一种高职本科软件综合实训设计探索..docVIP

一种高职本科软件综合实训设计探索 摘要：本文介绍了高职本科专业软件综合实训的一种方案并给出了具体的实施办法。本文的设计思想和实现方法是软件综合实训中理论与实际结合且不失高职综合实训基本要求的有意义的尝试。br　　关键词br本文来自：计算机毕业网 ：教学改革；软件综合实训；虚拟机br　　　　　　 br　　1存在的问题及原因br　　br　　为了提高高职学生的实践能力开设的实验、课程设计、实训等实践性课程比例在总学时的40%以上。这些实践性课程无疑为学习实用技术，提高学生实践动手能力起到了关键的作用，如何能把一些理论性强的课程讲到“必需、够用”是高职院校探讨较多的问题。比如，因实验条件有限或认为够用而将操作系统、编译原理、数字电路和组成原理等课程以讲述为主，就很难开展有效的实践活动，学生很难构想出完整的软件或硬件系统。br　　虚拟机技术无疑是计算机系统本身所涉及的核心技术的最好的抽象和实现，通过软件模拟硬件，能帮助高职本科学生理解整个计算机系统是如何工作的，不仅能讲出这些理论课的“必需、够用”部分，而且还能通过实践训练提高学生的抽象能力和编程能力。br　　br　　2解决方案br　　br　　将虚拟机的设计和开发作为软件综合实训，需要详细制定虚拟机的规范。该规范由硬件规范和汇编语言规范等内容组成。规范的制定决定了虚拟机的设计规模，这可以根据学生的平均能力水平而定，以下给出了一种参考规范。br　　2.1虚拟机规范br　　2.1.1硬件规范br　　指令集的设计：主要考虑主流的计算机系统都是基于寄存器结构的Intel x86系列指令集的子集。指令集格式见图1。使用不同的mov指令的不同名字是为了实现时的方便。Op指令的Fn位置指明不同的运算符，jxx指令中的fn位置指明不同的跳转指令。br　　CPU的设计：CPU采用顺序处理器，类似于IA32的处理器这样设计指令集和CPU的好处是容易与汇编语言与组成原理课程联系到一起。在CPU中设置$AX，$BX，$CX，$DX，$FLAGS，$SP，$BP，$CS，$IP等寄存器的用途与IA32CPU类似。br　　br　　指令的执行：处理一条指令包括很多操作，如何使一条指令能控制CPU中的硬件器件，每种指令执行的动作差异很大，但指令遵循统一的序列，即取指令、解释、执行和PC增值。图2为指令执行的通用过程，虚框表示动作，实框为硬件，联线为其操作。br　　br　　表1对几条指令所做的微操作进行了分析，icode为指令码、ifun为功能码，M数组存储器，PC为指令寄存器，SP为栈顶指针。br　　br　　寄存器之间数据复制指令rrmov的执行过程：取指阶段根据PC寄存器的地址从相应的内存取出指令的第一个字节，将前四位的数据存入icode，后四位存入ifun；解码阶段根据icode代码知道是rrmov指令，根据rrmov指令格式从内存中继续读取要在哪个寄存器之间进行数据移动，也能确定该指令的长度后能确定PC寄存器要增加多少；在执行阶段完成寄存器间的数据移动和PC增值。br　　RAM的设计：从概念上来说存储器是一个很大的字节数组，一个可执行的虚拟机程序被加载到内存之后，引入不可用的$TOP、$SSF、$DSF三个标记寄存器将数据区和代码区区分开来。见图3。br　　br　　2.1.2汇编语言设计规范br　　一个汇编语言文件内容由语句序列组成，一条语句由一个指令、伪指令或注释组成。一条语句为一行。汇编语言中的指令与指令集的指令一一对应。br　　指令格式为：指令≡操作码 [操作数[，操作数]]br　　伪指令由几个特殊的单词组成，函数的开始和结束由.PB和.PE标记，.PB后面标有函数名；标号由.PL标记，后面有标号；由.GW声明全局变量，由 .PW声明局部变量，.GW.PW后面为标识符也可能有初值，标识符为字母开头的字母数组组合的字符串，变量需要提前声明；程序中可以有多个函数但程序是由main 函数开始执行的。注释是由‘#’符号开头的一行。br　　为了设计的简单，该汇编语言只支持四字节的整数。br　　图4为使用该规范编写的计算1+2+…+100的程序。br　　.PB main br　　#1+2+…+100=?br　　imov 0，$AXbr　　imov 1，$BXbr　　.PL LOOPbr　　cmp 101，$BXbr　　je ENDbr　　add $AX，$BXbr　　add 1，$BXbr　　.jmp LOOPbr　　.PL ENDbr　　retbr　　.PEbr　　图4 汇编语言范例br　　2.1.3虚拟机可执行文件br　　经编译后的汇编文件生成的指令代码和数据应保存在特定格式的文件中，供虚拟机在启动时加载。该文件由指定了全局数据位置、每个函数的局部数据位置和每