摘要：本文闡述了匯編語(yǔ)言課程的地位，對(duì)我國(guó)高校現(xiàn)有的匯編語(yǔ)言開(kāi)發(fā)環(huán)境進(jìn)行了分析，針對(duì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)手段滯后的問(wèn)題而開(kāi)發(fā)了一個(gè)集成教學(xué)環(huán)境，旨在加強(qiáng)匯編語(yǔ)言的實(shí)踐教學(xué)。

關(guān)鍵詞：匯編語(yǔ)言；集成開(kāi)發(fā)環(huán)境；實(shí)踐教學(xué)

中圖分類(lèi)號(hào)：G642

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

文章編號(hào)：1672-5913(2008)06-0019-03

1教學(xué)現(xiàn)狀及存在問(wèn)題

在目前匯編語(yǔ)言的教學(xué)過(guò)程中，普遍存在的問(wèn)題就是主流的微型計(jì)算機(jī)已經(jīng)進(jìn)入了64位時(shí)代，多任務(wù)的操作系統(tǒng)取代了DOS，而絕大多數(shù)高校匯編語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)課程仍然是單任務(wù)操作系統(tǒng)(DOS)下的8086匯編語(yǔ)言，給學(xué)生的印象是跟不上時(shí)代發(fā)展的步伐。加之，匯編語(yǔ)言和機(jī)器的體系結(jié)構(gòu)結(jié)合緊密，使用者需要對(duì)計(jì)算機(jī)的組成、硬件的控制和指令的解釋過(guò)程有比較清晰的掌握；程序的移植性不好；指令眾多，且同種類(lèi)型的操作(算術(shù)、邏輯、轉(zhuǎn)移等)要根據(jù)操作數(shù)和狀態(tài)標(biāo)志選擇不同的指令(如無(wú)符號(hào)的運(yùn)算與帶符號(hào)的運(yùn)算、條件轉(zhuǎn)移等)；運(yùn)算中要根據(jù)數(shù)據(jù)長(zhǎng)度懸而選擇不同的寄存器；程序的編譯調(diào)試比較麻煩；編寫(xiě)出吸引人們感官的程序比較困難。因此，學(xué)生在匯編語(yǔ)言的學(xué)習(xí)中容易產(chǎn)生厭煩情緒。有的學(xué)校減少了匯編語(yǔ)言的課時(shí)，還有的學(xué)校甚至干脆取消了這門(mén)課程。

2“匯編語(yǔ)言”課程的地位

匯編語(yǔ)言機(jī)器級(jí)在高層機(jī)器和低層機(jī)器間扮演了承上啟下的角色，是計(jì)算機(jī)及相關(guān)專(zhuān)業(yè)學(xué)生需要掌握的重要專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)之一。

從應(yīng)用場(chǎng)合來(lái)看，匯編語(yǔ)言是能夠利用計(jì)算機(jī)所有硬件資源并能直接控制硬件的唯一計(jì)算機(jī)語(yǔ)言，也是除機(jī)器語(yǔ)言之外最接近計(jì)算機(jī)硬件的編程語(yǔ)言。匯編語(yǔ)言程序產(chǎn)生的代碼精簡(jiǎn)、運(yùn)行效率高，具有高級(jí)語(yǔ)言不可比的“時(shí)空”優(yōu)勢(shì)；匯編語(yǔ)言在一些應(yīng)用如嵌入式系統(tǒng)和工業(yè)控制中，匯編語(yǔ)言最最佳的甚至是唯一選擇的開(kāi)發(fā)語(yǔ)言。在一些實(shí)際的應(yīng)用系統(tǒng)中，人們往往會(huì)用匯編語(yǔ)言來(lái)徹底重寫(xiě)某些經(jīng)常調(diào)用的過(guò)程以期獲得更高的性能。

匯編語(yǔ)言為“計(jì)算機(jī)組成原理”、“計(jì)算機(jī)接口與通信”、“操作系統(tǒng)”、“高級(jí)語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)”等相關(guān)課程提供了必要的基礎(chǔ)知識(shí)，如圖1所示。

圖1 匯編語(yǔ)言和其它課程的關(guān)系

從人才培養(yǎng)方面來(lái)看，計(jì)算機(jī)專(zhuān)業(yè)的學(xué)生不應(yīng)僅僅滿(mǎn)足于利用他人開(kāi)發(fā)的軟件和工具來(lái)解決實(shí)際問(wèn)題，還應(yīng)具備分析、研究原有軟件系統(tǒng)，改進(jìn)、完善、提高原有系統(tǒng)功能的能力。匯編語(yǔ)言的教學(xué)將使學(xué)生受到更嚴(yán)密、更系統(tǒng)的程序設(shè)計(jì)及思維方法的訓(xùn)練，為深入分析、研究、開(kāi)發(fā)軟件系統(tǒng)打下良好基礎(chǔ)。

3加強(qiáng)實(shí)踐教學(xué)

為了提高匯編語(yǔ)言教學(xué)的效果，筆者認(rèn)為應(yīng)該從以下幾個(gè)方面入手。

(1) 清理認(rèn)識(shí)上的誤區(qū)。在上第一堂課時(shí)，用一個(gè)課

時(shí)來(lái)講匯編語(yǔ)言的特點(diǎn)及其應(yīng)用場(chǎng)合、它和高級(jí)語(yǔ)言區(qū)別、其難點(diǎn)在哪里、本課程該如何展開(kāi)等內(nèi)容，從而打消學(xué)生畏難和輕視的思想。

(2) 要充分利用好計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)(CAI)的優(yōu)勢(shì)，要讓課件“動(dòng)”起來(lái)。目前普通本科計(jì)算機(jī)專(zhuān)業(yè)的教學(xué)大都采用了CAI教學(xué)，但大都是播放課件(如PPT)，實(shí)質(zhì)上是用鼠標(biāo)代替了粉筆、屏幕代替了黑板。而且由于播放的速度遠(yuǎn)快于板書(shū)，學(xué)生反映根本來(lái)不及仔細(xì)理解有關(guān)內(nèi)容，效果反而不如板書(shū)。多媒體教學(xué)提供了視覺(jué)、聲音的特殊效果，在對(duì)重點(diǎn)、難點(diǎn)問(wèn)題的講授中要充分利用多媒體教學(xué)的優(yōu)勢(shì)。如講授指令A(yù)DD AX，[2000H]，如果是靜態(tài)的課件，就是一句“這是一條加法指令，把累加器的內(nèi)容和邏輯地址為2000H存儲(chǔ)單元的內(nèi)容相加，運(yùn)算結(jié)果送回累加器”。而動(dòng)態(tài)的課件會(huì)先畫(huà)出一個(gè)模型計(jì)算機(jī)，然后演示該指令解釋的全過(guò)程：從CPU內(nèi)存中取出指令、譯碼、數(shù)據(jù)尋址(從寄存器和內(nèi)存中取得操作數(shù))、啟動(dòng)ALU運(yùn)算、保存結(jié)果到累加器和影響狀態(tài)標(biāo)志寄器。每一步都要圖示化出數(shù)據(jù)的變化和走向以及相應(yīng)的控制時(shí)序。在聲音和顯示控制的程序設(shè)計(jì)教學(xué)中，更應(yīng)展示多媒體教學(xué)的風(fēng)采。多媒體教學(xué)豐富的動(dòng)感效果能極大地增加學(xué)生對(duì)指令的感性認(rèn)識(shí)，增強(qiáng)他們學(xué)習(xí)的興趣。當(dāng)然，制作這樣的課件耗時(shí)耗力，學(xué)校應(yīng)該切實(shí)加大對(duì)CAI教學(xué)的支持力度。

(3) 在匯編語(yǔ)言的教學(xué)中要加強(qiáng)和高級(jí)語(yǔ)言的比較教學(xué)。在學(xué)習(xí)匯編語(yǔ)言時(shí)，學(xué)生一般都具有了C語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)的知識(shí)。在匯編語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)的教學(xué)過(guò)程中，應(yīng)該比較這兩種語(yǔ)言的編程特點(diǎn)、程序代碼空間、運(yùn)行速度等，以加深學(xué)生對(duì)這兩種語(yǔ)言的理解。如在講授基址變址尋址方式中，可以用C語(yǔ)言和匯編語(yǔ)言分別實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)組運(yùn)算的實(shí)例來(lái)闡述。要加強(qiáng)高級(jí)語(yǔ)言(C語(yǔ)言)和匯編語(yǔ)言的混合編程的教學(xué)，充分闡述C語(yǔ)言結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)和匯編語(yǔ)言對(duì)機(jī)器低層(存儲(chǔ)器、寄存器、中斷處理、I/O)控制的優(yōu)點(diǎn)。這樣即可充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，也可以培養(yǎng)學(xué)生解決具體應(yīng)用的能力。

(4) 加強(qiáng)操作系統(tǒng)相關(guān)知識(shí)的滲透和虛擬模式下的編程教學(xué)。目前操作系統(tǒng)的核心部分是用匯編語(yǔ)言來(lái)實(shí)現(xiàn)的，如對(duì)CPU本身的初始化(包括定時(shí)器、中斷、I/0端口等的初始化)；系統(tǒng)引導(dǎo)啟動(dòng)程序的完成；在處理器的控制下從實(shí)模式進(jìn)入保護(hù)模式，實(shí)現(xiàn)虛擬存儲(chǔ)器的管理和多任務(wù)的調(diào)度。將該部分引入到教學(xué)中是有必要的，能加強(qiáng)學(xué)生對(duì)操作系統(tǒng)中內(nèi)核引導(dǎo)啟動(dòng)與駐留、保護(hù)模式和實(shí)模式的切換、多任務(wù)的調(diào)度等知識(shí)的理解。在講授操作系統(tǒng)對(duì)程序的引導(dǎo)和進(jìn)程的調(diào)用時(shí)，適當(dāng)介紹計(jì)算機(jī)病毒的機(jī)理，以提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣并擴(kuò)展知識(shí)面。

(5) 要切實(shí)抓好實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)。課堂主體教學(xué)和一般作業(yè)很難讓學(xué)生真正領(lǐng)會(huì)本課程涵蓋的概念、原理、方法和技巧等。經(jīng)驗(yàn)表明，學(xué)習(xí)并真正掌握匯編語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)的最好方式是充分實(shí)踐。實(shí)驗(yàn)教學(xué)和課堂主體教學(xué)“兩手都要硬”，在課時(shí)分配上達(dá)到1:1。

4建立實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)

傳統(tǒng)的匯編語(yǔ)言上機(jī)實(shí)驗(yàn)一般是在DOS環(huán)境下的進(jìn)行，如圖2所示。而DOS逐步被淘汰，目前流行使用Windows操作系統(tǒng)平臺(tái)，學(xué)生對(duì)DOS的使用相對(duì)陌生。盡管Windows保留了DOS的工作方式，可以切換到DOS提示符下操作，但是對(duì)建立文件夾(目錄)、進(jìn)入文件夾(目錄)、刪除文件等操作，學(xué)生們常返回到Windows環(huán)境中來(lái)完成，顯然會(huì)影響上機(jī)的效率和增加編程的繁瑣，同時(shí)也不利于WIN32虛擬模式下的教學(xué)。

圖2 匯編語(yǔ)言程序開(kāi)發(fā)的傳統(tǒng)操作過(guò)程

因此，必須建立基于Windows操作系統(tǒng)的W32匯編語(yǔ)言集成實(shí)驗(yàn)環(huán)境，該環(huán)境是一個(gè)集編輯、編譯、連接、程序調(diào)試和幫助于一體的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)。筆者主持的課題組經(jīng)過(guò)系統(tǒng)的調(diào)研、編程和測(cè)試已開(kāi)發(fā)出一個(gè)匯編語(yǔ)言集成編譯系統(tǒng)，該系統(tǒng)已成功應(yīng)用到本課程的實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，效果較好。系統(tǒng)的運(yùn)行界面如圖3所示。

其次，要精心編寫(xiě)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)和安排實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，組織好課程設(shè)計(jì)。結(jié)合目前廣泛使用的PC機(jī)的Intel 80x86指令系統(tǒng)來(lái)開(kāi)展教學(xué)，通過(guò)在集成環(huán)境下匯編語(yǔ)言的上機(jī)實(shí)訓(xùn)，加深學(xué)生對(duì)指令系統(tǒng)和匯編語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)的認(rèn)識(shí)和理解。實(shí)驗(yàn)的內(nèi)容可以組織如下：

(1) 指令系統(tǒng)。用DEBUG調(diào)試工具來(lái)熟悉指令功能和尋址方式，掌握簡(jiǎn)單程序的調(diào)試。通過(guò)實(shí)驗(yàn)了解CPU的組成，熟悉8086/8088寄存器組、8086/8088存儲(chǔ)器組織、8086/8088標(biāo)志位的意義。

(2) 匯編語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)。包括順序程序設(shè)計(jì)、循環(huán)程序設(shè)計(jì)、分支程序設(shè)計(jì)、子程序設(shè)計(jì)和宏匯編程序設(shè)計(jì)等實(shí)驗(yàn)。掌握各種程序結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)方法，了解宏匯編、條件匯編和模塊化程序設(shè)計(jì)等匯編語(yǔ)言程序的概念，掌握宏匯編程序設(shè)計(jì)的基本方法。

(3) 輸入輸出與中斷。包括輸入輸出程序設(shè)計(jì)、中斷處理程序編寫(xiě)、常用系統(tǒng)中斷(如時(shí)鐘顯示、鍵盤(pán)和顯示器、使用鼠標(biāo)的程序設(shè)計(jì))控制等實(shí)驗(yàn)。

(4) Win32匯編語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)。包括32位微處理器與32位指令、保護(hù)模式下的32位匯編語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)等實(shí)驗(yàn)。

(5) 匯編語(yǔ)言與C/C++的混合編程。主要包括C/C++程序與匯編語(yǔ)言程序的連接、嵌入?yún)R編與模塊調(diào)用等。

圖3 匯編語(yǔ)言集成開(kāi)發(fā)環(huán)境

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