EMU8086軟件在微機原理及接口技術(shù)教學中的應用

蔡文霞，史源平，孫宏強

（石家莊學院 物理與電氣信息工程學院，河北 石家莊 050035）

EMU8086軟件在微機原理及接口技術(shù)教學中的應用

蔡文霞，史源平，孫宏強

（石家莊學院 物理與電氣信息工程學院，河北 石家莊 050035）

尋址方式的理論教學在微機原理及接口技術(shù)課程的教學過程中起著重要的作用，它是連接硬件和軟件的紐帶.在尋址方式的理論教學中通過EMU8086軟件隨堂演示各種尋址方式，即能激發(fā)學生的學習興趣，又能讓學生對寄存器、存儲器、8086指令系統(tǒng)等產(chǎn)生感性認識，真正將軟件和硬件結(jié)合.

EMU8086；尋址方式；理論教學；場景演示

0 引言

微機原理及接口技術(shù)課程是電氣、通信、電子等工科專業(yè)必修的1門專業(yè)基礎(chǔ)課程，該課程對學生建立微型計算機系統(tǒng)的整體概念和使學生獲得應用微機系統(tǒng)軟硬件開發(fā)能力等方面具有重要的作用，但同時該課程也是師生公認的“既難教又難學”的課程[1].在該課程的理論教學過程中，由于尋址方式涉及到微處理器內(nèi)部的寄存器和存儲器的存儲方式、微型計算機的工作原理、指令系統(tǒng)等內(nèi)容，涉及到的內(nèi)容既有軟件知識又有硬件知識，學生很難理解和掌握.為了使學生能夠更好地理解微型計算機各部分的關(guān)系及工作原理，同時提高學生的程序設(shè)計能力，在尋址方式部分的理論教學過程中引入了EMU8086場景演示教學，在課堂上通過EMU8086軟件隨堂演示各種尋址方式，即能激發(fā)學生的學習興趣，又能讓學生對寄存器、存儲器、8086指令系統(tǒng)等產(chǎn)生感性認識，真正將軟件和硬件結(jié)合.

1 EMU8086軟件簡介

EMU8086-Assembler and Microprocessor Emulator是一個可在Windows環(huán)境下運行的8086CPU匯編仿真軟件[2].它集成了文本編輯器、編譯器、反編譯器、調(diào)試器、虛擬設(shè)備和驅(qū)動器為一體，并具有可視化的工作環(huán)境，在調(diào)試器中單步或連續(xù)執(zhí)行程序，在程序執(zhí)行中動態(tài)觀察各個寄存器、標記位及存儲器中的變化情況.還提供了諸如交通燈、步進電機等一些虛擬外設(shè)，是學習Intel 8086微處理器的工作原理及進行匯編語言程序設(shè)計較為理想的工具.

2 EMU8086在尋址方式理論教學中的應用

微機系統(tǒng)是由軟件和硬件構(gòu)成的1個復雜有機的整體，要想很好地理解和掌握這個有機的整體，就得理解和掌握微處理器系統(tǒng)中的尋址方式.所謂尋址方式，就是指尋找指令及操作數(shù)地址的方式.指令一般由表示操作數(shù)性質(zhì)的操作碼和表示操作對象的操作數(shù)兩部分構(gòu)成.Intel86系列微處理器中介紹了6種基本尋址方式：立即尋址、寄存器尋址、直接尋址、寄存器間接尋址、變址尋址和基址加變址尋址.以下通過幾個典型的授課案例來說明如何將EMU8086場景教學融合在尋址方式的理論教學中[3].

2.1 利用EMU8086場景教學講解立即尋址方式及其教學效果

立即尋址方式是指將所要尋找的操作數(shù)直接放在指令中，它緊跟在指令操作碼的后面，與操作碼一起放在代碼段區(qū)域中[4].下面以指令“MOV AX，3000H”為例，該指令是1條具有立即尋址方式的8086指令，該指令執(zhí)行后會將立即數(shù)3000H傳送到寄存器AX中.

在立即尋址方式的理論講解中涉及到8086CPU內(nèi)部的CS，IP，AX等寄存器，以及操作數(shù)在存儲器中的存儲位置.如果只是單純的理論講解，非常抽象，無論怎樣解釋仍有學生不理解代碼段在什么位置，操作數(shù)放在代碼段什么位置等等抽象問題.針對這些問題，如果在講解完立即尋址方式的功能后，利用EMU8086場景演示，如圖1所示，在“MOV AX，3000H”指令執(zhí)行前，由CS寄存器的內(nèi)容為0700H及IP寄存器的內(nèi)容為0100H可知，目前指令在代碼段存放的物理地址為：07100H，在07100H-07102H代碼段的3個字節(jié)中存放著：B8 00 30，即為指令 “MOV AX，3000H”匯編后的機器指令，B8為指令的操作碼，00 30為操作數(shù)3000H，操作數(shù)緊跟在操作碼的后面存放在代碼段，指令執(zhí)行前AX寄存器的內(nèi)容為“0000H”.指令執(zhí)行后，AX寄存器的內(nèi)容為“3000H”，如圖2所示.這樣的場景演示使學生能夠直觀形象地理解代碼段所在位置，以及立即尋址方式中操作數(shù)所在存儲位置，從而理解立即尋址方式的功能[5].

圖1 立即尋址方式指令執(zhí)行前存儲器和寄存器的狀態(tài)

圖2 立即尋址方式指令執(zhí)行后AX寄存器的狀態(tài)

2.2 利用EMU8086場景教學講解寄存器間接尋址方式及其教學效果

寄存器間接尋址方式是指操作數(shù)一般存放在存儲器的堆棧段（SS）或數(shù)據(jù)段（DS）區(qū)域中，操作數(shù)的偏移地址（EA）在指令指明的寄存器中（BP，SI，DI，BX）[1].

1）場景設(shè)置

執(zhí)行以下程序段講解寄存器間接尋址方式：

在上述程序段中定義了堆棧段stack，代碼段code.

2）利用EMU8086場景演示

如圖3所示，在代碼段code中，機器指令BD 03 00為指令“MOV BP，03H”經(jīng)匯編后生成，立即尋址方式指令執(zhí)行后該指令給寄存器BP賦予新值0003H，在此能夠使學生加深理解和掌握立即尋址方式，體會到立即尋址可以用來給寄存器賦初值[5].

機器指令8B 46 00為指令“MOV AX，[BP]”匯編后生成，寄存器間接尋址方式，8B 46機器指令指出采用寄存器BP存儲操作數(shù)的偏移地址（EA）0003H，操作數(shù)存放在堆棧段中，指令完成將操作數(shù)傳送到寄存器AX中[3].由由圖3可知操作數(shù)所在的堆棧段段基址SS寄存器內(nèi)容為0710H，偏移地址BP寄存器內(nèi)容為0003H，由圖4可知，堆棧段0710∶0003H連續(xù)兩個存儲單元中存放的數(shù)據(jù)為34 12，可見通過寄存器BP存放操作數(shù)的偏移地址0003H，在堆棧段中找到了指令中要傳送的操作數(shù)1234H.

如圖3所示指令“MOV AX，[BP]”執(zhí)行前寄存器AX內(nèi)容為0000H，指令執(zhí)行后如圖5所示，寄存器AX內(nèi)容更換為1234H.

以上的場景演示過程[2]能夠激發(fā)學生的學習興趣，更重要的是在演示過程中能夠使學生帶著問題一步一步去思考問題，求解問題，直觀形象地觀察到結(jié)果，更加深刻地理解各種尋址方式，能夠?qū)⑽C系統(tǒng)中的軟件和硬件有機地結(jié)合在一起，使學生初步建立起微機系統(tǒng)的整體概念[4].

圖3 寄存器間接尋址方式指令執(zhí)行前代碼段和寄存器的狀態(tài)

圖4 堆棧段中存放的操作數(shù)

圖5 寄存器間接尋址方式指令執(zhí)行后AX寄存器內(nèi)容

3 結(jié)束語

多年的教學實踐經(jīng)驗表明，在微機原理及接口技術(shù)理論教學中，不能只是單純地講解理論知識，在其中穿插EMU8086演示場景，能給學生帶來最直觀的回答和解釋，從而激發(fā)學生的學習興趣，提高學生的學習主動性，進一步培養(yǎng)學生提出問題、分析問題、解決問題的實踐能力.

[1]劉娟，黃忠.《微機原理與接口技術(shù)》教學現(xiàn)狀與改進[J].安慶師范學院學報，2014，20（1）：129-131.

[2]李艷芳，唐云.EMU8086和Debug在《微機原理》課程教學中的應用[J].湖南科技學院學報[J]，2013，34（8）：41-43.

[3]王志軍，楊延軍，王道憲.微機原理實驗課程內(nèi)容的層次化設(shè)計[J].實驗室研究與探索，2012，31（1）：105-107.

[4]徐惠民.微機原理與接口技術(shù)[M].北京：高等教育出版社，2009.

[5]溫陽東，鮑遠慧，林勇.微機原理及應用課程中8255A的教學方法探討[J].計算機時代，2013，（7）：69-71.

（責任編輯 鈕效鹍）

Application of EMU8086 in the Teaching of Microcomputer Theory and Interface Technology

CAI Wen-xia，SHI Yuan-ping，SUN Hong-qiang
（School of Physics&Electrical Information Engineering，Shijiazhuang University，Shijiazhuang，Hebei 050035，China）

The theory teaching of dressing mode in the course of the microcomputer principle and interface technology plays an important role，which connects the hardware and the software.In the theory teaching of addressing mode，the addressing mode scene demonstration through the EMU8086 software inclass can stimulate students’interest in learning，and make them gain perceptual knowledge of the registers，the storage，and the 8086 instruction system，realizing the combination of software and hardware.

EMU8086；addressing mode；theory teaching；scene demonstration

TP36

A

1673-1972（2015）03-0009-04

2014-01-20

石家莊學院校級教學改革研究資助項目（JGXM-201422A）

蔡文霞（1979-），女，河北藁城人，講師，主要從事電子、嵌入式系統(tǒng)開發(fā)研究.