比喻法在“微机原理与接口”课程教学中的应用.docVIP

比喻法在“微机原理与接口”课程教学中的应用 　　摘要：微机原理与接口是一门较难学习的课程，作者尝试将比喻法引入教学中，不仅可以帮助学生理解基本概念，牢固掌握所学知识，而且可以提高学生的学习积极性，达到了有效教学的目的。 　　关键词：比喻法；寻址方式；存储器 　　中图分类号：G712 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2014）03-0083-03 　　“微机原理与接口”课程是一门涉及计算机硬件与软件技术的综合性课程。其内容包括CPU工作原理及汇编语言程序设计、存储器工作原理及其扩展设计、接口电路工作原理及其应用设计三大部分。[1]课程中的一些基本概念多，内容抽象、枯燥、难于理解，难于接受，师生们普遍反映，微机原理与接口是一门难教难学的课程。笔者在多年来的教学实践中发现，讲解时运用适当的比喻能把抽象的东西形象化、具体化，枯燥的教学内容变得生动，浅显易懂，使学生易于理解记忆，能使学生牢固掌握所学知识。从而提高了学生的学习积极性，达到较好的教学效果。 　　一、存储器20位物理地址的比喻 　　存储器20位物理地址既是教学的重点，又是难点，20位物理地址=段基址左移四位+偏移地址，[2]仅按书面讲授该知识点，学生普遍不理解。如果把20位物理地址比喻成3位教室号（如305），段基址比喻成楼层3，偏移地址比喻成房间序号05，则3位教室号305=楼层左移两位300+房间序号05。这一比喻可把20位物理地址构成形象化、具体化，同学们感到浅显易懂。 　　二、寻址方式的比喻 　　汇编语言有关指令寻址方式的讲解部分，是一个难点，很多初学者对操作数的寻址方式很不理解，甚至是很难理解。寻址方式就是寻找指令中某一具体操作数的方法。操作数寻址方式很多，除了基本的立即寻址、寄存器寻址、直接寻址、寄存器间接寻址外，还有基址寻址、变址寻址等。在教学中发现，立即寻址和寄存器寻址学生容易理解，而对操作数在存储器中的几种寻址不能掌握其实质。授课中重点对直接寻址、寄存器间接寻址、基址寻址、变址寻址、基址-变址寻址运用比喻法讲授来帮助理解。这几种寻址方式的共同特点是寻找的操作数在内存中，根据指令中给出内存有效地址的方式不同对应不同的寻址方式。我们把寻找的操作数比喻成保险柜的钥匙，把有编号的抽屉比喻成内存，内存有效地址比喻成抽屉号。钥匙是被放在某固定编号的抽屉里，如果知道了抽屉号，就找到了钥匙，进而打开保险柜。 　　1.直接寻址。指令中直接给出操作数的有效地址，这种寻址方式为直接寻址方式。直接寻址相当于你已知道放保险柜钥匙的抽屉号，只要打开那个抽屉，便可以找到钥匙了。 　　2.寄存器间接寻址。关于寄存器间接寻址方式是寻址方式中比较复杂的部分。复杂在出现了一个中间环节。而且只有四个特定的寄存器才允许充当这个中间环节。寄存器存放的不是操作数本身，而是该操作数在内存中的有效地址。实际上，寄存器里的内容对应操作数的有效地址。我们可以这样理解：有一个盒子相当于寄存器，盒子中放有钥匙的抽屉号（操作数的有效地址）。你若取钥匙，先要打开盒子，知道抽屉号，才能取到钥匙。 　　3.基址/变址寻址。基址/变址寻址将规定的基址/变址寄存器的内容加上给出的位移量，得到操作数的有效地址。这里我们可以比喻为：有一个盒子中写有一个数字abcd，并且知道要找的钥匙所在的抽屉号是盒中的数字与固定的数值100之和，也就是说，钥匙在（abcd+100）号抽屉中。 　　4.基址-变址寻址。基址-变址寻址将规定的基址寄存器的内容、变址寄存器的内容以及给出的位移量三者之和作为操作数的有效地址。这里我们可以比喻为：有两个盒子，每个盒子中各写有一个数字abcd和edfg，并且知道要找的钥匙所在的抽屉号是两个盒中的数字与固定的数值100三者之和，也就是说，钥匙在（abcd+edfg+100）号抽屉中。这样的比喻能降低这一知识点的理解难度。 　　三、半导体存储器的比喻 　　半导体存储器是用来存放程序和数据等信息，只有理解存储器的构造和工作原理，才能正确地使用存储器。书中介绍的存储器构造不好理解，我们可把存储器比作抽屉，每个抽屉有8个小格子，每个小格子中存放的内容只能为0或1，存储器中的每个小抽屉就是一个存放数据的地方，我们称之为“单元”。每个抽屉都有一个编号，这个编号就相当于存储器单元地址，若往某个编号的抽屉中放内容，就相当于向存储器指定单元写数据，若从某个编号的抽屉中取内容，就相当于从存储器指定单元读数据。这样学生就很快理解了存储器的构造和工作原理。 　　四、总线位宽、工作频率、总线带宽的比喻 　　在讲到总线位宽、工作频率、总线带宽概念时，将总线比喻成高速公路，于是就能得到如下对应关系： 　　总线位宽、工作频率、总线带宽三者的关系是：总线带宽取决于总线位宽和总线频率，总线位宽越宽，