“匯編語言程序設計”課程的教學內容與實踐方法的探討

馬力妮　趙　剛　夏紅科

文章編號：1672-5913(2009)10-0106-02

摘要：“匯編語言程序設計”課程是計算機及相關專業的專業基礎課，多年來隨著計算機硬件和軟件的發展，匯編語言從DOS匯編、80X86匯編到Win32匯編經歷了較大的變化。在教學過程中如何準確的制定教學計劃、確定教學內容、較好地掌握教學方法是該課程在教學過程中的關鍵問題。本文根據作者長期的教學經驗和實踐過程對“匯編語言程序設計”課程的教學內容和實踐方法等方面進行了探討。

關鍵詞：匯編語言；教學內容；實踐方法

中圖分類號：G642

文獻標識碼：B

1引言

“匯編語言程序設計”課程是高等院校計算機及相關專業必修的一門課程，尤其是對計算機專業來說，它是一門靠近機器的語言課程，該語言在時間和空間上具有較高的執行效率，對于訓練學生加深對操縱硬件的方法的理解、掌握系統底層程序設計技術、程序調試技術以及程序的代碼分析都有著不可替代的作用。目前，大多數“匯編語言程序設計”的教學內容主要是在實模式下的16位/32位匯編指令和程序設計方法，然而，當前保護模式下的Win32匯編得到了廣泛的應用，因此，應當合理的調整教學內容，使本門課程更適應當前的應用環境。同時，案例教學是當前教學法研究的主要探討的問題，如何將復雜的教學內容案例化，是解決在教學過程中匯編語言復雜難學問題的關鍵。

2匯編語言教學內容的分析

2.1匯編語言的應用情況

匯編語言是與機器語言一一對應的語言，因此，是培養學生了解和直接使用計算機硬件資源的語言，多年來匯編語言一直是學習和理解其他高級語言的基礎，在教學過程中也是計算機組成原理、微機原理與接口技術、操作系統、接口與通信技術和計算機控制技術等課程的前導課程，在計算機與相關學科課程設置中起著承上啟下的作用。

在實際應用中匯編語言也是有廣泛的應用需求，例如：與硬件有關的嵌入式系統的底層設計、操作系統的核心部分設計、實時控制系統的軟件設計、接口電路的初始化程序，外部設備的底層驅動程序以及復雜算法的優化等，匯編語言具有執行速度快占用內存空間小的特點。值得說明的是匯編語言可移植性差，不同的應用環境采用的匯編語言也不同，但基本原理是相同的，匯編語法規則和指令格式基本相同，因此，目前大部分高校在匯編語言程序設計課程的內容設置上仍以80X86的實模式為教學的主要內容。

隨著計算機技術的發展，微機的操作系統由在DOS系統變為Windows系統，在Windows系統下的匯編有較大的變化，Win32匯編的應用領域也非常廣泛，例如：在Windows下的系統分析、代碼優化、系統漏洞和病毒分析等，通過逆向工程技術可以還原大型軟件系統底層邏輯以及頂層架構，通過反匯編的代碼可以加深對Windows底層理解，對高級語言的系統調試通過反匯編解決底層bug的能力，匯編語言仍然是不可替代的。因此，為了能夠適應當前計算機應用環境，匯編語言程序設計的教學內容有必然要引入Win32匯編。

2.280X86的三種工作模式

Windows操作系統是一個多任務的操作系統，可以同時處理多個程序。該系統微處理器有3種工作模式：實模式、保護模式和虛擬86模式，目前匯編語言程序設計課程主要介紹在實模式下的匯編程序設計，32位指令也是在實模式下，因此在實模式下的80X86處理器就相當于一個快速的8086處理器。保護模式是80386以上處理器的主要工作模式。在此方式下，可以尋址4GB的地址空間，同時，保護模式提供了先進的多任務、內存分頁管理和優先級保護等機制。虛擬86模式可以在保護模式的多任務條件下進行16位與32位任務的切換，支持內存分頁管理和優先級，內存的尋址方式和8086相同，可以尋址1 MB的空間。由此可知這三種工作模式具有一定的聯系。

三種工作模式的存儲結構存在較大差異，實模式是80386以上處理器工作的基礎，真正能發揮Win32作用的是保護模式，保護模式是當前個人計算機的主要工作模式，因此，匯編語言程序設計課程的內容應在原來的實模式下的匯編增加保護模式的Win32匯編，但是Win32匯編結構具有一定的難度，可以根據學生的掌握情況適當增減其內容。

3實模式32位匯編與保護模式的Win32匯編的主要區別

3.1程序架構的區別

實模式匯編程序是將程序分成若干個段，如：數據段、代碼段、堆棧段、附加段等段的內存模式，每個段的最大存儲空間為64K，段與段之間可以重疊、部分重疊、鄰接和分離。Win32程序是運行在保護模式下的，Windows操作系統把每一個Win32應用程序放到分開的虛擬地址空間中去運行，Win32程序只有一種內存模式，即FLAT模式，沒有64K的段大小限制，所有的Win32的應用程序運行在一個連續、平坦的4GB空間中。由于Win32的匯編程序不用和段寄存器打交道，可以用任意的段寄存器尋址任意的地址空間，因此，保護模式的Win32匯編比實模式32位匯編在程序架構上更簡捷方便。

3.2輸入/輸出的方法

在實模式匯編程序是通過BIOS和DOS中斷完成輸入/輸出操作的，而保護模式的Win32匯編的輸入/輸出操作是調用Windows的API函數，一般要包括三個關鍵的動態連接庫：Kernel32.dll(系統服務功能)、Gdi32.dll(圖形設備接口)、User32.dll(用戶接口服務)，從而提供了Win32 API 的核心技術。這樣使得程序員可以像使用高級語言調用庫函數一樣方便的使用API函數，完成很多功能。但是，雖然 Windows提供了大量的API函數，需要使用者深入的了解和掌握消息、句柄、窗口和API函數的使用方法，這部分內容實際上是“Windows程序設計”課程的主要內容，如果“Windows程序設計”課程安排在“匯編語言程序設計”課程之前，那么，保護模式的Win32匯編將更容易理解。

4匯編語言案例教學方法的思路

案例教學法是教師利用與教學內容密切相關的實際案例來解決教學中的存在的問題。通過對匯編語言程序設計課程的分析，本門課程主要存在的問題是：授課學時少教學內容多，教學內容復雜，尤其是增加了Win32匯編，因此，教學方法的改革是非常必要的。

4.1課堂教學內容和方法的改革

課程內容的設置主要完成如下部分，基礎部分：微型計算機的CPU結構，存儲器的組織方式，80X86的三種工作模式；80X86的尋址方式；以16位指令為基礎，結合80386以上的32位指令，指令的重點在常用指令(包括32位指令)，應徹底改變面面俱到的大量指令的堆砌。程序設計部分：該部分應該側重于匯編程序的特點，切忌用高級語言的思路講匯編語言，要注意突出匯編語言的是底層語言的特點。輸入輸出部分：應包括3部分，DOS、BIOS和Win32的接口程序的應用，匯編的底層概念主要體現在輸入輸出中斷服務程序的設計和調用，雖然微機目前是Windows操作系統，DOS、BIOS的調用仍然有重要的意義和應用價值，如果只介紹Win32的接口程序，就失去了匯編語言的底層的意義。應用部分：主要是C/C++與匯編語言的混合編程和Win32匯編的程序設計，該部分內容應考慮實際應用的案例使學生充分體會匯編的魅力。

4.2實踐環節的建設

將最新的技術體現在實踐教學中，在教學過程中注重實踐能力和創新能力的培養，需要我們重視對實驗實踐環節的建設。

在實踐教學過程中我們編寫了具有一定應用價值的實驗案例指導書，任課教師將科研成果移植到教學實驗中，實驗案例包括：語法案例、經典案例和綜合案例等。將教學內容通過實驗案例在課堂上和實驗中講給學生，將復雜的教學內容實例化，讓學生真切的體會到匯編的實用價值。在實驗過程中采用Win32的編譯系統：RadASM + MASM32，調試工具為Code View，該系統使用調試方便，為后續的繼續學習和使用打下基礎。

5結束語

匯編語言程序設計課程是計算機及相關專業基礎課程，匯編語言具有的應用價值是高級語言不可相比的，在教學過程中教學內容的合理安排、案例的設計、實驗方法與實驗工具的確定是課程改革的關鍵，案例教學模式是提高學生對課程的理解能力、動手能力和創新能力最好的教學模式。

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