本書為基于RISC-V代理內(nèi)核的計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教材，實(shí)驗(yàn)分為設(shè)計(jì)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)和挑戰(zhàn)實(shí)驗(yàn)兩個(gè)部分，主要內(nèi)容包括RISC-V體系結(jié)構(gòu)、PKE實(shí)驗(yàn)和實(shí)驗(yàn)環(huán)境配置、中斷處理、內(nèi)存管理、進(jìn)程管理、文件系統(tǒng)。本書采用RISC-V代理內(nèi)核在實(shí)現(xiàn)代碼規(guī)模極簡(jiǎn)化的同時(shí)，也更好地保證可操作系統(tǒng)在概念和功能上的完整性，有助于學(xué)生將實(shí)驗(yàn)重點(diǎn)放在操作系統(tǒng)重要概念對(duì)應(yīng)的實(shí)現(xiàn)。 本書可作為計(jì)算機(jī)類、電子信息類相關(guān)專業(yè)操作系統(tǒng)課程實(shí)驗(yàn)的教材，也可作為操作系統(tǒng)愛好者參考使用。

（1） 自主可控：面向的是開放的RISC-V指令集，基于該指令集所設(shè)計(jì)的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)呈現(xiàn)開源和多樣化的特點(diǎn)，不受任何因素干擾。在可預(yù)見的未來(lái)，64位指令集將會(huì)是通用計(jì)算環(huán)境的“標(biāo)配”，也將是學(xué)生在未來(lái)的職業(yè)生涯中所接觸到的主流指令集。 （2） 代碼極簡(jiǎn)：代理內(nèi)核通過(guò)RISC-V目標(biāo)機(jī)模擬器Spike所提供的HTIF（Host-Target InterFace）接口實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)備的操縱和對(duì)主機(jī)上文件的訪問(wèn)，這樣可以使得實(shí)驗(yàn)盡量少地牽涉設(shè)備細(xì)節(jié)，把重點(diǎn)盡量放在操作系統(tǒng)重要概念對(duì)應(yīng)的實(shí)現(xiàn)上。 （3） 概念完整：實(shí)驗(yàn)包含中斷處理、內(nèi)存管理、進(jìn)程調(diào)度和文件系統(tǒng)等《操作系統(tǒng)原理》課程所教授的核心內(nèi)容。 （4） 基礎(chǔ)和挑戰(zhàn)并存：將設(shè)計(jì)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)和挑戰(zhàn)實(shí)驗(yàn)兩個(gè)部分。讀者在完成基礎(chǔ)試驗(yàn)后，可以選擇自己感興趣的挑戰(zhàn)實(shí)驗(yàn)進(jìn)一步加深對(duì)所學(xué)知識(shí)的理解。 （5）配套在線實(shí)驗(yàn)，登錄頭歌平臺(tái)可進(jìn)行在線實(shí)驗(yàn)，過(guò)程可考核，輕松實(shí)現(xiàn)自動(dòng)評(píng)測(cè)。

邵志遠(yuǎn)，華中科技大學(xué)教授、博士。主要從事計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)、操作系統(tǒng)、FPGA、并行計(jì)算等領(lǐng)域的研究。主持了湖北省自然科學(xué)基金、國(guó)家自然科學(xué)基金、湖北省科技創(chuàng)新重大專項(xiàng)在內(nèi)的多個(gè)省級(jí)和國(guó)家項(xiàng)目。參與973計(jì)劃、國(guó)家自然科學(xué)基金重大研究計(jì)劃、國(guó)家自然科學(xué)基金重點(diǎn)項(xiàng)目等多項(xiàng)國(guó)家項(xiàng)目。已在VEE、FPGA、DASFAA等重要學(xué)術(shù)會(huì)議和期刊上發(fā)表學(xué)術(shù)論文近50篇。獲得國(guó)家發(fā)明專利10余項(xiàng)。獲得湖北省科技進(jìn)步一等獎(jiǎng)一項(xiàng)。擔(dān)任了多個(gè)國(guó)際學(xué)術(shù)會(huì)議的程序委員會(huì)、程序委員會(huì)主席等職務(wù)。現(xiàn)為IEEE會(huì)員、中國(guó)計(jì)算機(jī)學(xué)會(huì)會(huì)員。

操作系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)教程 --基于RISC-V代理內(nèi)核 第　1章 RISC-V體系結(jié)構(gòu) 1.1　RISC-V發(fā)展歷史 1.2　RISC-V匯編語(yǔ)言 1.2.1　寄存器 1.2.2　指令格式 1.2.3訪存和尋址模式 1.2.4　C語(yǔ)言內(nèi)嵌匯編 1.2.5　一個(gè)例子 1.3　機(jī)器的特權(quán)狀態(tài) 1.3.1　機(jī)器模式下的CSR 1.3.2　監(jiān)管模式下的CSR 1.3.3　CSR寄存器的讀寫指令 1.4　中斷和中斷處理 1.4.1　中斷的概念與分類 1.4.2中斷向量表 1.4.3中斷處理例程 1.4.4　RISC-V的中斷代理機(jī)制 1.5　頁(yè)式虛存管理 1.5.1　Sv39中的物理地址與邏輯地址 1.5.2　Sv39中的頁(yè)式地址空間管理與頁(yè)表 1.5.3　satp、Sv48、TLB和非基礎(chǔ)頁(yè)—— 第　2章 PKE實(shí)驗(yàn)和實(shí)驗(yàn)環(huán)境配置 2.1　PKE實(shí)驗(yàn)簡(jiǎn)介 2.1.1　代理內(nèi)核的工作原理 2.1.2　PKE實(shí)驗(yàn)的構(gòu)成 2.2構(gòu)建本地開發(fā)環(huán)境 2.2.1本地開發(fā)環(huán)境的方案選擇 2.2.2安裝支撐軟件 2.2.3　PKE實(shí)驗(yàn)代碼的獲取 2.3使用在線開發(fā)和評(píng)測(cè)環(huán)境 2.4相關(guān)工具軟件 2.4.1　源代碼版本管理工具git 2.4.2　RISC-V交叉編譯器 2.4.3　RISC-V模擬器Spike 2.4.4　Linux文件查看工具file 第3章　中斷處理 3.1　實(shí)驗(yàn)1的基礎(chǔ)知識(shí) 3.1.1　RISC-V程序的編譯和鏈接 3.1.2　指定符號(hào)的邏輯地址 3.1.3　代理內(nèi)核的構(gòu)造過(guò)程 3.1.4　代理內(nèi)核的啟動(dòng)過(guò)程 3.1.5　ELF文件（app）的加載過(guò)程 3.1.6　Spike的HTIF接口 3.2　實(shí)驗(yàn)1系統(tǒng)調(diào)用 3.3　實(shí)驗(yàn)2異常處理 3.4　實(shí)驗(yàn)3 （外部）中斷 3.5　實(shí)驗(yàn)4 挑戰(zhàn)實(shí)驗(yàn) 第4章　內(nèi)存管理 4.1　實(shí)驗(yàn)2的基礎(chǔ)知識(shí) 4.1.1　Sv39虛地址管理方案回顧 4.1.2　物理內(nèi)存布局與規(guī)劃 4.1.3　PKE操作系統(tǒng)和應(yīng)用進(jìn)程的邏輯地址空間結(jié)構(gòu) 4.1.4　與頁(yè)表操作相關(guān)的重要函數(shù) 4.2　實(shí)驗(yàn)1 虛實(shí)地址轉(zhuǎn)換 4.3　實(shí)驗(yàn)2 簡(jiǎn)單內(nèi)存分配和回收 4.4　實(shí)驗(yàn)3 缺頁(yè)異常 4.5　實(shí)驗(yàn)4挑戰(zhàn)實(shí)驗(yàn) 第5章　進(jìn)程管理 5.1　實(shí)驗(yàn)3的基礎(chǔ)知識(shí) 5.1.1　多任務(wù)環(huán)境下進(jìn)程的封裝 5.1.2　進(jìn)程的啟動(dòng)與終止 5.1.3　就緒進(jìn)程的管理與調(diào)度 5.2　實(shí)驗(yàn)1進(jìn)程創(chuàng)建 5.3　實(shí)驗(yàn)2進(jìn)程yield 5.4　實(shí)驗(yàn)3循環(huán)輪轉(zhuǎn)調(diào)度 5.5　實(shí)驗(yàn)4挑戰(zhàn)實(shí)驗(yàn) 第6章　文件系統(tǒng) 6.1實(shí)驗(yàn)4的基礎(chǔ)知識(shí) 6.1.1　文件系統(tǒng)概述 6.1.2　PKE的文件系統(tǒng)架構(gòu) 6.1.3　文件系統(tǒng)提供的接口 6.1.4　虛擬文件系統(tǒng) 6.1.5　RFS文件系統(tǒng) 6.2　實(shí)驗(yàn)1文件 6.3　實(shí)驗(yàn)2目錄文件 6.4　實(shí)驗(yàn)3硬鏈接 6.5　實(shí)驗(yàn)4挑戰(zhàn)實(shí)驗(yàn) 操作系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)教程 --基于RISC-V代理內(nèi)核 第　1章 RISC-V體系結(jié)構(gòu) 1.1　RISC-V發(fā)展歷史 1.2　RISC-V匯編語(yǔ)言 1.2.1　寄存器 1.2.2　指令格式 1.2.3訪存和尋址模式 1.2.4　C語(yǔ)言內(nèi)嵌匯編 1.2.5　一個(gè)例子 1.3　機(jī)器的特權(quán)狀態(tài) 1.3.1　機(jī)器模式下的CSR 1.3.2　監(jiān)管模式下的CSR 1.3.3　CSR寄存器的讀寫指令 1.4　中斷和中斷處理 1.4.1　中斷的概念與分類 1.4.2中斷向量表 1.4.3中斷處理例程 1.4.4　RISC-V的中斷代理機(jī)制 1.5　頁(yè)式虛存管理 1.5.1　Sv39中的物理地址與邏輯地址 1.5.2　Sv39中的頁(yè)式地址空間管理與頁(yè)表 1.5.3　satp、Sv48、TLB和非基礎(chǔ)頁(yè)—— 第　2章 PKE實(shí)驗(yàn)和實(shí)驗(yàn)環(huán)境配置 2.1　PKE實(shí)驗(yàn)簡(jiǎn)介 2.1.1　代理內(nèi)核的工作原理 2.1.2　PKE實(shí)驗(yàn)的構(gòu)成 2.2構(gòu)建本地開發(fā)環(huán)境 2.2.1本地開發(fā)環(huán)境的方案選擇 2.2.2安裝支撐軟件 2.2.3　PKE實(shí)驗(yàn)代碼的獲取 2.3使用在線開發(fā)和評(píng)測(cè)環(huán)境 2.4相關(guān)工具軟件 2.4.1　源代碼版本管理工具git 2.4.2　RISC-V交叉編譯器 2.4.3　RISC-V模擬器Spike 2.4.4　Linux文件查看工具file 第3章　中斷處理 3.1　實(shí)驗(yàn)1的基礎(chǔ)知識(shí) 3.1.1　RISC-V程序的編譯和鏈接 3.1.2　指定符號(hào)的邏輯地址 3.1.3　代理內(nèi)核的構(gòu)造過(guò)程 3.1.4　代理內(nèi)核的啟動(dòng)過(guò)程 3.1.5　ELF文件（app）的加載過(guò)程 3.1.6　Spike的HTIF接口 3.2　實(shí)驗(yàn)1系統(tǒng)調(diào)用 3.3　實(shí)驗(yàn)2異常處理 3.4　實(shí)驗(yàn)3 （外部）中斷 3.5　實(shí)驗(yàn)4 挑戰(zhàn)實(shí)驗(yàn) 第4章　內(nèi)存管理 4.1　實(shí)驗(yàn)2的基礎(chǔ)知識(shí) 4.1.1　Sv39虛地址管理方案回顧 4.1.2　物理內(nèi)存布局與規(guī)劃 4.1.3　PKE操作系統(tǒng)和應(yīng)用進(jìn)程的邏輯地址空間結(jié)構(gòu) 4.1.4　與頁(yè)表操作相關(guān)的重要函數(shù) 4.2　實(shí)驗(yàn)1 虛實(shí)地址轉(zhuǎn)換 4.3　實(shí)驗(yàn)2 簡(jiǎn)單內(nèi)存分配和回收 4.4　實(shí)驗(yàn)3 缺頁(yè)異常 4.5　實(shí)驗(yàn)4挑戰(zhàn)實(shí)驗(yàn) 第5章　進(jìn)程管理 5.1　實(shí)驗(yàn)3的基礎(chǔ)知識(shí) 5.1.1　多任務(wù)環(huán)境下進(jìn)程的封裝 5.1.2　進(jìn)程的啟動(dòng)與終止 5.1.3　就緒進(jìn)程的管理與調(diào)度 5.2　實(shí)驗(yàn)1進(jìn)程創(chuàng)建 5.3　實(shí)驗(yàn)2進(jìn)程yield 5.4　實(shí)驗(yàn)3循環(huán)輪轉(zhuǎn)調(diào)度 5.5　實(shí)驗(yàn)4挑戰(zhàn)實(shí)驗(yàn) 第6章　文件系統(tǒng) 6.1實(shí)驗(yàn)4的基礎(chǔ)知識(shí) 6.1.1　文件系統(tǒng)概述 6.1.2　PKE的文件系統(tǒng)架構(gòu) 6.1.3　文件系統(tǒng)提供的接口 6.1.4　虛擬文件系統(tǒng) 6.1.5　RFS文件系統(tǒng) 6.2　實(shí)驗(yàn)1文件 6.3　實(shí)驗(yàn)2目錄文件 6.4　實(shí)驗(yàn)3硬鏈接 6.5　實(shí)驗(yàn)4挑戰(zhàn)實(shí)驗(yàn)