计算机组成原理实验课程辅助软件的研究与设计

《计算机组成原理实验课程辅助软件的研究与设计》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。

1、计算机组成原理实验课程辅助软件的研究与设计惠丽，张浩宇（黑龙江大学，黑龙江哈尔滨150080）摘要：“计算机组成原理实验”是《计算机组成原理》理论课程的一个重要辅助和补充，在开设实验课程过程中，我们发现实验系统自带的汇编语言指令系统与学生所学的8086汇编语言指令系统不兼容，影响了实验效果，因此课程组教师开发了一款辅助软件，通过该软件对两种汇编语言进行转换，提高了学生的学习效率，取得了较好的效果。关键词：计算机组成原理实验；TH-union+教学实验系统；汇编语言转换器中图分类号：G642.3文献标识码：A：1002-4107（2015）08-0023-02收稿日期：2015-01

2、-13简介：惠丽（1963—），女，河北抚宁人，黑龙江大学计算机科学技术学院院党委书记，副教授，主要从事嵌入式并行计算及计算机系统结构研究。基金项目：2014年黑龙江大学教育教学改革重点项目“计算机硬件系列课程实验教学改革的研究与实践”；2014年黑龙江省新世纪高等教育改革工程项目“计算机硬件系列课程实验教学改革的研究与实践”一、引言《计算机组成原理》是计算机科学与技术专业、软件工程专业的专业骨干课程，该课程围绕着构成计算机的五大部件全面详细的阐述了计算机的组成和各部件的工作原理，并引申出各部件的设计实现方法。为了能够让学生对《计算机组成原理》这门课程有一个感性的理解，我院于200

3、9年购置了由清华大学计算机学院研制开发的TH-union+教学实验系统，将其应用于《计算机组成原理》实验课程。TH-union+教学实验系统本身就是一台简单的计算机，该实验系统不仅能够支持传统的硬件实验，而且创造性的在实验系统中增加了汇编语言指令系统，使得很多传统硬件实验在连接了硬件电路之后，不再使用手动开关向存储器输入指令和数据的方式验证电路的正确性，而是改用通过输入汇编语言程序对电路的正确性进行验证，大大提高了工作效率，也能够更好的促进学生对理论知识的消化和理解。因此在实验课程的设置中，全体实验大致可以分成两个部分，第一部分是结合TH-union+教学实验系统现有的汇编语言编写

4、简单的应用程序，以达到熟悉掌握实验系统各部分硬件的目的。第二部分是在第一部分的基础上由学生利用VHDL语言设计一个8位的CPU，并利用实验系统的汇编语言进行编程，以验证CPU设计的正确性。在整个实验教学过程中，利用实验系统的汇编语言编程是实验的一个重要环节，但在教学过程中，我们发现，由于学生初次接触该实验系统，对它的汇编语言指令不熟悉，常常和已经学过的8086汇编语言指令混淆，导致利用实验系统的汇编语言编程的能力不足，对后续实验有一定的影响，因此我们课程组全体教师就有了设计一个汇编语言转换器的想法。二、对TH-union+教学实验系统的改进TH-union+教学实验系统是一个优秀的

5、《计算机组成原理》课程实验教学平台，它最初的受益者是清华大学计算机学院的学生，而我们黑龙江大学计算机学院软件学院的学生与清华大学计算机学院的学生相比，动手能力、综合技能还存在一定的差距，正是由于我院学生的这些差距，使我们必须对TH-union+教学实验系统进行改进。TH-union+教学实验系统上有一个汇编语言，它和我们学过的8086汇编语言没有任何关系。也就是说同学们要做计算机组成原理实验就要再学一次汇编语言。这个汇编语言一共有48条指令，只有4种寻址方式，有16个寄存器，……，一切都变了。因此我们必须用一个方法使学生快速学会新的汇编语言，并利用它进行程序设计。TH-union+

6、教学实验系统的设计者为了使实验系统更接近真实的计算机在指令系统中设计了与输入输出操作有关的指令，使得程序在设计过程中可以进行输入输出操作。但是遗憾的是，学生在学习8086汇编语言时，所有的输入输出操作都是由DOS系统功能调用函数实现，没有涉及到真正的底层硬件输入输出操作，现在在实验系统上首次自己编写输入输出函数，对学生具有一定的挑战性，这是实验系统的第二点需要改进的地方。三、解决方法基于以上两点，课程组全体教师决定自行开发一款辅助软件，用来实现实验系统的汇编语言程序与8086汇编语言程序相互转换，进而指导辅助学生快速掌握TH-union+教学实验系统的汇编语言和相关知识。本辅助软件

7、是利用y和your。my的功能是把TH-union+教学实验系统的汇编语言程序转换成8086汇编语言程序。your的功能是把8086汇编语言程序转换成TH-union+教学实验系统的汇编语言程序。由于指令格式的原因，实验系统的汇编语言指令操作数的寻址方式全部隐藏在操作码中，也就是说在指令译码的时候，当指令译码器分析出指令功能的同时，也知道了指令中各操作数的寻址方式。这就使得实验系统无论在指令数量还是在寻址方式方面都比8086汇编语言指令系统简单，我们把实验系统的汇编语