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教授可见的机器

构建小程序

结合指令集,编写游戏、缓冲区工具和作业分派器。

课堂总时间: 135 分钟 · 3 × 45 分钟

学习目标

  • 结合输入、规则和状态实现目标游戏。
  • 通过栈反转可变长度缓冲区。
  • 将队列分派器分解为服务。
  • 区分完整寄存器结果与字节日志值。

课前准备

准备匿名目标与猜测示例及 N=0 案例;准备缓冲区长度 0..4,以及作业代码 0(加倍)、1(平方)、2(递增)。展示答案前先使用评分规则与两个案例。说明最终分派器刻意简化,不是完整现代操作系统。

三个课时的计划

课时 1: 迷你目标游戏 · 45 分钟

重点: 三轮计分游戏

检查点: 目标 5、猜测 5、2、5 得到 2,无需随机数或网络。

课时 2: 用栈实现缓冲区工具 · 45 分钟

重点: 输入、压栈、出栈、内存写入和输出阶段

检查点: 1、2、3、4 反转为 4、3、2、1;N=0 为空。

课时 3: 你自己的迷你操作系统 · 45 分钟

重点: 队列服务分派

检查点: 作业 (0,4)、(1,3)、(2,9) 得到 8、9、10,地址 64..66 日志与字节对应。

支持与差异化教学

用文字规划阶段,提供不变的服务定义;先缩减为一个作业,再处理完整队列。

延伸思考

测试完整结果 256、260、256 与字节日志 0、4、0;解释每项服务隐藏的抽象。

评估证据

独立设计解释、两个不同通过案例(包含空或边界情况),以及有轨迹支持的调试记录。打印的完整答案是示范,并非唯一正确方案。

课程对应说明

OpenKernel EDU 与下列框架中的概念相呼应。这些联系用于支持教师规划。选择活动时,请检查当前本地年级或课程要求以及评估规定。

安大略省

小学数学中的编程和计算思维;中学计算机研究与数字技术情境中的算法、编程、数据表示和计算机系统。

单元 1–3 涉及状态、数据和计算机,4–8 涉及顺序、控制、算法、调试和表示,9–10 涉及分解、系统和项目。请在本地选择具体年级或课程要求。本模型不代表覆盖所有数学、数字公民、硬件搭建或网络目标。

不列颠哥伦比亚省

应用设计、技能与技术学习中的设计、测试和改进方案;中学计算机研究或编程中的算法、数据和计算机系统概念。

单元 4–10 支持迭代程序设计与解释;单元 1–3、8 和 9 支持数据、状态与系统表示。纸面设计、轨迹证据与反思使过程可见。请核对当前年级或课程措辞;并非涵盖所有 ADST 能力。

阿尔伯塔省

适用科学或编程情境中的计算科学;高中职业与技术研究计算科学(CSE)中的算法、结构化程序、数据与系统概念。

单元 1–8 培养状态、控制与抽象概念,9–10 应用分解与测试。选择适合班级的活动时,请检查当前教学纲要和课程要求。

部分 CSTA 2017 联系

这些概念引用采用 CSTA 2017 框架。在正式学校对应表中使用标识符前,请检查当前采用版本及完整标准的年级范围。

  • 1B-AP-10 — 程序中的顺序、事件、循环和条件。 与单元 1、4、5、9 和 10 相呼应。模拟事件与实体设备事件系统明确区分。
  • 2-AP-12 — 程序中多种控制结构的组合。 通过判断、循环和调用,与单元 4–7 及 10 相呼应。规划复合条件或其他嵌套控制结构时,请使用完整标准。
  • 2-AP-13 — 将问题与子问题分解为可管理的部分。 通过算法角色、可复用服务和工作划分,与单元 6、7、9 和 10 相呼应。
  • 2-AP-14 — 通过可复用过程和参数组织代码。 与单元 7 和 10 相呼应。VM 采用寄存器传递输入和结果的约定,而非高级语言参数声明。
  • 2-AP-17 — 使用多种测试案例进行系统测试和改进。 将可检查挑战与预测、调试解释和不同案例结合时,与此概念相呼应。仅通过测试并不代表达成完整标准。

单元 1–3、8 和 9 也关联计算系统概念。算法、状态、调试、抽象和控制描述本资源教授的思想;具体要求名称和范围应查阅本地框架。

官方资源入口

通过以下官方入口核对当前采用版本以及本地年级或课程要求。