耿麗清,鄭桐,胡山
摘要:微機原理與接口是一門較難學習的課程,作者嘗試將比喻法引入教學中,不僅可以幫助學生理解基本概念,牢固掌握所學知識,而且可以提高學生的學習積極性,達到了有效教學的目的。
關鍵詞:比喻法;尋址方式;存儲器
中圖分類號:G712 文獻標志碼:A 文章編號:1674-9324(2014)03-0083-03
“微機原理與接口”課程是一門涉及計算機硬件與軟件技術的綜合性課程。其內(nèi)容包括CPU工作原理及匯編語言程序設計、存儲器工作原理及其擴展設計、接口電路工作原理及其應用設計三大部分。[1]課程中的一些基本概念多,內(nèi)容抽象、枯燥、難于理解,難于接受,師生們普遍反映,微機原理與接口是一門難教難學的課程。筆者在多年來的教學實踐中發(fā)現(xiàn),講解時運用適當?shù)谋扔髂馨殉橄蟮臇|西形象化、具體化,枯燥的教學內(nèi)容變得生動,淺顯易懂,使學生易于理解記憶,能使學生牢固掌握所學知識。從而提高了學生的學習積極性,達到較好的教學效果。
一、存儲器20位物理地址的比喻
存儲器20位物理地址既是教學的重點,又是難點,20位物理地址=段基址左移四位+偏移地址,[2]僅按書面講授該知識點,學生普遍不理解。如果把20位物理地址比喻成3位教室號(如305),段基址比喻成樓層3,偏移地址比喻成房間序號05,則3位教室號305=樓層左移兩位300+房間序號05。這一比喻可把20位物理地址構成形象化、具體化,同學們感到淺顯易懂。
二、尋址方式的比喻
匯編語言有關指令尋址方式的講解部分,是一個難點,很多初學者對操作數(shù)的尋址方式很不理解,甚至是很難理解。尋址方式就是尋找指令中某一具體操作數(shù)的方法。操作數(shù)尋址方式很多,除了基本的立即尋址、寄存器尋址、直接尋址、寄存器間接尋址外,還有基址尋址、變址尋址等。在教學中發(fā)現(xiàn),立即尋址和寄存器尋址學生容易理解,而對操作數(shù)在存儲器中的幾種尋址不能掌握其實質(zhì)。授課中重點對直接尋址、寄存器間接尋址、基址尋址、變址尋址、基址-變址尋址運用比喻法講授來幫助理解。這幾種尋址方式的共同特點是尋找的操作數(shù)在內(nèi)存中,根據(jù)指令中給出內(nèi)存有效地址的方式不同對應不同的尋址方式。我們把尋找的操作數(shù)比喻成保險柜的鑰匙,把有編號的抽屜比喻成內(nèi)存,內(nèi)存有效地址比喻成抽屜號。鑰匙是被放在某固定編號的抽屜里,如果知道了抽屜號,就找到了鑰匙,進而打開保險柜。
1.直接尋址。指令中直接給出操作數(shù)的有效地址,這種尋址方式為直接尋址方式。直接尋址相當于你已知道放保險柜鑰匙的抽屜號,只要打開那個抽屜,便可以找到鑰匙了。
2.寄存器間接尋址。關于寄存器間接尋址方式是尋址方式中比較復雜的部分。復雜在出現(xiàn)了一個中間環(huán)節(jié)。而且只有四個特定的寄存器才允許充當這個中間環(huán)節(jié)。寄存器存放的不是操作數(shù)本身,而是該操作數(shù)在內(nèi)存中的有效地址。實際上,寄存器里的內(nèi)容對應操作數(shù)的有效地址。我們可以這樣理解:有一個盒子相當于寄存器,盒子中放有鑰匙的抽屜號(操作數(shù)的有效地址)。你若取鑰匙,先要打開盒子,知道抽屜號,才能取到鑰匙。
3.基址/變址尋址。基址/變址尋址將規(guī)定的基址/變址寄存器的內(nèi)容加上給出的位移量,得到操作數(shù)的有效地址。這里我們可以比喻為:有一個盒子中寫有一個數(shù)字abcd,并且知道要找的鑰匙所在的抽屜號是盒中的數(shù)字與固定的數(shù)值100之和,也就是說,鑰匙在(abcd+100)號抽屜中。
4.基址-變址尋址?;?變址尋址將規(guī)定的基址寄存器的內(nèi)容、變址寄存器的內(nèi)容以及給出的位移量三者之和作為操作數(shù)的有效地址。這里我們可以比喻為:有兩個盒子,每個盒子中各寫有一個數(shù)字abcd和edfg,并且知道要找的鑰匙所在的抽屜號是兩個盒中的數(shù)字與固定的數(shù)值100三者之和,也就是說,鑰匙在(abcd+edfg+100)號抽屜中。這樣的比喻能降低這一知識點的理解難度。
三、半導體存儲器的比喻
半導體存儲器是用來存放程序和數(shù)據(jù)等信息,只有理解存儲器的構造和工作原理,才能正確地使用存儲器。書中介紹的存儲器構造不好理解,我們可把存儲器比作抽屜,每個抽屜有8個小格子,每個小格子中存放的內(nèi)容只能為0或1,存儲器中的每個小抽屜就是一個存放數(shù)據(jù)的地方,我們稱之為“單元”。每個抽屜都有一個編號,這個編號就相當于存儲器單元地址,若往某個編號的抽屜中放內(nèi)容,就相當于向存儲器指定單元寫數(shù)據(jù),若從某個編號的抽屜中取內(nèi)容,就相當于從存儲器指定單元讀數(shù)據(jù)。這樣學生就很快理解了存儲器的構造和工作原理。
四、總線位寬、工作頻率、總線帶寬的比喻
在講到總線位寬、工作頻率、總線帶寬概念時,將總線比喻成高速公路,于是就能得到如下對應關系:
總線位寬、工作頻率、總線帶寬三者的關系是:總線帶寬取決于總線位寬和總線頻率,總線位寬越寬,工作頻率越高,則總線帶寬越大。顯然,車流量取決于車道數(shù)和車速,車道數(shù)越多,車速越快,車流量就越大。做了這種比喻,對總線的這三個性能指標及其關系的掌握就變得容易多了。
五、中斷系統(tǒng)的比喻
中斷是微機原理教學中一個十分重要的概念,中斷系統(tǒng)不容易理解,過程難想象。什么是中斷呢?在計算機執(zhí)行程序的過程中,由于出現(xiàn)某個特殊情況,使得中止現(xiàn)行程序,而轉(zhuǎn)去執(zhí)行處理這一特殊事件的處理程序,處理完畢之后再回到原來程序的中斷點繼續(xù)向下執(zhí)行,這個過程就是中斷。我們可舉下面實例幫助理解中斷及中斷處理過程。假如你正在看書,電話鈴響了,這時你放下手中的筆,并在書中做標記,然后去接電話。通話完畢,再繼續(xù)看書,中斷系統(tǒng)與實例的對應關系如圖1所示。電話鈴響稱為“中斷請求”,暫??磿ソ与娫捊凶鳌爸袛囗憫?,做標記叫作“保護斷點”,接電話的過程就是“中斷處理”。這一比喻接近學生實際,使學生們興趣盎然,理解深刻。
六、中斷向量和中斷向量表的比喻
8086/8088微機系統(tǒng)中設了256個中斷,每個中斷對應一個中斷類型碼,CPU響應某一個類型的中斷時,轉(zhuǎn)去執(zhí)行相應的中斷服務程序。在教材中給出:中斷向量是指中斷服務程序的入口地址;中斷向量表是指將所有中斷服務程序的入口地址按一定規(guī)律存放在一個表中,把這個表稱為中斷向量表。顯然,此概念抽象,不容易理解,如果我們將中斷向量表比喻成書中目錄,目錄中的章節(jié)比喻成中斷向量號,章節(jié)對應的頁碼即為中斷向量。這種比喻可避免同學們死記硬背。
七、8259A工作原理的比喻
8259A的工作原理為:若有多個外部中斷請求信號向8259A發(fā)中斷請求,8259A內(nèi)部的OCW決定這些請求是否被屏蔽,若未屏蔽,將IRR中代表對應請求信號的位置1,以表示有中斷請求信號,并同時向CPU發(fā)中斷請求,若CPU此時正在執(zhí)行一條指令,因此,CPU不會立即響應,而當CPU執(zhí)行完一條指令后,給8259A發(fā)一個信號,表示可響應中斷,當8259A芯片收到此信號后,在IRR中挑選優(yōu)先級最高的中斷,并將該中斷類型號送入CPU,CPU轉(zhuǎn)去執(zhí)行此類型號的中斷服務程序,執(zhí)行完再轉(zhuǎn)去次高級中斷請求。上述過程可用一個簡單的比喻來幫助理解。CPU可比喻為一個公司的總經(jīng)理,而8259A芯片可比喻為總經(jīng)理的秘書。[3]現(xiàn)在很多人想求見總經(jīng)理(相當于有多個中斷請求),每個想見經(jīng)理的人先由秘書接待,并把名片交給秘書,秘書看看名片,將經(jīng)理不想見的人直接回絕,其余的人按級別排序,并轉(zhuǎn)告經(jīng)理有人求見,若此時經(jīng)理正在打電話,先不見客,當經(jīng)理打完電話,通知秘書可見客,這時秘書就會挑選出一個級別最高的,把他的名片交給經(jīng)理,于是經(jīng)理求見此人。這一形象化的比喻,使同學們印象深刻,記憶牢固。
以上比喻是通過日常收集積累及分析總結(jié)而得,若有不妥之處,敬請指教??傊?,在微機原理與接口教學過程中運用恰當?shù)谋扔鳎梢允钩橄蟮母拍钚蜗蠡?,使復雜的知識簡單化,使深奧的通俗化,使枯燥的生動化,使人易于理解,記憶深刻。不僅如此,比喻還能提高學生的興趣,啟發(fā)學生的思維,培養(yǎng)和激發(fā)學生的想象力和創(chuàng)造力。類似比喻還有不少,關鍵是我們在教學過程中要善于發(fā)現(xiàn),善于積累。
參考文獻:
[1]張?zhí)m紅,陸廣平,周云龍.“微機原理與接口技術”課程教學的探索與實踐[J].電氣電子教學學報,2008,30(5):93-95.
[2]楊素行,等.微型計算機系統(tǒng)原理及應用[M].北京:清華大學出版社,2009.
[3]褚向前,朱武.比喻法、類比法在《微機原理》教學中的應用[J].中國科技信息,2007,(8):188-189.
基金項目:天津市普通高等學校本科教學質(zhì)量與教學改革研究計劃項目。endprint
摘要:微機原理與接口是一門較難學習的課程,作者嘗試將比喻法引入教學中,不僅可以幫助學生理解基本概念,牢固掌握所學知識,而且可以提高學生的學習積極性,達到了有效教學的目的。
關鍵詞:比喻法;尋址方式;存儲器
中圖分類號:G712 文獻標志碼:A 文章編號:1674-9324(2014)03-0083-03
“微機原理與接口”課程是一門涉及計算機硬件與軟件技術的綜合性課程。其內(nèi)容包括CPU工作原理及匯編語言程序設計、存儲器工作原理及其擴展設計、接口電路工作原理及其應用設計三大部分。[1]課程中的一些基本概念多,內(nèi)容抽象、枯燥、難于理解,難于接受,師生們普遍反映,微機原理與接口是一門難教難學的課程。筆者在多年來的教學實踐中發(fā)現(xiàn),講解時運用適當?shù)谋扔髂馨殉橄蟮臇|西形象化、具體化,枯燥的教學內(nèi)容變得生動,淺顯易懂,使學生易于理解記憶,能使學生牢固掌握所學知識。從而提高了學生的學習積極性,達到較好的教學效果。
一、存儲器20位物理地址的比喻
存儲器20位物理地址既是教學的重點,又是難點,20位物理地址=段基址左移四位+偏移地址,[2]僅按書面講授該知識點,學生普遍不理解。如果把20位物理地址比喻成3位教室號(如305),段基址比喻成樓層3,偏移地址比喻成房間序號05,則3位教室號305=樓層左移兩位300+房間序號05。這一比喻可把20位物理地址構成形象化、具體化,同學們感到淺顯易懂。
二、尋址方式的比喻
匯編語言有關指令尋址方式的講解部分,是一個難點,很多初學者對操作數(shù)的尋址方式很不理解,甚至是很難理解。尋址方式就是尋找指令中某一具體操作數(shù)的方法。操作數(shù)尋址方式很多,除了基本的立即尋址、寄存器尋址、直接尋址、寄存器間接尋址外,還有基址尋址、變址尋址等。在教學中發(fā)現(xiàn),立即尋址和寄存器尋址學生容易理解,而對操作數(shù)在存儲器中的幾種尋址不能掌握其實質(zhì)。授課中重點對直接尋址、寄存器間接尋址、基址尋址、變址尋址、基址-變址尋址運用比喻法講授來幫助理解。這幾種尋址方式的共同特點是尋找的操作數(shù)在內(nèi)存中,根據(jù)指令中給出內(nèi)存有效地址的方式不同對應不同的尋址方式。我們把尋找的操作數(shù)比喻成保險柜的鑰匙,把有編號的抽屜比喻成內(nèi)存,內(nèi)存有效地址比喻成抽屜號。鑰匙是被放在某固定編號的抽屜里,如果知道了抽屜號,就找到了鑰匙,進而打開保險柜。
1.直接尋址。指令中直接給出操作數(shù)的有效地址,這種尋址方式為直接尋址方式。直接尋址相當于你已知道放保險柜鑰匙的抽屜號,只要打開那個抽屜,便可以找到鑰匙了。
2.寄存器間接尋址。關于寄存器間接尋址方式是尋址方式中比較復雜的部分。復雜在出現(xiàn)了一個中間環(huán)節(jié)。而且只有四個特定的寄存器才允許充當這個中間環(huán)節(jié)。寄存器存放的不是操作數(shù)本身,而是該操作數(shù)在內(nèi)存中的有效地址。實際上,寄存器里的內(nèi)容對應操作數(shù)的有效地址。我們可以這樣理解:有一個盒子相當于寄存器,盒子中放有鑰匙的抽屜號(操作數(shù)的有效地址)。你若取鑰匙,先要打開盒子,知道抽屜號,才能取到鑰匙。
3.基址/變址尋址?;?變址尋址將規(guī)定的基址/變址寄存器的內(nèi)容加上給出的位移量,得到操作數(shù)的有效地址。這里我們可以比喻為:有一個盒子中寫有一個數(shù)字abcd,并且知道要找的鑰匙所在的抽屜號是盒中的數(shù)字與固定的數(shù)值100之和,也就是說,鑰匙在(abcd+100)號抽屜中。
4.基址-變址尋址?;?變址尋址將規(guī)定的基址寄存器的內(nèi)容、變址寄存器的內(nèi)容以及給出的位移量三者之和作為操作數(shù)的有效地址。這里我們可以比喻為:有兩個盒子,每個盒子中各寫有一個數(shù)字abcd和edfg,并且知道要找的鑰匙所在的抽屜號是兩個盒中的數(shù)字與固定的數(shù)值100三者之和,也就是說,鑰匙在(abcd+edfg+100)號抽屜中。這樣的比喻能降低這一知識點的理解難度。
三、半導體存儲器的比喻
半導體存儲器是用來存放程序和數(shù)據(jù)等信息,只有理解存儲器的構造和工作原理,才能正確地使用存儲器。書中介紹的存儲器構造不好理解,我們可把存儲器比作抽屜,每個抽屜有8個小格子,每個小格子中存放的內(nèi)容只能為0或1,存儲器中的每個小抽屜就是一個存放數(shù)據(jù)的地方,我們稱之為“單元”。每個抽屜都有一個編號,這個編號就相當于存儲器單元地址,若往某個編號的抽屜中放內(nèi)容,就相當于向存儲器指定單元寫數(shù)據(jù),若從某個編號的抽屜中取內(nèi)容,就相當于從存儲器指定單元讀數(shù)據(jù)。這樣學生就很快理解了存儲器的構造和工作原理。
四、總線位寬、工作頻率、總線帶寬的比喻
在講到總線位寬、工作頻率、總線帶寬概念時,將總線比喻成高速公路,于是就能得到如下對應關系:
總線位寬、工作頻率、總線帶寬三者的關系是:總線帶寬取決于總線位寬和總線頻率,總線位寬越寬,工作頻率越高,則總線帶寬越大。顯然,車流量取決于車道數(shù)和車速,車道數(shù)越多,車速越快,車流量就越大。做了這種比喻,對總線的這三個性能指標及其關系的掌握就變得容易多了。
五、中斷系統(tǒng)的比喻
中斷是微機原理教學中一個十分重要的概念,中斷系統(tǒng)不容易理解,過程難想象。什么是中斷呢?在計算機執(zhí)行程序的過程中,由于出現(xiàn)某個特殊情況,使得中止現(xiàn)行程序,而轉(zhuǎn)去執(zhí)行處理這一特殊事件的處理程序,處理完畢之后再回到原來程序的中斷點繼續(xù)向下執(zhí)行,這個過程就是中斷。我們可舉下面實例幫助理解中斷及中斷處理過程。假如你正在看書,電話鈴響了,這時你放下手中的筆,并在書中做標記,然后去接電話。通話完畢,再繼續(xù)看書,中斷系統(tǒng)與實例的對應關系如圖1所示。電話鈴響稱為“中斷請求”,暫??磿ソ与娫捊凶鳌爸袛囗憫保鰳擞浗凶鳌氨Wo斷點”,接電話的過程就是“中斷處理”。這一比喻接近學生實際,使學生們興趣盎然,理解深刻。
六、中斷向量和中斷向量表的比喻
8086/8088微機系統(tǒng)中設了256個中斷,每個中斷對應一個中斷類型碼,CPU響應某一個類型的中斷時,轉(zhuǎn)去執(zhí)行相應的中斷服務程序。在教材中給出:中斷向量是指中斷服務程序的入口地址;中斷向量表是指將所有中斷服務程序的入口地址按一定規(guī)律存放在一個表中,把這個表稱為中斷向量表。顯然,此概念抽象,不容易理解,如果我們將中斷向量表比喻成書中目錄,目錄中的章節(jié)比喻成中斷向量號,章節(jié)對應的頁碼即為中斷向量。這種比喻可避免同學們死記硬背。
七、8259A工作原理的比喻
8259A的工作原理為:若有多個外部中斷請求信號向8259A發(fā)中斷請求,8259A內(nèi)部的OCW決定這些請求是否被屏蔽,若未屏蔽,將IRR中代表對應請求信號的位置1,以表示有中斷請求信號,并同時向CPU發(fā)中斷請求,若CPU此時正在執(zhí)行一條指令,因此,CPU不會立即響應,而當CPU執(zhí)行完一條指令后,給8259A發(fā)一個信號,表示可響應中斷,當8259A芯片收到此信號后,在IRR中挑選優(yōu)先級最高的中斷,并將該中斷類型號送入CPU,CPU轉(zhuǎn)去執(zhí)行此類型號的中斷服務程序,執(zhí)行完再轉(zhuǎn)去次高級中斷請求。上述過程可用一個簡單的比喻來幫助理解。CPU可比喻為一個公司的總經(jīng)理,而8259A芯片可比喻為總經(jīng)理的秘書。[3]現(xiàn)在很多人想求見總經(jīng)理(相當于有多個中斷請求),每個想見經(jīng)理的人先由秘書接待,并把名片交給秘書,秘書看看名片,將經(jīng)理不想見的人直接回絕,其余的人按級別排序,并轉(zhuǎn)告經(jīng)理有人求見,若此時經(jīng)理正在打電話,先不見客,當經(jīng)理打完電話,通知秘書可見客,這時秘書就會挑選出一個級別最高的,把他的名片交給經(jīng)理,于是經(jīng)理求見此人。這一形象化的比喻,使同學們印象深刻,記憶牢固。
以上比喻是通過日常收集積累及分析總結(jié)而得,若有不妥之處,敬請指教。總之,在微機原理與接口教學過程中運用恰當?shù)谋扔鳎梢允钩橄蟮母拍钚蜗蠡?,使復雜的知識簡單化,使深奧的通俗化,使枯燥的生動化,使人易于理解,記憶深刻。不僅如此,比喻還能提高學生的興趣,啟發(fā)學生的思維,培養(yǎng)和激發(fā)學生的想象力和創(chuàng)造力。類似比喻還有不少,關鍵是我們在教學過程中要善于發(fā)現(xiàn),善于積累。
參考文獻:
[1]張?zhí)m紅,陸廣平,周云龍.“微機原理與接口技術”課程教學的探索與實踐[J].電氣電子教學學報,2008,30(5):93-95.
[2]楊素行,等.微型計算機系統(tǒng)原理及應用[M].北京:清華大學出版社,2009.
[3]褚向前,朱武.比喻法、類比法在《微機原理》教學中的應用[J].中國科技信息,2007,(8):188-189.
基金項目:天津市普通高等學校本科教學質(zhì)量與教學改革研究計劃項目。endprint
摘要:微機原理與接口是一門較難學習的課程,作者嘗試將比喻法引入教學中,不僅可以幫助學生理解基本概念,牢固掌握所學知識,而且可以提高學生的學習積極性,達到了有效教學的目的。
關鍵詞:比喻法;尋址方式;存儲器
中圖分類號:G712 文獻標志碼:A 文章編號:1674-9324(2014)03-0083-03
“微機原理與接口”課程是一門涉及計算機硬件與軟件技術的綜合性課程。其內(nèi)容包括CPU工作原理及匯編語言程序設計、存儲器工作原理及其擴展設計、接口電路工作原理及其應用設計三大部分。[1]課程中的一些基本概念多,內(nèi)容抽象、枯燥、難于理解,難于接受,師生們普遍反映,微機原理與接口是一門難教難學的課程。筆者在多年來的教學實踐中發(fā)現(xiàn),講解時運用適當?shù)谋扔髂馨殉橄蟮臇|西形象化、具體化,枯燥的教學內(nèi)容變得生動,淺顯易懂,使學生易于理解記憶,能使學生牢固掌握所學知識。從而提高了學生的學習積極性,達到較好的教學效果。
一、存儲器20位物理地址的比喻
存儲器20位物理地址既是教學的重點,又是難點,20位物理地址=段基址左移四位+偏移地址,[2]僅按書面講授該知識點,學生普遍不理解。如果把20位物理地址比喻成3位教室號(如305),段基址比喻成樓層3,偏移地址比喻成房間序號05,則3位教室號305=樓層左移兩位300+房間序號05。這一比喻可把20位物理地址構成形象化、具體化,同學們感到淺顯易懂。
二、尋址方式的比喻
匯編語言有關指令尋址方式的講解部分,是一個難點,很多初學者對操作數(shù)的尋址方式很不理解,甚至是很難理解。尋址方式就是尋找指令中某一具體操作數(shù)的方法。操作數(shù)尋址方式很多,除了基本的立即尋址、寄存器尋址、直接尋址、寄存器間接尋址外,還有基址尋址、變址尋址等。在教學中發(fā)現(xiàn),立即尋址和寄存器尋址學生容易理解,而對操作數(shù)在存儲器中的幾種尋址不能掌握其實質(zhì)。授課中重點對直接尋址、寄存器間接尋址、基址尋址、變址尋址、基址-變址尋址運用比喻法講授來幫助理解。這幾種尋址方式的共同特點是尋找的操作數(shù)在內(nèi)存中,根據(jù)指令中給出內(nèi)存有效地址的方式不同對應不同的尋址方式。我們把尋找的操作數(shù)比喻成保險柜的鑰匙,把有編號的抽屜比喻成內(nèi)存,內(nèi)存有效地址比喻成抽屜號。鑰匙是被放在某固定編號的抽屜里,如果知道了抽屜號,就找到了鑰匙,進而打開保險柜。
1.直接尋址。指令中直接給出操作數(shù)的有效地址,這種尋址方式為直接尋址方式。直接尋址相當于你已知道放保險柜鑰匙的抽屜號,只要打開那個抽屜,便可以找到鑰匙了。
2.寄存器間接尋址。關于寄存器間接尋址方式是尋址方式中比較復雜的部分。復雜在出現(xiàn)了一個中間環(huán)節(jié)。而且只有四個特定的寄存器才允許充當這個中間環(huán)節(jié)。寄存器存放的不是操作數(shù)本身,而是該操作數(shù)在內(nèi)存中的有效地址。實際上,寄存器里的內(nèi)容對應操作數(shù)的有效地址。我們可以這樣理解:有一個盒子相當于寄存器,盒子中放有鑰匙的抽屜號(操作數(shù)的有效地址)。你若取鑰匙,先要打開盒子,知道抽屜號,才能取到鑰匙。
3.基址/變址尋址?;?變址尋址將規(guī)定的基址/變址寄存器的內(nèi)容加上給出的位移量,得到操作數(shù)的有效地址。這里我們可以比喻為:有一個盒子中寫有一個數(shù)字abcd,并且知道要找的鑰匙所在的抽屜號是盒中的數(shù)字與固定的數(shù)值100之和,也就是說,鑰匙在(abcd+100)號抽屜中。
4.基址-變址尋址。基址-變址尋址將規(guī)定的基址寄存器的內(nèi)容、變址寄存器的內(nèi)容以及給出的位移量三者之和作為操作數(shù)的有效地址。這里我們可以比喻為:有兩個盒子,每個盒子中各寫有一個數(shù)字abcd和edfg,并且知道要找的鑰匙所在的抽屜號是兩個盒中的數(shù)字與固定的數(shù)值100三者之和,也就是說,鑰匙在(abcd+edfg+100)號抽屜中。這樣的比喻能降低這一知識點的理解難度。
三、半導體存儲器的比喻
半導體存儲器是用來存放程序和數(shù)據(jù)等信息,只有理解存儲器的構造和工作原理,才能正確地使用存儲器。書中介紹的存儲器構造不好理解,我們可把存儲器比作抽屜,每個抽屜有8個小格子,每個小格子中存放的內(nèi)容只能為0或1,存儲器中的每個小抽屜就是一個存放數(shù)據(jù)的地方,我們稱之為“單元”。每個抽屜都有一個編號,這個編號就相當于存儲器單元地址,若往某個編號的抽屜中放內(nèi)容,就相當于向存儲器指定單元寫數(shù)據(jù),若從某個編號的抽屜中取內(nèi)容,就相當于從存儲器指定單元讀數(shù)據(jù)。這樣學生就很快理解了存儲器的構造和工作原理。
四、總線位寬、工作頻率、總線帶寬的比喻
在講到總線位寬、工作頻率、總線帶寬概念時,將總線比喻成高速公路,于是就能得到如下對應關系:
總線位寬、工作頻率、總線帶寬三者的關系是:總線帶寬取決于總線位寬和總線頻率,總線位寬越寬,工作頻率越高,則總線帶寬越大。顯然,車流量取決于車道數(shù)和車速,車道數(shù)越多,車速越快,車流量就越大。做了這種比喻,對總線的這三個性能指標及其關系的掌握就變得容易多了。
五、中斷系統(tǒng)的比喻
中斷是微機原理教學中一個十分重要的概念,中斷系統(tǒng)不容易理解,過程難想象。什么是中斷呢?在計算機執(zhí)行程序的過程中,由于出現(xiàn)某個特殊情況,使得中止現(xiàn)行程序,而轉(zhuǎn)去執(zhí)行處理這一特殊事件的處理程序,處理完畢之后再回到原來程序的中斷點繼續(xù)向下執(zhí)行,這個過程就是中斷。我們可舉下面實例幫助理解中斷及中斷處理過程。假如你正在看書,電話鈴響了,這時你放下手中的筆,并在書中做標記,然后去接電話。通話完畢,再繼續(xù)看書,中斷系統(tǒng)與實例的對應關系如圖1所示。電話鈴響稱為“中斷請求”,暫??磿ソ与娫捊凶鳌爸袛囗憫保鰳擞浗凶鳌氨Wo斷點”,接電話的過程就是“中斷處理”。這一比喻接近學生實際,使學生們興趣盎然,理解深刻。
六、中斷向量和中斷向量表的比喻
8086/8088微機系統(tǒng)中設了256個中斷,每個中斷對應一個中斷類型碼,CPU響應某一個類型的中斷時,轉(zhuǎn)去執(zhí)行相應的中斷服務程序。在教材中給出:中斷向量是指中斷服務程序的入口地址;中斷向量表是指將所有中斷服務程序的入口地址按一定規(guī)律存放在一個表中,把這個表稱為中斷向量表。顯然,此概念抽象,不容易理解,如果我們將中斷向量表比喻成書中目錄,目錄中的章節(jié)比喻成中斷向量號,章節(jié)對應的頁碼即為中斷向量。這種比喻可避免同學們死記硬背。
七、8259A工作原理的比喻
8259A的工作原理為:若有多個外部中斷請求信號向8259A發(fā)中斷請求,8259A內(nèi)部的OCW決定這些請求是否被屏蔽,若未屏蔽,將IRR中代表對應請求信號的位置1,以表示有中斷請求信號,并同時向CPU發(fā)中斷請求,若CPU此時正在執(zhí)行一條指令,因此,CPU不會立即響應,而當CPU執(zhí)行完一條指令后,給8259A發(fā)一個信號,表示可響應中斷,當8259A芯片收到此信號后,在IRR中挑選優(yōu)先級最高的中斷,并將該中斷類型號送入CPU,CPU轉(zhuǎn)去執(zhí)行此類型號的中斷服務程序,執(zhí)行完再轉(zhuǎn)去次高級中斷請求。上述過程可用一個簡單的比喻來幫助理解。CPU可比喻為一個公司的總經(jīng)理,而8259A芯片可比喻為總經(jīng)理的秘書。[3]現(xiàn)在很多人想求見總經(jīng)理(相當于有多個中斷請求),每個想見經(jīng)理的人先由秘書接待,并把名片交給秘書,秘書看看名片,將經(jīng)理不想見的人直接回絕,其余的人按級別排序,并轉(zhuǎn)告經(jīng)理有人求見,若此時經(jīng)理正在打電話,先不見客,當經(jīng)理打完電話,通知秘書可見客,這時秘書就會挑選出一個級別最高的,把他的名片交給經(jīng)理,于是經(jīng)理求見此人。這一形象化的比喻,使同學們印象深刻,記憶牢固。
以上比喻是通過日常收集積累及分析總結(jié)而得,若有不妥之處,敬請指教??傊谖C原理與接口教學過程中運用恰當?shù)谋扔?,可以使抽象的概念形象化,使復雜的知識簡單化,使深奧的通俗化,使枯燥的生動化,使人易于理解,記憶深刻。不僅如此,比喻還能提高學生的興趣,啟發(fā)學生的思維,培養(yǎng)和激發(fā)學生的想象力和創(chuàng)造力。類似比喻還有不少,關鍵是我們在教學過程中要善于發(fā)現(xiàn),善于積累。
參考文獻:
[1]張?zhí)m紅,陸廣平,周云龍.“微機原理與接口技術”課程教學的探索與實踐[J].電氣電子教學學報,2008,30(5):93-95.
[2]楊素行,等.微型計算機系統(tǒng)原理及應用[M].北京:清華大學出版社,2009.
[3]褚向前,朱武.比喻法、類比法在《微機原理》教學中的應用[J].中國科技信息,2007,(8):188-189.
基金項目:天津市普通高等學校本科教學質(zhì)量與教學改革研究計劃項目。endprint