基于EMU8086 的微机原理教学实践探索

朱飒爽　王成　陈娟

摘要：从微机原理课程特点及教学现状出发，分析传统教学方式的弊端。探讨了EMU8086在微机原理课程线上线下混合式教学模式中的应用，以8086的数据寻址方式的教学为例，介绍了EMU8086仿真软件的特点和功能，分析了8086数据寻址方式在该课程中的重要性。通过实际案例介绍如何使用 EMU8086 进行8086数据寻址方式的教学。实践表明，在混合式教学模式下，通过使用 EMU8086辅助教学，学生可以更直观地理解8086处理器的工作原理和数据寻址方式，能够有效提高学生对微机原理的理解和实际操作能力。

关键词：EMU8086；微机原理；教学应用；8086数据寻址方式

中图分类号：TP3 文献标识码：A

文章编号：1009-3044（2024）13-0174-03 开放科学（资源服务）标识码（OSID） ：

0 引言

微机原理是工科院校电子及自动化类相关专业的核心课程，具有理论性强、概念抽象、知识点多等特点。内容一般涉及微处理器的内部结构、指令系统、存储器和输入输出系统等方面，是一门高度综合性的课程。不仅能够培养学生的微机应用及软、硬件设计应用能力，同时也是学生后续进行编程设计与软硬件开发的基础。因此，这门课程教学质量的好坏直接关系到学生的专业素质与技能。在实际教学中，学生普遍反映课程难度大，概念抽象，难以理解。而传统教学方法往往注重理论知识的传授，以教师为中心的单向传授，学生缺乏主动参与和互动的机会，会导致学生的学习积极性不高，对课程内容缺乏兴趣。

为提高微机原理课程教学效果，目前笔者所在学校微机原理课程在采用线上线下混合式教学模式的同时，通过改进教学方法、丰富教学形式、融入信息化工具等多种方式提升课程教学效果。针对微机原理课程的特点，在教学过程中，以混合式教学模式为载体，针对不同章节的知识要点，有效借助EMU8086和PROTEUS仿真工具，采用演示法、练习法、实验法、任务驱动法等教学方法，合理进行教学设计，可以极大提高教学效果。本文以8086数据寻址方式教学为例，借助EMU8086仿真工具，通过“课前线上预习+课中线下讲授演示+课后实操”的形式组织教学，既能激发学生的学习兴趣，又能让学生对寄存器、存储器、指令系统等产生感性认识，还能提高学生的动手实践能力，加深对微机原理知识的理解和掌握[1-2]。

1 EMU8086 仿真软件简介

EMU8086是一个8086微处理器的模拟器，它可以在PC上模拟8086微处理器的运行环境。其提供了直观的用户界面，用户可以通过图形化的方式查看和编辑8086微处理器的寄存器、内存、堆栈等信息。支持8086汇编语言的编译，用户可以在软件中编写、编译和运行8086汇编代码。强大的调试功能，包括单步执行、断点设置、寄存器查看、内存查看等，方便用户调试和排除程序中的错误[3-4]。功能强大、易于使用，可以为用户提供方便快捷的开发和调试环境，适合8086微处理器的学习、开发和测试工作。

2 8086数据寻址方式在微机原理课程中的重要性

8086数据寻址方式一般是继微机基础知识和内部结构知识的后续内容，是微机原理课程由浅入深的关键节点，起着承上启下的重要作用[5]。8086是X86 架构的先驱，其寻址方式是计算机底层操作的基础，是8086汇编语言编程的核心概念。通过学习8086数据寻址方式，学生可以深入了解计算机如何通过地址访问内存中的数据，以及如何进行地址计算和偏移量的处理。对于编写高效的8086汇编代码以及理解程序的执行过程非常重要[6]，了解不同的寻址方式可以帮助学生选择合适的方式来访问和操作数据，提高程序的性能和效率。掌握8086寻址方式能为学生提供一个坚实的基础，有助于理解更高级的计算机体系结构和操作系统的概念。

3 EMU8086在8086数据寻址方式教学中的应用

8086数据寻址方式是微机原理中的重要概念，它涉及内存访问和指令执行的整个过程。8086 微处理器一般分三大类共7种数据寻址方式：立即寻址、寄存器寻址、存储器寻址，其中存储器寻址又分为5种，直接寻址、寄存器间接寻址、寄存器相对寻址、基址加变址寻址和相对基址变址寻址[7]。

EMU8086仿真器可以很好地模拟8086微处理器的运行过程，通过它学生可以更加直观地了解数据寻址的过程和相关指令的执行。在实际教学中，课前笔者通过学习通线上发布学习任务，包括学生课前观看线上短视频了解知识点内容、发布讨论主题、完成预习基础题目、安装EMU8086仿真器并初步熟悉该软件的使用方法。因8086数据寻址方式分类较多，易于混淆，在教学过程中，一定要根据学生的接收能力，由浅入深，由易到难，循序渐进引导学生。笔者在教学中一般以最简单最直观的方式入手，降低学生对难点的恐惧，提高学生学习的信心和兴趣。课中以立即寻址、寄存器寻址、直接寻址这三种寻址方式为例，介绍EMU8086课中的具体教学应用。

3.1 应用于立即寻址方式教学

立即寻址方式中，操作数包含在指令中，它作为指令的一部分，跟在操作码后存放在代码段。在理论教学中，一般以MOV指令为例，除立即数外还会涉及8086的内部寄存器，单纯的理论介绍，过于抽象，学生很难理解。这时借助EMU8086 通过运行相应的指令，可以直观看到寄存器的变化。例如，指令“MOVAX， 1234H”这里的源操作数SRC为立即数，源操作数的寻址方式即为立即寻址方式，完成的操作是把立即数1234H送寄存器AX中[8]。执行前，AX寄存器的内容是0000H，执行后变为1234H，且可直观看到高位12H放在AH中，低位34H放在了AL中，这样学生不仅了解了立即寻址的方式，还通过观察了解了16位立即数在寄存器中的具体存放方式，对了解CPU的内部结构以及工作原理都有帮助。对比指令运行前后寄存器的变化，如图1所示。

3.2 应用于寄存器寻址方式

在寄存器寻址方式下，指令的操作数为CPU的内部寄存器，可以是数据寄存器（8位或16位），也可以是地址指针、变址寄存器或段寄存器。这一寻址方式寄存器的内容即是操作数本身。刚接触时学生经常会和后续学到的寄存器间接寻址混淆，如果只是单纯的理论讲授，学生很难分清两者的区别，但是借助EMU8086结合实际的指令，学生通过观察指令执行前后存储器或寄存器的变化，能够很好地理解寄存器寻址。例如，以下几行指令：

MOV AX，1234H

MOV BX，5678H

MOV BX，AX

这三行指令中，前两行源操作数正好用到前面刚学习的立即寻址方式，通过EMU8086单步执行观察指令运行情况，进一步巩固所学内容。第三行指令中源操作数和目的操作数均为寄存器寻址方式。执行前，AX、BX中内容均为0000H；执行最后一行指令后，AX的内容赋给BX，均为1234H，前一行指令赋给BX 的内容被覆盖，赋值后AX的值不变，如图2所示。

3.3 应用于直接寻址方式教学

存储器寻址是指操作数就在存储器的数据区中，当CPU需要访问某一存储单元时，先确定段地址，根据指令中的偏移量（也成有效地址EA） 形成物理地址，才能进行读或写操作。存储器寻址方式比较明显的特点是指令中一般有“[]”。相对于立即寻址和寄存器寻址方式而言，因其形式多样，学生学起来会更有难度。对于五种存储器寻址方式，最好从直接寻址方式着手，由易到难，层层递进，加上EMU8086的生动演示，学生更容易理解接受，也更能激起学生学习的兴趣。直接寻址是存储器寻址的一种，“[]”内直接用常数给出偏移地址，数据的段地址默认为数据段。因本节学习时，还未开始学习指令，尽量用最简单的指令说明教学意图。例如，指令：MOV AX，[0016H]，指令完成的操作是把DS：0016H和DS：0017H两个内存单元中的内容分别送AL和AH中，执行后，AX的内容为F490H。执行前后寄存器及存储器内容变化如图3 所示。

课中选择立即寻址、寄存器寻址及直接寻址方式进行介绍，正好分属8086数据寻址方式的三类。通过课前线上预习及EMU8086仿真软件认识，课中借助EMU8086以通用传送类指令MOV为载体，由易到难，分别对立即寻址、寄存器寻址和直接寻址方式进行单步运行演示，观察寄存器、存储器的变化，通过指令运行前后的对比，可以使学生对寻址方式有直观的了解和认识。课中的演示教学法由浅入深，层层递进，对比教学很容易使学生掌握基本三类寻址方式。但是，存储器寻址方式相对于其他寻址方式而言更灵活，更复杂，更易混淆，是学生学习的重点和难点。因此课上教学只是“师傅领进门”，而后续对4种存储器寻址方式的掌握就是“修行靠个人”了。那么怎么确保学生可以“修成正果”呢？这个“修”的过程才是真正培养学生举一反三、自主学习以及动手能力的关键。对于存储器寻址方式的寄存器间接寻址、寄存器相对寻址、基址加变址寻址和相对基址变址寻址4种方式的学习，可以采用任务驱动法，通过发布学习任务，驱动学生自主学习和解决实际问题。例如，分别采用直接寻址、寄存器间接寻址、基址加变址及相对基址变址的寻址方式，如何实现将DS：2000H存储单元的内容1234H 发送到DS：3000H 存储单元中。以任务为驱动，借助学习通进行线上讨论，线下通过教师引导、学生实操、课中汇报的形式，激发学生学习兴趣，促进学生自主学习，提高课堂教学效果，进而培养学生的创造性思维能力和实践应用能力。

4 结束语

为提高微机原理的教学效果，从课程内容及特点出发，在混合式教学模式下，结合EMU8086的特点，以寻址方式教学为例，详细介绍了EMU8086在8086 数据寻址方式教学中的应用。实践表明，EMU8086在微机原理数据寻址方式教学中效果明显，能够帮助学生更好地理解和掌握相关的原理和概念。

在微机原理教学过程中，寻址方式只是入门，后续汇编相关指令以及接口应用教学中可以充分利用EMU8086等信息化工具，结合实际教学内容，不断学习、潜心研究，使感性认识和理性认识相统一，使理论和实践相结合，激发学生的学习兴趣，培养学生的创新精神和实践能力 [9]。

参考文献：

[1] 程和生，程和侠，程和斌. 基于仿真软件的微机原理与接口技术课程教学研究[J]. 现代信息科技，2023，7（20）：185-189.

[2] 王青. Emu8086和Proteus在微机原理教学中的研究与应用[J]. 电脑知识与技术，2021，17（35）：251-253.

[3] 程兰，马春燕，阎高伟. 仿真软件在微机原理与接口技术教学及实验中的应用和探讨[J]. 计算机教育，2021（9）：181-185.

[4] 罗珈. EMU8086软件在微机原理及接口技术数字中的应用[J]. 数字技术与应用，2017（4）：85.

[5] 林新.“微机原理” 教学方法研究实例[J]. 电气电子教学学报，2021，43（5）：94-97.

[6] 赵苍荣，辛元芳，郭来功. 微机原理课程教学改革与研究[J].电脑知识与技术，2021，17（10）：181-183.

[7] 吴宁，闫相国. 微型计算机原理与接口技术[M]. 5版. 北京：清华大学出版社，2022.

[8] 赵全利. 微型计算机原理及应用[M]. 北京：人民邮电出版社，2022.

[9] 时伟. EMU8086在微机及接口技术教学中的应用[J]. 电子世界，2019（2）：77-78.

【通联编辑：朱宝贵】

基金项目：郑州西亚斯学院校级教改项目《微机原理与应用》 线上线下混合一流课程建设研究与实践（项目编号2023JGYB16） ，2024年度河南省高等学校重点科研项目（项目编号：24B510016）