新形勢下匯編語言的教學研究

陳松

【摘 要】通過對匯編語言的學習，計算機專業的學生可以更好地理解計算機的工作原理，提高程序設計的能力。然而目前計算機實際應用編程中，更多采用計算機高級語言，匯編語言應用較少，學生入門也比較困難，本文根據長期教學實踐，對該門課程的教學工作進行了一些有益的反思與探索。

【關鍵詞】匯編語言；教學研究；實驗設計

中圖分類號：G434 文獻標識碼： A 文章編號： 2095-2457（2018）17-0068-002

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2018.17.033

【Abstract】Through the assembly language learning， computer professional students can better understand the working principle of the computer， improve the ability to program design. However， the practical application of computer programming， using more advanced computer language， assembly language is used less， student entry is difficult， according to the long-term teaching practice， has made some useful exploration and Reflection on the teaching of this course work.

【Key words】Assembly language； Teaching research； Experimental design

0 引言

早期的計算機專業教學中，匯編語言曾經占據著很重要的地位，一直被認為是理解計算機工作原理必不可少的一門工具性語言，在實際應用中也曾經非常流行。然而今非昔比，相對于后來誕生的一系列計算機高級語言而言，匯編語言的缺點也非常明顯，語法細節較多，難以記憶，程序可讀性差，不易調試與維護，可移植性差，開發時間長且效率低，在實際編程中的應用越來越少，更側重于計算機底層硬件的交互，是編寫操作系統核心的工具語言。

然而作為一門面向計算機硬件的語言，匯編語言有其不可替代的作用，仍然應該作為計算機專業學生必修的課程之一。

1 教學指導思想及教學內容調整

對于學生而言，使用匯編語言來編程解決純軟件的問題，往往效率不高，特別是輸入輸出環節較為繁瑣。對于計算機初學者而言，匯編語言的實際應用也偏少，很多時候軟件編程是通過C、C++、VB、JAVA等高級語言來實現的。目前在計算機專業的本科教學中，匯編語言往往不是作為一門單獨課程來教學，而是嵌入到微機原理與接口技術課程中，作為一門工具語言來學習。因此，學習匯編語言的目的不再是熟練運用匯編語言，而是可以更好地理解高級語言的實現，更好地理解計算機底層硬件的工作過程，從而提高對計算機系統的整體認識，提高程序設計開發的能力。

教學指導思想的調整，同時意味著教學內容及教學重難點的調整。目前我校的匯編語言是放在微機原理與接口技術課程中介紹。由于課時有限，匯編語言的課堂教學內容進行了刪減，只介紹尋址方式、與后續程序結構實現有關及與接口編程有關的指令。教學過程中淡化了對復雜問題的編程解決，而側重于介紹規律性的知識；側重于介紹匯編語言順序結構、分支結構、循環結構及子程序結構的實現語句，并與高級語言程序結構進行對比；側重于匯編語言在接口編程中的使用，以突出匯編語言的優勢。對匯編語言與高級語言中輸入輸出環節進行了對比，學生可以理解字符編碼的使用，可以理解高級語言是通過語言自帶函數來處理字符編碼與不同數據類型間的轉化。對于課堂上未介紹到的內容，則鼓勵學生通過MOOC、閱讀參考資料、搜集網絡資源進行自學，并在通過實驗檢驗學生的學習效果。

2 實驗教學設計

實驗環節設計。實驗分為基礎實驗、提高性實驗、硬件實驗。基礎實驗，例如通過DEBUG調試工具認識不同尋址方式的機器代碼，從而學生可以理解什么是立即數，什么是內存操作數。在匯編語言程序設計實驗中，將源程序與反匯編的結果進行對比，如圖1。學生可以認識到指令與偽指令的區別，可以看到可執行文件中沒有偽指令，段名DATA處理為立即數07A6H，變量名STR1處理為數值地址[0000H]。

提高性實驗，可以采用課程設計的方式，分組完成實驗。給定題目，具體實現效果由學生自行決定。課時有限時，也可通過一個綜合實驗考查學生編程能力，如主程序中設計界面，輸入符合要求，調用子程序實現某項功能，輸入不符合要求時，則給出相應提示信息。該實驗難度彈性較大，有的學生自學能力比較強，可以實現輸入字符串密碼，對字符串密碼進行比較，并考慮利用循環結構控制密碼輸入的次數，子程序則實現冒泡排序算法；基礎比較薄弱的學生，則可以實現單個字符的比較，子程序可以實現數據的二進制形式輸出等。教師可以根據學生的學習情況，提出不同要求，有利于學生學習興趣的提升。

硬件實驗的設計，主要結合了接口部分的內容。例如接口擴展實驗，8253實驗，8255實驗等。這些實驗的完成不僅需要學生具備匯編語言的編程基礎，還需要掌握接口芯片的功能，特別是理解軟硬件之間的關聯。

3 教學中遇到的問題及解決方法

DEBUG調試工具使用繁瑣。目前的解決方法，一是使用仿真軟件的集成環境，簡化操作過程。例如Proteus 8.0及以上版本，就可以支持對8086系統的仿真，可以完成匯編程序的編程及調試。二是可以使用Masm for Windows集成實驗環境，同樣也很方便。不過這些方法都是對原有匯編程序編寫、調試、運行環境的仿真和集成，從理解計算機工作原理的角度看，學生仍然應該對DEBUG調試工具有所了解，注意對存儲器內容和地址的理解，可以把多種實驗方法結合起來進行教學。

教材中匯編語言編程存在細節缺失的問題。由于匯編語言在實際工作中使用面越來越小，主要是在操作系統內核及外設的驅動程序中使用，普及率降低，教材中對匯編語言的介紹也偏向于基礎知識、常用指令的介紹，有些細節就被省略了。而在實驗過程中，這些缺失的細節會對結果產生影響。大部分教材中，對DOS系統功能調用介紹的都比較簡單，因此學生在實驗中就出現了一些問題。如編程完成鍵入一個大寫字母，轉化成小寫字母輸出，指令如圖2所示，通過DOS系統功能調用可實現，1號功能輸入單個字符，加上20H完成轉換，最后用2號功能輸出單個字符，運行結果如圖3。有學生對程序進行優化，增加了9號功能輸出字符串，做一個簡單界面，代碼如圖4，但運行結果與期望不符，無論輸入什么字符，輸出總是為“D”，如圖5。原因何在？通過DEBUG調試發現，執行完9號功能后，系統將AL值改為24H，加上20H后正好是“D”的ASCII碼，如圖6，即9號功能調用會改變AL的值，從而使最終結果發生改變。這一點在教材中未有提及。了解原因后，只需要在9號功能使用的前后注意對AL的保護與恢復，就能使程序達到預期結果。對于出現的類似問題，一般會引導學生通過對程序的調試，找到原因，思考解決問題的方法，授人以魚不如授人以漁。

教學課時緊張。現在原理性的專業課課時進行了壓縮，同時更強調實驗，重在培養學生的動手能力。這樣一來就不可能很深入地介紹匯編語言。學生在實驗過程中不可避免地出現了很多問題。因此學生的學習目標、學習要求就要進行相應的調整。實驗的設計應該由淺入深，具體內容可以分層次完成。例如在子程序的設計與實現中，布置的題目是求N的階乘，將此功能作為一個子程序，在主程序中完成數據的輸入與輸出。最低要求可以實現0～9的階乘計算，中等要求在實現程序基本功能的基礎上，對結果進行分析，提出改進思路，最高要求可以實現0～255的階乘計算。學生可以根據自身情況，選擇不同的完成要求。

4 總結

目前的匯編語言教學應該側重于基礎知識的介紹，同時可以注意與高級語言的對應關系，學生的學習目的是通過對該門語言的學習，了解計算機底層解決問題的思路和方法，理解計算機的工作原理，掌握對接口的編程方法等。同時，也應為感興趣及學有余力的學生留有余地，有條件地因材施教。

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