比喻法在“微機(jī)原理與接口”課程教學(xué)中的應(yīng)用

耿麗清，鄭桐，胡山

摘要：微機(jī)原理與接口是一門較難學(xué)習(xí)的課程，作者嘗試將比喻法引入教學(xué)中，不僅可以幫助學(xué)生理解基本概念，牢固掌握所學(xué)知識(shí)，而且可以提高學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，達(dá)到了有效教學(xué)的目的。

關(guān)鍵詞：比喻法；尋址方式；存儲(chǔ)器

中圖分類號(hào)：G712 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1674-9324（2014）03-0083-03

“微機(jī)原理與接口”課程是一門涉及計(jì)算機(jī)硬件與軟件技術(shù)的綜合性課程。其內(nèi)容包括CPU工作原理及匯編語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)、存儲(chǔ)器工作原理及其擴(kuò)展設(shè)計(jì)、接口電路工作原理及其應(yīng)用設(shè)計(jì)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(jī)原理與接口是一門難教難學(xué)的課程。筆者在多年來(lái)的教學(xué)實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)，講解時(shí)運(yùn)用適當(dāng)?shù)谋扔髂馨殉橄蟮臇|西形象化、具體化，枯燥的教學(xué)內(nèi)容變得生動(dòng)，淺顯易懂，使學(xué)生易于理解記憶，能使學(xué)生牢固掌握所學(xué)知識(shí)。從而提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，達(dá)到較好的教學(xué)效果。

一、存儲(chǔ)器20位物理地址的比喻

存儲(chǔ)器20位物理地址既是教學(xué)的重點(diǎn)，又是難點(diǎn)，20位物理地址=段基址左移四位+偏移地址，[2]僅按書(shū)面講授該知識(shí)點(diǎn)，學(xué)生普遍不理解。如果把20位物理地址比喻成3位教室號(hào)（如305），段基址比喻成樓層3，偏移地址比喻成房間序號(hào)05，則3位教室號(hào)305=樓層左移兩位300+房間序號(hào)05。這一比喻可把20位物理地址構(gòu)成形象化、具體化，同學(xué)們感到淺顯易懂。

二、尋址方式的比喻

匯編語(yǔ)言有關(guān)指令尋址方式的講解部分，是一個(gè)難點(diǎn)，很多初學(xué)者對(duì)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(xué)中發(fā)現(xiàn)，立即尋址和寄存器尋址學(xué)生容易理解，而對(duì)操作數(shù)在存儲(chǔ)器中的幾種尋址不能掌握其實(shí)質(zhì)。授課中重點(diǎn)對(duì)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(yùn)用比喻法講授來(lái)幫助理解。這幾種尋址方式的共同特點(diǎn)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(duì)應(yīng)不同的尋址方式。我們把尋找的操作數(shù)比喻成保險(xiǎn)柜的鑰匙，把有編號(hào)的抽屜比喻成內(nèi)存，內(nèi)存有效地址比喻成抽屜號(hào)。鑰匙是被放在某固定編號(hào)的抽屜里，如果知道了抽屜號(hào)，就找到了鑰匙，進(jìn)而打開(kāi)保險(xiǎn)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(dāng)于你已知道放保險(xiǎn)柜鑰匙的抽屜號(hào)，只要打開(kāi)那個(gè)抽屜，便可以找到鑰匙了。

2.寄存器間接尋址。關(guān)于寄存器間接尋址方式是尋址方式中比較復(fù)雜的部分。復(fù)雜在出現(xiàn)了一個(gè)中間環(huán)節(jié)。而且只有四個(gè)特定的寄存器才允許充當(dāng)這個(gè)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(shí)際上，寄存器里的內(nèi)容對(duì)應(yīng)操作數(shù)的有效地址。我們可以這樣理解：有一個(gè)盒子相當(dāng)于寄存器，盒子中放有鑰匙的抽屜號(hào)（操作數(shù)的有效地址）。你若取鑰匙，先要打開(kāi)盒子，知道抽屜號(hào)，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(gè)盒子中寫有一個(gè)數(shù)字abcd，并且知道要找的鑰匙所在的抽屜號(hào)是盒中的數(shù)字與固定的數(shù)值100之和，也就是說(shuō)，鑰匙在（abcd+100）號(hào)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(gè)盒子，每個(gè)盒子中各寫有一個(gè)數(shù)字abcd和edfg，并且知道要找的鑰匙所在的抽屜號(hào)是兩個(gè)盒中的數(shù)字與固定的數(shù)值100三者之和，也就是說(shuō)，鑰匙在（abcd+edfg+100）號(hào)抽屜中。這樣的比喻能降低這一知識(shí)點(diǎn)的理解難度。

三、半導(dǎo)體存儲(chǔ)器的比喻

半導(dǎo)體存儲(chǔ)器是用來(lái)存放程序和數(shù)據(jù)等信息，只有理解存儲(chǔ)器的構(gòu)造和工作原理，才能正確地使用存儲(chǔ)器。書(shū)中介紹的存儲(chǔ)器構(gòu)造不好理解，我們可把存儲(chǔ)器比作抽屜，每個(gè)抽屜有8個(gè)小格子，每個(gè)小格子中存放的內(nèi)容只能為0或1，存儲(chǔ)器中的每個(gè)小抽屜就是一個(gè)存放數(shù)據(jù)的地方，我們稱之為“單元”。每個(gè)抽屜都有一個(gè)編號(hào)，這個(gè)編號(hào)就相當(dāng)于存儲(chǔ)器單元地址，若往某個(gè)編號(hào)的抽屜中放內(nèi)容，就相當(dāng)于向存儲(chǔ)器指定單元寫數(shù)據(jù)，若從某個(gè)編號(hào)的抽屜中取內(nèi)容，就相當(dāng)于從存儲(chǔ)器指定單元讀數(shù)據(jù)。這樣學(xué)生就很快理解了存儲(chǔ)器的構(gòu)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(shí)，將總線比喻成高速公路，于是就能得到如下對(duì)應(yīng)關(guān)系：

總線位寬、工作頻率、總線帶寬三者的關(guān)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(duì)總線的這三個(gè)性能指標(biāo)及其關(guān)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(jī)原理教學(xué)中一個(gè)十分重要的概念，中斷系統(tǒng)不容易理解，過(guò)程難想象。什么是中斷呢？在計(jì)算機(jī)執(zhí)行程序的過(guò)程中，由于出現(xiàn)某個(gè)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(lái)程序的中斷點(diǎn)繼續(xù)向下執(zhí)行，這個(gè)過(guò)程就是中斷。我們可舉下面實(shí)例幫助理解中斷及中斷處理過(guò)程。假如你正在看書(shū)，電話鈴響了，這時(shí)你放下手中的筆，并在書(shū)中做標(biāo)記，然后去接電話。通話完畢，再繼續(xù)看書(shū)，中斷系統(tǒng)與實(shí)例的對(duì)應(yīng)關(guān)系如圖1所示。電話鈴響稱為“中斷請(qǐng)求”，暫?？磿?shū)去接電話叫作“中斷響應(yīng)”，做標(biāo)記叫作“保護(hù)斷點(diǎn)”，接電話的過(guò)程就是“中斷處理”。這一比喻接近學(xué)生實(shí)際，使學(xué)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(jī)系統(tǒng)中設(shè)了256個(gè)中斷，每個(gè)中斷對(duì)應(yīng)一個(gè)中斷類型碼，CPU響應(yīng)某一個(gè)類型的中斷時(shí)，轉(zhuǎn)去執(zhí)行相應(yīng)的中斷服務(wù)程序。在教材中給出：中斷向量是指中斷服務(wù)程序的入口地址；中斷向量表是指將所有中斷服務(wù)程序的入口地址按一定規(guī)律存放在一個(gè)表中，把這個(gè)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(shū)中目錄，目錄中的章節(jié)比喻成中斷向量號(hào)，章節(jié)對(duì)應(yīng)的頁(yè)碼即為中斷向量。這種比喻可避免同學(xué)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(gè)外部中斷請(qǐng)求信號(hào)向8259A發(fā)中斷請(qǐng)求，8259A內(nèi)部的OCW決定這些請(qǐng)求是否被屏蔽，若未屏蔽，將IRR中代表對(duì)應(yīng)請(qǐng)求信號(hào)的位置1，以表示有中斷請(qǐng)求信號(hào)，并同時(shí)向CPU發(fā)中斷請(qǐng)求，若CPU此時(shí)正在執(zhí)行一條指令，因此，CPU不會(huì)立即響應(yīng)，而當(dāng)CPU執(zhí)行完一條指令后，給8259A發(fā)一個(gè)信號(hào)，表示可響應(yīng)中斷，當(dāng)8259A芯片收到此信號(hào)后，在IRR中挑選優(yōu)先級(jí)最高的中斷，并將該中斷類型號(hào)送入CPU，CPU轉(zhuǎn)去執(zhí)行此類型號(hào)的中斷服務(wù)程序，執(zhí)行完再轉(zhuǎn)去次高級(jí)中斷請(qǐng)求。上述過(guò)程可用一個(gè)簡(jiǎn)單的比喻來(lái)幫助理解。CPU可比喻為一個(gè)公司的總經(jīng)理，而8259A芯片可比喻為總經(jīng)理的秘書(shū)。[3]現(xiàn)在很多人想求見(jiàn)總經(jīng)理（相當(dāng)于有多個(gè)中斷請(qǐng)求），每個(gè)想見(jiàn)經(jīng)理的人先由秘書(shū)接待，并把名片交給秘書(shū)，秘書(shū)看看名片，將經(jīng)理不想見(jiàn)的人直接回絕，其余的人按級(jí)別排序，并轉(zhuǎn)告經(jīng)理有人求見(jiàn)，若此時(shí)經(jīng)理正在打電話，先不見(jiàn)客，當(dāng)經(jīng)理打完電話，通知秘書(shū)可見(jiàn)客，這時(shí)秘書(shū)就會(huì)挑選出一個(gè)級(jí)別最高的，把他的名片交給經(jīng)理，于是經(jīng)理求見(jiàn)此人。這一形象化的比喻，使同學(xué)們印象深刻，記憶牢固。

以上比喻是通過(guò)日常收集積累及分析總結(jié)而得，若有不妥之處，敬請(qǐng)指教?？傊谖C(jī)原理與接口教學(xué)過(guò)程中運(yùn)用恰當(dāng)?shù)谋扔?，可以使抽象的概念形象化，使?fù)雜的知識(shí)簡(jiǎn)單化，使深?yuàn)W的通俗化，使枯燥的生動(dòng)化，使人易于理解，記憶深刻。不僅如此，比喻還能提高學(xué)生的興趣，啟發(fā)學(xué)生的思維，培養(yǎng)和激發(fā)學(xué)生的想象力和創(chuàng)造力。類似比喻還有不少，關(guān)鍵是我們?cè)诮虒W(xué)過(guò)程中要善于發(fā)現(xiàn)，善于積累。

參考文獻(xiàn)：

[1]張?zhí)m紅，陸廣平，周云龍.“微機(jī)原理與接口技術(shù)”課程教學(xué)的探索與實(shí)踐[J].電氣電子教學(xué)學(xué)報(bào)，2008，30（5）：93-95.

[2]楊素行，等.微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)原理及應(yīng)用[M].北京：清華大學(xué)出版社，2009.

[3]褚向前，朱武.比喻法、類比法在《微機(jī)原理》教學(xué)中的應(yīng)用[J].中國(guó)科技信息，2007，（8）：188-189.

基金項(xiàng)目：天津市普通高等學(xué)校本科教學(xué)質(zhì)量與教學(xué)改革研究計(jì)劃項(xiàng)目。endprint

摘要：微機(jī)原理與接口是一門較難學(xué)習(xí)的課程，作者嘗試將比喻法引入教學(xué)中，不僅可以幫助學(xué)生理解基本概念，牢固掌握所學(xué)知識(shí)，而且可以提高學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，達(dá)到了有效教學(xué)的目的。

關(guān)鍵詞：比喻法；尋址方式；存儲(chǔ)器

中圖分類號(hào)：G712 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1674-9324（2014）03-0083-03

“微機(jī)原理與接口”課程是一門涉及計(jì)算機(jī)硬件與軟件技術(shù)的綜合性課程。其內(nèi)容包括CPU工作原理及匯編語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)、存儲(chǔ)器工作原理及其擴(kuò)展設(shè)計(jì)、接口電路工作原理及其應(yīng)用設(shè)計(jì)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(jī)原理與接口是一門難教難學(xué)的課程。筆者在多年來(lái)的教學(xué)實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)，講解時(shí)運(yùn)用適當(dāng)?shù)谋扔髂馨殉橄蟮臇|西形象化、具體化，枯燥的教學(xué)內(nèi)容變得生動(dòng)，淺顯易懂，使學(xué)生易于理解記憶，能使學(xué)生牢固掌握所學(xué)知識(shí)。從而提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，達(dá)到較好的教學(xué)效果。

一、存儲(chǔ)器20位物理地址的比喻

存儲(chǔ)器20位物理地址既是教學(xué)的重點(diǎn)，又是難點(diǎn)，20位物理地址=段基址左移四位+偏移地址，[2]僅按書(shū)面講授該知識(shí)點(diǎn)，學(xué)生普遍不理解。如果把20位物理地址比喻成3位教室號(hào)（如305），段基址比喻成樓層3，偏移地址比喻成房間序號(hào)05，則3位教室號(hào)305=樓層左移兩位300+房間序號(hào)05。這一比喻可把20位物理地址構(gòu)成形象化、具體化，同學(xué)們感到淺顯易懂。

二、尋址方式的比喻

匯編語(yǔ)言有關(guān)指令尋址方式的講解部分，是一個(gè)難點(diǎn)，很多初學(xué)者對(duì)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(xué)中發(fā)現(xiàn)，立即尋址和寄存器尋址學(xué)生容易理解，而對(duì)操作數(shù)在存儲(chǔ)器中的幾種尋址不能掌握其實(shí)質(zhì)。授課中重點(diǎn)對(duì)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(yùn)用比喻法講授來(lái)幫助理解。這幾種尋址方式的共同特點(diǎn)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(duì)應(yīng)不同的尋址方式。我們把尋找的操作數(shù)比喻成保險(xiǎn)柜的鑰匙，把有編號(hào)的抽屜比喻成內(nèi)存，內(nèi)存有效地址比喻成抽屜號(hào)。鑰匙是被放在某固定編號(hào)的抽屜里，如果知道了抽屜號(hào)，就找到了鑰匙，進(jìn)而打開(kāi)保險(xiǎn)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(dāng)于你已知道放保險(xiǎn)柜鑰匙的抽屜號(hào)，只要打開(kāi)那個(gè)抽屜，便可以找到鑰匙了。

2.寄存器間接尋址。關(guān)于寄存器間接尋址方式是尋址方式中比較復(fù)雜的部分。復(fù)雜在出現(xiàn)了一個(gè)中間環(huán)節(jié)。而且只有四個(gè)特定的寄存器才允許充當(dāng)這個(gè)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(shí)際上，寄存器里的內(nèi)容對(duì)應(yīng)操作數(shù)的有效地址。我們可以這樣理解：有一個(gè)盒子相當(dāng)于寄存器，盒子中放有鑰匙的抽屜號(hào)（操作數(shù)的有效地址）。你若取鑰匙，先要打開(kāi)盒子，知道抽屜號(hào)，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(gè)盒子中寫有一個(gè)數(shù)字abcd，并且知道要找的鑰匙所在的抽屜號(hào)是盒中的數(shù)字與固定的數(shù)值100之和，也就是說(shuō)，鑰匙在（abcd+100）號(hào)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(gè)盒子，每個(gè)盒子中各寫有一個(gè)數(shù)字abcd和edfg，并且知道要找的鑰匙所在的抽屜號(hào)是兩個(gè)盒中的數(shù)字與固定的數(shù)值100三者之和，也就是說(shuō)，鑰匙在（abcd+edfg+100）號(hào)抽屜中。這樣的比喻能降低這一知識(shí)點(diǎn)的理解難度。

三、半導(dǎo)體存儲(chǔ)器的比喻

半導(dǎo)體存儲(chǔ)器是用來(lái)存放程序和數(shù)據(jù)等信息，只有理解存儲(chǔ)器的構(gòu)造和工作原理，才能正確地使用存儲(chǔ)器。書(shū)中介紹的存儲(chǔ)器構(gòu)造不好理解，我們可把存儲(chǔ)器比作抽屜，每個(gè)抽屜有8個(gè)小格子，每個(gè)小格子中存放的內(nèi)容只能為0或1，存儲(chǔ)器中的每個(gè)小抽屜就是一個(gè)存放數(shù)據(jù)的地方，我們稱之為“單元”。每個(gè)抽屜都有一個(gè)編號(hào)，這個(gè)編號(hào)就相當(dāng)于存儲(chǔ)器單元地址，若往某個(gè)編號(hào)的抽屜中放內(nèi)容，就相當(dāng)于向存儲(chǔ)器指定單元寫數(shù)據(jù)，若從某個(gè)編號(hào)的抽屜中取內(nèi)容，就相當(dāng)于從存儲(chǔ)器指定單元讀數(shù)據(jù)。這樣學(xué)生就很快理解了存儲(chǔ)器的構(gòu)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(shí)，將總線比喻成高速公路，于是就能得到如下對(duì)應(yīng)關(guān)系：

總線位寬、工作頻率、總線帶寬三者的關(guān)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(duì)總線的這三個(gè)性能指標(biāo)及其關(guān)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(jī)原理教學(xué)中一個(gè)十分重要的概念，中斷系統(tǒng)不容易理解，過(guò)程難想象。什么是中斷呢？在計(jì)算機(jī)執(zhí)行程序的過(guò)程中，由于出現(xiàn)某個(gè)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(lái)程序的中斷點(diǎn)繼續(xù)向下執(zhí)行，這個(gè)過(guò)程就是中斷。我們可舉下面實(shí)例幫助理解中斷及中斷處理過(guò)程。假如你正在看書(shū)，電話鈴響了，這時(shí)你放下手中的筆，并在書(shū)中做標(biāo)記，然后去接電話。通話完畢，再繼續(xù)看書(shū)，中斷系統(tǒng)與實(shí)例的對(duì)應(yīng)關(guān)系如圖1所示。電話鈴響稱為“中斷請(qǐng)求”，暫停看書(shū)去接電話叫作“中斷響應(yīng)”，做標(biāo)記叫作“保護(hù)斷點(diǎn)”，接電話的過(guò)程就是“中斷處理”。這一比喻接近學(xué)生實(shí)際，使學(xué)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(jī)系統(tǒng)中設(shè)了256個(gè)中斷，每個(gè)中斷對(duì)應(yīng)一個(gè)中斷類型碼，CPU響應(yīng)某一個(gè)類型的中斷時(shí)，轉(zhuǎn)去執(zhí)行相應(yīng)的中斷服務(wù)程序。在教材中給出：中斷向量是指中斷服務(wù)程序的入口地址；中斷向量表是指將所有中斷服務(wù)程序的入口地址按一定規(guī)律存放在一個(gè)表中，把這個(gè)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(shū)中目錄，目錄中的章節(jié)比喻成中斷向量號(hào)，章節(jié)對(duì)應(yīng)的頁(yè)碼即為中斷向量。這種比喻可避免同學(xué)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(gè)外部中斷請(qǐng)求信號(hào)向8259A發(fā)中斷請(qǐng)求，8259A內(nèi)部的OCW決定這些請(qǐng)求是否被屏蔽，若未屏蔽，將IRR中代表對(duì)應(yīng)請(qǐng)求信號(hào)的位置1，以表示有中斷請(qǐng)求信號(hào)，并同時(shí)向CPU發(fā)中斷請(qǐng)求，若CPU此時(shí)正在執(zhí)行一條指令，因此，CPU不會(huì)立即響應(yīng)，而當(dāng)CPU執(zhí)行完一條指令后，給8259A發(fā)一個(gè)信號(hào)，表示可響應(yīng)中斷，當(dāng)8259A芯片收到此信號(hào)后，在IRR中挑選優(yōu)先級(jí)最高的中斷，并將該中斷類型號(hào)送入CPU，CPU轉(zhuǎn)去執(zhí)行此類型號(hào)的中斷服務(wù)程序，執(zhí)行完再轉(zhuǎn)去次高級(jí)中斷請(qǐng)求。上述過(guò)程可用一個(gè)簡(jiǎn)單的比喻來(lái)幫助理解。CPU可比喻為一個(gè)公司的總經(jīng)理，而8259A芯片可比喻為總經(jīng)理的秘書(shū)。[3]現(xiàn)在很多人想求見(jiàn)總經(jīng)理（相當(dāng)于有多個(gè)中斷請(qǐng)求），每個(gè)想見(jiàn)經(jīng)理的人先由秘書(shū)接待，并把名片交給秘書(shū)，秘書(shū)看看名片，將經(jīng)理不想見(jiàn)的人直接回絕，其余的人按級(jí)別排序，并轉(zhuǎn)告經(jīng)理有人求見(jiàn)，若此時(shí)經(jīng)理正在打電話，先不見(jiàn)客，當(dāng)經(jīng)理打完電話，通知秘書(shū)可見(jiàn)客，這時(shí)秘書(shū)就會(huì)挑選出一個(gè)級(jí)別最高的，把他的名片交給經(jīng)理，于是經(jīng)理求見(jiàn)此人。這一形象化的比喻，使同學(xué)們印象深刻，記憶牢固。

以上比喻是通過(guò)日常收集積累及分析總結(jié)而得，若有不妥之處，敬請(qǐng)指教?？傊?，在微機(jī)原理與接口教學(xué)過(guò)程中運(yùn)用恰當(dāng)?shù)谋扔?，可以使抽象的概念形象化，使?fù)雜的知識(shí)簡(jiǎn)單化，使深?yuàn)W的通俗化，使枯燥的生動(dòng)化，使人易于理解，記憶深刻。不僅如此，比喻還能提高學(xué)生的興趣，啟發(fā)學(xué)生的思維，培養(yǎng)和激發(fā)學(xué)生的想象力和創(chuàng)造力。類似比喻還有不少，關(guān)鍵是我們?cè)诮虒W(xué)過(guò)程中要善于發(fā)現(xiàn)，善于積累。

參考文獻(xiàn)：

[1]張?zhí)m紅，陸廣平，周云龍.“微機(jī)原理與接口技術(shù)”課程教學(xué)的探索與實(shí)踐[J].電氣電子教學(xué)學(xué)報(bào)，2008，30（5）：93-95.

[2]楊素行，等.微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)原理及應(yīng)用[M].北京：清華大學(xué)出版社，2009.

[3]褚向前，朱武.比喻法、類比法在《微機(jī)原理》教學(xué)中的應(yīng)用[J].中國(guó)科技信息，2007，（8）：188-189.

基金項(xiàng)目：天津市普通高等學(xué)校本科教學(xué)質(zhì)量與教學(xué)改革研究計(jì)劃項(xiàng)目。endprint

摘要：微機(jī)原理與接口是一門較難學(xué)習(xí)的課程，作者嘗試將比喻法引入教學(xué)中，不僅可以幫助學(xué)生理解基本概念，牢固掌握所學(xué)知識(shí)，而且可以提高學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，達(dá)到了有效教學(xué)的目的。

關(guān)鍵詞：比喻法；尋址方式；存儲(chǔ)器

中圖分類號(hào)：G712 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1674-9324（2014）03-0083-03

“微機(jī)原理與接口”課程是一門涉及計(jì)算機(jī)硬件與軟件技術(shù)的綜合性課程。其內(nèi)容包括CPU工作原理及匯編語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)、存儲(chǔ)器工作原理及其擴(kuò)展設(shè)計(jì)、接口電路工作原理及其應(yīng)用設(shè)計(jì)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(jī)原理與接口是一門難教難學(xué)的課程。筆者在多年來(lái)的教學(xué)實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)，講解時(shí)運(yùn)用適當(dāng)?shù)谋扔髂馨殉橄蟮臇|西形象化、具體化，枯燥的教學(xué)內(nèi)容變得生動(dòng)，淺顯易懂，使學(xué)生易于理解記憶，能使學(xué)生牢固掌握所學(xué)知識(shí)。從而提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，達(dá)到較好的教學(xué)效果。

一、存儲(chǔ)器20位物理地址的比喻

存儲(chǔ)器20位物理地址既是教學(xué)的重點(diǎn)，又是難點(diǎn)，20位物理地址=段基址左移四位+偏移地址，[2]僅按書(shū)面講授該知識(shí)點(diǎn)，學(xué)生普遍不理解。如果把20位物理地址比喻成3位教室號(hào)（如305），段基址比喻成樓層3，偏移地址比喻成房間序號(hào)05，則3位教室號(hào)305=樓層左移兩位300+房間序號(hào)05。這一比喻可把20位物理地址構(gòu)成形象化、具體化，同學(xué)們感到淺顯易懂。

二、尋址方式的比喻

匯編語(yǔ)言有關(guān)指令尋址方式的講解部分，是一個(gè)難點(diǎn)，很多初學(xué)者對(duì)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(xué)中發(fā)現(xiàn)，立即尋址和寄存器尋址學(xué)生容易理解，而對(duì)操作數(shù)在存儲(chǔ)器中的幾種尋址不能掌握其實(shí)質(zhì)。授課中重點(diǎn)對(duì)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(yùn)用比喻法講授來(lái)幫助理解。這幾種尋址方式的共同特點(diǎn)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(duì)應(yīng)不同的尋址方式。我們把尋找的操作數(shù)比喻成保險(xiǎn)柜的鑰匙，把有編號(hào)的抽屜比喻成內(nèi)存，內(nèi)存有效地址比喻成抽屜號(hào)。鑰匙是被放在某固定編號(hào)的抽屜里，如果知道了抽屜號(hào)，就找到了鑰匙，進(jìn)而打開(kāi)保險(xiǎn)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(dāng)于你已知道放保險(xiǎn)柜鑰匙的抽屜號(hào)，只要打開(kāi)那個(gè)抽屜，便可以找到鑰匙了。

2.寄存器間接尋址。關(guān)于寄存器間接尋址方式是尋址方式中比較復(fù)雜的部分。復(fù)雜在出現(xiàn)了一個(gè)中間環(huán)節(jié)。而且只有四個(gè)特定的寄存器才允許充當(dāng)這個(gè)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(shí)際上，寄存器里的內(nèi)容對(duì)應(yīng)操作數(shù)的有效地址。我們可以這樣理解：有一個(gè)盒子相當(dāng)于寄存器，盒子中放有鑰匙的抽屜號(hào)（操作數(shù)的有效地址）。你若取鑰匙，先要打開(kāi)盒子，知道抽屜號(hào)，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(gè)盒子中寫有一個(gè)數(shù)字abcd，并且知道要找的鑰匙所在的抽屜號(hào)是盒中的數(shù)字與固定的數(shù)值100之和，也就是說(shuō)，鑰匙在（abcd+100）號(hào)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(gè)盒子，每個(gè)盒子中各寫有一個(gè)數(shù)字abcd和edfg，并且知道要找的鑰匙所在的抽屜號(hào)是兩個(gè)盒中的數(shù)字與固定的數(shù)值100三者之和，也就是說(shuō)，鑰匙在（abcd+edfg+100）號(hào)抽屜中。這樣的比喻能降低這一知識(shí)點(diǎn)的理解難度。

三、半導(dǎo)體存儲(chǔ)器的比喻

半導(dǎo)體存儲(chǔ)器是用來(lái)存放程序和數(shù)據(jù)等信息，只有理解存儲(chǔ)器的構(gòu)造和工作原理，才能正確地使用存儲(chǔ)器。書(shū)中介紹的存儲(chǔ)器構(gòu)造不好理解，我們可把存儲(chǔ)器比作抽屜，每個(gè)抽屜有8個(gè)小格子，每個(gè)小格子中存放的內(nèi)容只能為0或1，存儲(chǔ)器中的每個(gè)小抽屜就是一個(gè)存放數(shù)據(jù)的地方，我們稱之為“單元”。每個(gè)抽屜都有一個(gè)編號(hào)，這個(gè)編號(hào)就相當(dāng)于存儲(chǔ)器單元地址，若往某個(gè)編號(hào)的抽屜中放內(nèi)容，就相當(dāng)于向存儲(chǔ)器指定單元寫數(shù)據(jù)，若從某個(gè)編號(hào)的抽屜中取內(nèi)容，就相當(dāng)于從存儲(chǔ)器指定單元讀數(shù)據(jù)。這樣學(xué)生就很快理解了存儲(chǔ)器的構(gòu)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(shí)，將總線比喻成高速公路，于是就能得到如下對(duì)應(yīng)關(guān)系：

總線位寬、工作頻率、總線帶寬三者的關(guān)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(duì)總線的這三個(gè)性能指標(biāo)及其關(guān)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(jī)原理教學(xué)中一個(gè)十分重要的概念，中斷系統(tǒng)不容易理解，過(guò)程難想象。什么是中斷呢？在計(jì)算機(jī)執(zhí)行程序的過(guò)程中，由于出現(xiàn)某個(gè)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(lái)程序的中斷點(diǎn)繼續(xù)向下執(zhí)行，這個(gè)過(guò)程就是中斷。我們可舉下面實(shí)例幫助理解中斷及中斷處理過(guò)程。假如你正在看書(shū)，電話鈴響了，這時(shí)你放下手中的筆，并在書(shū)中做標(biāo)記，然后去接電話。通話完畢，再繼續(xù)看書(shū)，中斷系統(tǒng)與實(shí)例的對(duì)應(yīng)關(guān)系如圖1所示。電話鈴響稱為“中斷請(qǐng)求”，暫?？磿?shū)去接電話叫作“中斷響應(yīng)”，做標(biāo)記叫作“保護(hù)斷點(diǎn)”，接電話的過(guò)程就是“中斷處理”。這一比喻接近學(xué)生實(shí)際，使學(xué)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(jī)系統(tǒng)中設(shè)了256個(gè)中斷，每個(gè)中斷對(duì)應(yīng)一個(gè)中斷類型碼，CPU響應(yīng)某一個(gè)類型的中斷時(shí)，轉(zhuǎn)去執(zhí)行相應(yīng)的中斷服務(wù)程序。在教材中給出：中斷向量是指中斷服務(wù)程序的入口地址；中斷向量表是指將所有中斷服務(wù)程序的入口地址按一定規(guī)律存放在一個(gè)表中，把這個(gè)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(shū)中目錄，目錄中的章節(jié)比喻成中斷向量號(hào)，章節(jié)對(duì)應(yīng)的頁(yè)碼即為中斷向量。這種比喻可避免同學(xué)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(gè)外部中斷請(qǐng)求信號(hào)向8259A發(fā)中斷請(qǐng)求，8259A內(nèi)部的OCW決定這些請(qǐng)求是否被屏蔽，若未屏蔽，將IRR中代表對(duì)應(yīng)請(qǐng)求信號(hào)的位置1，以表示有中斷請(qǐng)求信號(hào)，并同時(shí)向CPU發(fā)中斷請(qǐng)求，若CPU此時(shí)正在執(zhí)行一條指令，因此，CPU不會(huì)立即響應(yīng)，而當(dāng)CPU執(zhí)行完一條指令后，給8259A發(fā)一個(gè)信號(hào)，表示可響應(yīng)中斷，當(dāng)8259A芯片收到此信號(hào)后，在IRR中挑選優(yōu)先級(jí)最高的中斷，并將該中斷類型號(hào)送入CPU，CPU轉(zhuǎn)去執(zhí)行此類型號(hào)的中斷服務(wù)程序，執(zhí)行完再轉(zhuǎn)去次高級(jí)中斷請(qǐng)求。上述過(guò)程可用一個(gè)簡(jiǎn)單的比喻來(lái)幫助理解。CPU可比喻為一個(gè)公司的總經(jīng)理，而8259A芯片可比喻為總經(jīng)理的秘書(shū)。[3]現(xiàn)在很多人想求見(jiàn)總經(jīng)理（相當(dāng)于有多個(gè)中斷請(qǐng)求），每個(gè)想見(jiàn)經(jīng)理的人先由秘書(shū)接待，并把名片交給秘書(shū)，秘書(shū)看看名片，將經(jīng)理不想見(jiàn)的人直接回絕，其余的人按級(jí)別排序，并轉(zhuǎn)告經(jīng)理有人求見(jiàn)，若此時(shí)經(jīng)理正在打電話，先不見(jiàn)客，當(dāng)經(jīng)理打完電話，通知秘書(shū)可見(jiàn)客，這時(shí)秘書(shū)就會(huì)挑選出一個(gè)級(jí)別最高的，把他的名片交給經(jīng)理，于是經(jīng)理求見(jiàn)此人。這一形象化的比喻，使同學(xué)們印象深刻，記憶牢固。

以上比喻是通過(guò)日常收集積累及分析總結(jié)而得，若有不妥之處，敬請(qǐng)指教?？傊谖C(jī)原理與接口教學(xué)過(guò)程中運(yùn)用恰當(dāng)?shù)谋扔?，可以使抽象的概念形象化，使?fù)雜的知識(shí)簡(jiǎn)單化，使深?yuàn)W的通俗化，使枯燥的生動(dòng)化，使人易于理解，記憶深刻。不僅如此，比喻還能提高學(xué)生的興趣，啟發(fā)學(xué)生的思維，培養(yǎng)和激發(fā)學(xué)生的想象力和創(chuàng)造力。類似比喻還有不少，關(guān)鍵是我們?cè)诮虒W(xué)過(guò)程中要善于發(fā)現(xiàn)，善于積累。

參考文獻(xiàn)：

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[2]楊素行，等.微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)原理及應(yīng)用[M].北京：清華大學(xué)出版社，2009.

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基金項(xiàng)目：天津市普通高等學(xué)校本科教學(xué)質(zhì)量與教學(xué)改革研究計(jì)劃項(xiàng)目。endprint