简析计算机专业知识在编译课程教学中的渗透与融合

1、简析盘算机专业知识在编译课程讲授中的渗出与交融简析盘算机专业知识在编译课程讲授中的渗出与交融编译原理、操纵体系和盘算机体系布局是盘算机专业的三门焦点课程,在盘算机科学的讲授体系中占据紧张职位。门生对付这三门课程的把握程度在必然程度上反响了他们对盘算机专业知识的把握环境;进一步讲,可否确切明白编译步伐、操纵体系和硬件体系之间的关联及它们在盘算机体系中的条理职位,直接反响了门生对专业知识的团体把握程度。遗憾的是,受限于如今的讲授大纲和学时,这三门课程的讲授很少涉及对相干课程的先容和接洽,只注意课程自身讲授内容的讲解和阐发,导致门生无法明白所学知识的应用配景,产生学无所用的想法。由于编译课程内容具有

2、较强的理论性、逻辑性和理论性,门生在学习历程中感触过于抽象和难以明白。编译讲授内容涉及到步伐方案、操纵体系和盘算机体系布局等相干课程,把握编译技能有助于加深门生对整个盘算机体系的明白1。如今,编译课程的讲授更多存眷自身内容的讲解和教授,与其他课程横向接洽的内容相对较少。很多学校固然开设了实行课及相应的课程方案,但只对编译理论中的某些算法或编译体系的某一阶段成效举行单纯的实现与验证,缺少现实配景。别的,现行的编译课本大部门都是从编译技能自己的角度撰写的,为的是让门生把握编译的基本理论与头脑2。全部这些终极导致门生无法对高级语言步伐方案每条指令的实行历程有清楚的认识和明白,因此不克不及实现专业知识

3、的领悟领悟。盘算机专业的理论底子对造就门生的盘算机专业素养具有非常紧张的作用3,因此课程间关闭的讲授方法倒霉于专业素养的造就和进步。如今,这一近况在短时间内很难改变。笔者以为应以编译课程为切入点,在讲授历程中加强相干课程的接洽,促进盘算机专业知识的交织交融。1以编译课程为切入点,强化专业知识领悟领悟编译步伐在盘算机体系差异条理中处于焦点职位,在步伐方案及运行历程中起到桥梁和纽带作用,因此应以编译课程为切入点,促进专业知识的交融。根据讲授大纲摆设,门生入学后起首要学习步伐方案的相干课程,进入高年级后,重要学习操纵体系、盘算机体系布局和编译原理等焦点专业课程,它们之间的干系如图1所示。由图1可以看

4、出,编译步伐在从步伐方案到步伐运行产生输出结果这一历程中处于焦点职位,编译体系对用步伐方案语言编写的源步伐举行编译,编译历程中会用到源语言自身的范例和库步伐,必要操纵体系提供的库步伐和接口以及目的体系布局的相干信息天生可实行的二进制步伐。可实行步伐根据用户的必要,由操纵体系调理运行,并与下层的硬件体系产生严密的干系。为此,编译课程的部门内容必要步伐方案语言、操纵体系和体系布局等课程作为支持,如许门生才气更好地明白盘算机体系从软件方案到步伐实行的完备历程。正是由于编译体系在盘算机体系中处于紧张职位,以编译课程为切入点,在讲授历程中加强焦点课程之间的横向接洽,不但有助于实现编译课程抽象内容形象化,

5、也有助于加强门生对整个盘算机体系的认识。别的,随着盘算机体系布局的不竭生长与更新,嵌入式盘算、并行盘算与可重构盘算体系渐渐得到生长和普及,这些都使编译体系和盘算机体系布局之间的干系变得比以往越发严密。一种新布局的出现必要新编译体系的支持才气真正发挥作用,因此在编译课程的讲授中加强与其他课程的接洽,也是切合盘算机体系生长的大趋势。2以编译课程为切入点的大概性阐发以编译课程为切入点,强化各个焦点专业课程之间的关联,其大概性归纳综合如下:(1)编译原理是盘算机专业紧张的专业课程,且在盘算机体系中具有紧张职位。(2)编译课程开课的学期较为符合。我们查阅了海内部门高校的讲授筹划,研究了盘算机焦点专业课程

6、的课程摆设。如表1所示,在我们视察的高校中,除北京大学、北京航空航天大学和西安交通大学外,近一半高校编译课程的开课学期多位于步伐方案、操纵体系和盘算机体系布局等课程之后,或与操纵体系和体系布局等课程同时讲授,因此在编译课程的讲授历程中穿插接洽相干课程的内容比力公正。通过对相干知识举行整理归纳、结实与提拔,可以或许获得较好的讲授结果。(3)编译课程屡次涉及其他专业课程的内容,比方编译原理讲授引论部门要讲授步伐方案语言的生长汗青、编译步伐在盘算机软件体系中的紧张职位等内容;讲授编译运行时的环境部门时,必然学时用于报告存储分派,特殊是基于栈的运行时环境的动态存储分派和基于堆的运行时环境的动态存储分派

7、部门,与操纵体系相干内容彼此渗出;在代码天生和优化部门,尤其是历程(函数)调用的翻译部门,针对目的体系布局的优化部门,亦必要体系布局相干知识作为支持。反不雅操纵体系和体系布局等课程的讲授内容,与其他课程的接洽那么相对较少。基于以上几点认识,我们以为,以编译课程为切入点,充实利用有限的学时,在部门讲授内容中强化与其他焦点课程的关联,实现专业知识领悟领悟的大概性是存在的。3关于课程讲授的几点发起如前所述,如今教与学的现实环境倒霉于门生对盘算机专业知识的领悟领悟,在注意软件本领造就的盘算机学院中,门生对图1的暗影部门知之甚少,而对暗影前后两部门的内容越发认识,把握程度更高。以是,门生没有从总体上对所

8、学知识创立完备的知识体系,对所学专业课程没有组成清楚的外表和归纳综合。为了强化编译课程的讲授结果,西席必要将课程讲授置于盘算机体系大的配景环境之中,重点表达编译步伐在盘算机软件体系中的紧张性,与其他焦点专业课程之间的接洽,同时运用实例讲授,使门生从抽象的讲授内容中摆脱出来,真正感觉到所学知识的可用性和有效性。鉴于此,我们对编译课程的讲授提出如下几点发起:(1)在弁言部门夸大编译课程与其他课程的干系,重点说明编译步伐在整个盘算机体系中的作用和条理职位。必要说明的是,西席不该只夸大编译步伐自身的职位和作用,还要将其放入图1所示的配景中,使门生可以或许明白编译步伐在从语言到步伐实行历程中所处的位置和

9、作用,加强对盘算机专业大配景的认识。(2)在运行环境、代码天生和优化部门,西席应结合操纵体系和盘算机体系布局内容举行讲解,使门生能更好地明白目的代码格式、函数调用方法、基于栈的存储办理、代码优化的缘故原由和目的等观点。例1:对可优化的简朴步伐源码,利用同一编译步伐屡次编译,每次编译时指定差异的优化级别,通过阐发编译步伐天生的汇编源码比力天生的可实行步伐运行性能,向门生说明编译步伐在编译历程中实行的优化方法,说明优化的目的和结果。例2:针对最简朴的语言hellrld步伐,通过阐发其在详细平台上编译后的运行时函数调用图(包罗操纵体系api),说明用户编写的步伐与语言库、体系库之间的干系。例3:结合

10、详细型号的dsp处置惩罚器(比方ts3206000系列)及其调试形式下指令的实行历程,说明针对详细盘算机体系布局举行编译优化的需要性和紧张性。(3)发起针对如今常用的体系平台方案小型完备的理论课程,理论内容应适量涉及体系布局和操纵体系的相干内容。针对常见的处置惩罚器架构和操纵体系方案理论课程,可以使门生在现实的体系中不雅察到理论结果,通过现实操纵和验证加强感官认识,对所学知识领悟领悟。例:针对门生认识的步伐方案语言(大概java)、常常利用的操纵体系(inds大概linux)、常见处置惩罚器架构(比方x86),方案简朴完备的理论课程。西席提供可以或许处置惩罚一小部门语方法集的完备编译步伐,供门生学习,作为理论历程的参照。门生可以将一小部门没有实现的语方法集作为理论使命,美满已有的编译步伐,实现从词法阐发到代码天生的各部门成效。末了应能使加强的编译步伐在现有的体