pod扩容的时间。3平台测试为验证本文设计的教学平台是否具有实用价值，本文对上述平台进行测试。将ARM微处理器与Ethernet控制器等硬件调试正常后，确保软件通信程序正常，即可登入系统进行平台使用性能测试。最终的测试结果以是否能够将测试项操作成功作为标准。3.1测试过程测试之前，安装调试ARM微处理器与Ethernet控制器等硬件。按照常规的步骤安装ARM微处理器及Ethernet控制器后，测试处理器各个电路的电压。通电后，电压在3.34.0 V波动，可以保证其运行效果。软件使用Web服务器（Apache），数据库选用MySQL。W e b 应高级语言程序设计课程内容itch条件for循环while循环如表2 所示，高级语言程序设计课程中的itch条件、for循环以及while循环等内容均可实现，可保证教学效果，证明设计平台可实时响应，符合文章的研究目的。4结语为更好地提高学生的信息技术能力，以高级语言程序设计课程为例，设计基于云原生架构的教学平台。文章利用处理器的处理能力与通信程序的实时通信能力，优化教学平台，为学生的计算机课程学习提供保障。1董萍.基于 一平三端 信息化教学平台的移动教学资源设计与开发：以 现代信息技术 课程为例J.河北软件职业技术学院学报,2 0 2 2,2 4(1):6 3-6 7.2张曹辉互联网+职业教育 背景下 网络教学平台+翻转课堂十对分课堂 三位一体混合课堂的改革与实践：以”车辆制动检修课程为例J.现代制(2)3.2测试结果在设计的测试条件下，选取出高级语言程序设计课程中的itch条件、for循环以及while循环等内容作为平台测试基础，分别测试教学介绍、学习内容选择、教学动画播放、向循环变量赋予初值、返回主菜单以及退出等功能，判断平台是否能够及时响应。具体的测试结果，如表2 所示。表2 测试结果功能名称教学介绍学习内容选择教学动画播放向循环变量赋予初值返回主菜单退出参考文献登人平台。输人教师的用户名与密码，出现教师管理界面。其中，张老师、王老师、林老师分别是指导高级语言程序设计课程中的itch条件、for循环以及while循环等内容的教师。点击更新可以更新教师信息，点击删除则可以删除教师信息。输人学生用户名，进人平台主界面。进人平台主界面之后，系统显示学生的姓名与学号，在更改资料一栏可以更改学生的姓名、学号、班级等。通过测试可知，学生用户功能可以正常使用，平台整体使用性能良好。测试项是否显示该课程的介绍与课程教学内容选择课程教程，是否可以跳转到相应界面点击播放是否可以播放教学动画点击小球，是否显示循环变量的介绍与数值点击返回主菜单界面是否能够返回点击退出是否能够退出造技术与装备,2 0 2 2,58(5):2 19-2 2 1.3王万梅.乡村振兴背景下农产品网络直播课程教学实践研究：以抖音平台直播电商运营实务为例J.滁州职业技术学院学报,2 0 2 2,2 1(3):8 1-8 4.4夏晓敏，杨子胜，孔莹博.基于Canvas平台的线上课程建设与教学实践：以中原工学院房屋建筑学课程为例J.河南教育（高等教育）,2 0 2 2(8):7 3-7 5.5李宝，宋权华.基于优慕课 平台的混合式教学模式设计：以 Python数据分析 课程为例J.中国医学教育技术,2 0 2 2,36(4):459-46 4.6何桂平，刘悦，由建辉，等.基于网络教学平台的BOPPPS教学方法在外科护理学课程教学中的应用J.中国高等医学教育,2 0 2 2(7):6 8-6 9.7余琳.基于SPOC+DASCOM教学平台的高职英语在线开放课程建设：以黄冈职业技术学院 职场英语 在线开放课程为例.黄冈职业技术学院学报,2 0 2 2,2 4(3):39-41.测试结果操作成功操作成功操作成功inti=1 操作成功操作成功操作成功111