0x00 课程概述及资料

课程参考

课程实践

实验指导
GitHub/LearningOS
Gitee/learning-os 备份

uCore Tutorial Guide 2022 Spring

实验文档实验代码测试用例

rCore Tutorial Guide 2022 Spring

实验文档 API文档实验代码测试用例

视频介绍

uCore框架 rCore框架

OS原理与设计思想
操作系统结构
中断及系统调用
内存管理
进程及线程
处理机调度
同步互斥
文件系统
I/O子系统

作业与实验

课后练习
基础实验：面向RISC-V CPU用RUST/C涉及实现操作系统的功能
课程设计：大实验

为什么要学习这门课程
可以了解计算机机壳后面的软硬件运行原理
可以学习软硬件基础架构
可以发现和修复难对付的bug

0x01 什么是操作系统

操作系统定义：没有公认的精确定义。
操作系统是管理硬件资源、控制程序运行、改善人机界面和为应用软件提供支持的一种系统软件。[计算机百科全书]

操作系统是一个控制程序

一个系统软件
执行程序, 给程序提供服务
控制程序执行过程, 防止错误
方便用户使用计算机系统

操作系统是一个资源管理程序

应用与硬件之间的中间层
管理各种软硬件资源
访问软硬件资源的服务
解决访问冲突, 确保公平使用

操作系统软件的分类

Kernel-操作系统的内部

执行各种资源管理等功能

GUI-图形用户接口

WIMP(视窗(Window), 图标(Icon), 选单(Menu), 指针(Point))
直接操作，所见即所得

Shell-命令行接口

通过键盘操纵
方便用户进行命令输入

uCore/rCore教学操作系统

操作系统内核的抽象：

操作系统内核特征

并发

指计算机系统中存在多个需要执行的应用程序，需要计算机进行管理和调度
管理每个程序的执行状态
当前正在执行某个程序，如果切换到另一个程序，需要保存当前程序的执行状态

共享

宏观上“同时”访问
微观上互斥共享

虚拟

利用多道程序设计技术，使每个用户觉得有一个完整的计算机可以访问

异步

程序的执行不是一贯到底，而是走走停停，向前推进的速度不可预知
只要运行环境相同，OS需要保证程序的运行结果也相同

0x02 操作系统历史演化

1. 操作系统实例

Multics OS

UNIX家族

BSD (Berkeley Software Distribution，伯克利软件套件)是Unix的衍生系统，在1977至1995年间由加州大学伯克利分校开发和发布的。历史上， BSD曾经被认为是UNIX的一支——“BSD UNIX”, 因为它和AT&T UNIX操作系统共享基础代码和设计。在20世纪80年代，衍生出了许多变形的UNIX授权软件。比较著名的如DEC的Ultrix及Sun公司的SunOS。1990年代，BSD很大程度上被System V4.x版以及OSF/1系统所取代，晚期BSD版本为几个开源软件开发提供了平台并且一直沿用至今。今天，“BSD”并不特指任何一个BSD衍生版本，而是类UNIX操作系统中的一个分支的总称。