結(jié)合學(xué)生專業(yè)的高級語言程序設(shè)計教學(xué)

周丹

【摘 要】高級語言程序設(shè)計是一門計算機類專業(yè)的基礎(chǔ)課程，本文以軟件工程專業(yè)為例，分析了該專業(yè)后修課程“微型計算機原理與接口技術(shù)”對該專業(yè)學(xué)生學(xué)習(xí)本課程的影響。提出在學(xué)習(xí)高級語言程序設(shè)計時，結(jié)合本專業(yè)特點，設(shè)計一些小型經(jīng)典案例，幫助學(xué)生更深層次的理解該課程，更好的從事各類軟件的設(shè)計、開發(fā)、維護(hù)、管理工作。

【關(guān)鍵詞】高級語言程序設(shè)計；微型計算機原理與接口技術(shù)

【中圖分類號】TP311.5 【文獻(xiàn)標(biāo)識碼】A

【文章編號】2095-3089（2019）13-0017-02

高級程序設(shè)計語言為軟件工程專業(yè)的學(xué)生學(xué)習(xí)本專業(yè)后續(xù)課程提供了解決方法與實踐工具。優(yōu)秀的軟件設(shè)計開發(fā)者非常注重程序效率，而效率往往與計算機硬件知識和算法緊密相關(guān)。因而學(xué)習(xí)高級語言程序設(shè)計時，需設(shè)計一些后修課程的小型經(jīng)典案例，幫助學(xué)生更深層次的學(xué)習(xí)該課程。

一、結(jié)合微機原理與接口的教學(xué)

計算機隨處可見，但對于初學(xué)高級程序設(shè)計語言學(xué)生，并不一定了解計算機是如何工作的，只有學(xué)生理解計算機工作的原理，才能將程序的本質(zhì)看清楚，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)編程的激情。對于高級程序設(shè)計語言的初學(xué)者，往往只是知道如何定義初始化一個變量，但究竟變量是如何存儲數(shù)據(jù)的并不清楚，教師在講解變量的知識時，應(yīng)講解一些存儲器的基本知識。

存儲器是計算機系統(tǒng)中的記憶設(shè)備，用來存放程序和數(shù)據(jù)。對存儲器的要求是容量大、速度快、成本低。為了解決這三方面的矛盾，計算機采用多層次的存儲系統(tǒng)，按存取速度快慢：寄存器> Cache > 內(nèi)存 > 硬盤 > 光盤 > 軟盤?？梢越Y(jié)合微機原理與接口中存儲器知識分析以下案例。

案例1：假設(shè)有數(shù)組A和B，比較下面兩段程序的區(qū)別。

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方法1需要訪問4次內(nèi)存，方法2需要訪問2次內(nèi)存。因為大數(shù)據(jù)放在存儲器中，簡單局部變量放在寄存器中，由于CPU對寄存器的存取速度高于內(nèi)存，所以方法2的效率更高。如果學(xué)生僅僅知道使用變量名來存儲數(shù)據(jù)，但不知道數(shù)據(jù)究竟存儲在哪里，就不能建立變量與存儲位置的映射關(guān)系，進(jìn)而難以編寫高效率的程序。在講解這塊的知識時候，可結(jié)合存儲器的知識進(jìn)行講解。

在學(xué)習(xí)高級語言程序設(shè)計課程中函數(shù)這部分時，教師會介紹函數(shù)能簡化代碼量、方便維護(hù)、流程清晰明了、易于理解。但相應(yīng)的教師也應(yīng)該介紹函數(shù)調(diào)用會帶來額外的開銷。因此，需要指導(dǎo)學(xué)生合理的利用函數(shù)，具體請分析以下案例。

案例2：分析以下案例

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函數(shù)調(diào)用時，需要進(jìn)行參數(shù)壓棧出棧、寄存器保存、指令跳轉(zhuǎn)等。為了更好的幫助學(xué)生理解函數(shù)調(diào)用帶來額外的開銷，可以引入微機原理與接口里面中斷的知識。兩者大體流程相同：現(xiàn)場保護(hù)->執(zhí)行子程序/中斷服務(wù)函數(shù)->恢復(fù)現(xiàn)場。

入口地址：程序是一組指令，第一條指令的地址稱為程序的入口地址。

中斷和斷口地址：一個程序在執(zhí)行的過程中去執(zhí)行另一個程序，稱之為中斷，程序中斷時的下一條指令的地址稱為程序的斷口地址。

保護(hù)現(xiàn)場和恢復(fù)現(xiàn)場：如果主程序中斷時，有些寄存器還存放著中間結(jié)果，而子程序很有可能要占用這些寄存器，那么就要將主程序的中間結(jié)果存入其他地方（比如堆棧），把寄存器“讓給”子程序，這個過程就是保護(hù)現(xiàn)場。待子程序/中斷服務(wù)函數(shù)完畢，再將主程序的中間結(jié)果放回寄存器，這個過程就是恢復(fù)現(xiàn)場。

子程序/中斷調(diào)用過程。當(dāng)主程序轉(zhuǎn)去執(zhí)行子程序/中斷時，首先將斷口地址壓入堆棧保存，然后將子程序的入口地址送入PC。進(jìn)入子程序后首先保護(hù)現(xiàn)場，然后執(zhí)行子程序，子程序執(zhí)行完畢后，恢復(fù)現(xiàn)場，然后將端口地址從棧頂送回PC。

二、小結(jié)

不同專業(yè)的學(xué)生學(xué)習(xí)高級語言程序設(shè)計，會對這門課程有不同程度和方向的應(yīng)用，對于軟件工程專業(yè)同學(xué)而言，想要成為一名優(yōu)秀的軟件設(shè)計開發(fā)者，僅僅掌握語法知識是不夠的，需要掌握硬件知識以及算法設(shè)計技巧。教師授課時，可以采用小型經(jīng)典的案例調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，提高教學(xué)質(zhì)量，取得良好的教學(xué)效果。

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課題項目：本文系南京郵電大學(xué)通達(dá)學(xué)院教學(xué)改革項目“結(jié)合專業(yè)課培養(yǎng)學(xué)生高級語言程序設(shè)計的應(yīng)用能力”（項目號：JG20318028）南京郵電大學(xué)教學(xué)改革項目“獨立學(xué)院基于應(yīng)用型人才培養(yǎng)的程序設(shè)計語言課程教學(xué)改革”（項目號：JG02115JX14）階段性成果。