中山大学2024学年春季操作系统课程

任课老师：陈亮
助教：付允、王其超（理论课）；甄颖、陈芊芊、秦楚彦（实验课）

写在前面

本项目基于2021年中山大学春季操作系统实验课程，课程的地址是https://gitee.com/nelsoncheung/sysu-2021-spring-operating-system/tree/main/

课前准备

请在课上加入课程qq群，群文件中包含课程pdf等资料。

目录说明

• labX是第X次实验的指导材料、代码和PPT的文件夹。
• labX/README.md是第X次实验的指导、要求和提交时间的文档。
• docs是参考资料的文件夹。
• 本科生实验报告模板.docx是报告的模板。

实验内容的获取

方法一

每次点击下载ZIP将整个项目下载下来。

方法二

在此之前，同学们需要安装并配置git，详情参考廖雪峰的git教程

由于方法一每次都会重复下载历史的文件，非常麻烦，方法二则提供了git的使用方法。如果还未在本地建立git连接，则需要新建一个文件夹，例如oslab。然后在oslab下初始化git

git init

创建了git仓库后，我们建立远程仓库连接。

git remote add gitee https://gitee.com/qin_chu_yan/sysu-2024-spring-operating-system.git

此后，当远程仓库更新时，我们就从远程仓库中拉取最新的内容。

git pull gitee main

注意，我们的项目默认发布在main分支。

其他资料

清华大学的rCore项目使用的是rust+arm的开发模式。同时，rCore也给出了相应的指导材料。rCore分为十章，包含了操作系统实验的全部内容，分别是独立可执行程序、最小化内核、中断、内存管理、内存虚拟化、内核线程、线程调度、进程、文件系统、同步互斥。

另外一个相关的操作系统教程是基于raspberry 3/4和rust来做的。

Cambridge使用的是raspberry+assembly开发的模式，且raspberry是Cambridge开发的。因此，在Cambridge的教程中，其从汇编和硬件编程的角度来给出操作系统的实验方案。并且，Cambridge还给出了图形化界面的编程细节，而其他教材并未提及相关内容。但是，Cambridge的教材中并未覆盖操作系统的重要概念，如线程和进程，并且教材通篇使用arm汇编实现。

Standford CS107e使用的是raspberry+assembly+C的开发模式，其不仅涉及底层的编程细节如arm汇编和硬件交互等，还使用C实现了操作系统的重要概念，包括Larson Scanner, Clock, Formatting lib, backtrace, malloc, io, graphics lib, interrupt, system monitor。但是，cs107e并未实现进程、线程和文件系统等。而且cs107e和其他使用raspberry来作为实验环境的实验一样，过于强调真实硬件的使用，即在物理环境的raspberry pi上跑程序。

有一个使用x86+rust的实现方案，实际上这个是方案是rCore的主要参考资料之一，基本上和rCore相一致，并详细指出了使用rust开发操作系统过程中需要调整的地方，如#![no_std]，同时给出调整的原因。

另外一些相关工作并未直接给出操作系统的实现指导，但确是实现操作系统不可或缺的知识，如下所示。

• Arm program user guide，这是arm公司给出的arm编程的指导；
• Bare-metal C programming on ARM基于开发板vexpress-a9(arm公司设计的开发板)给出如何使用C对特定的arm处理器(Cortex A series)和特定的硬件编程(GPIO等)；
• Bare Metal Programming on Raspberry Pi 3用rust给出了raspberry硬件编程的指导。
• ARM assembler in Raspberry Pi和Raspberry-Pi Bare Metal Tutorial给出的均是raspberry的硬件编程指导，前者关注于arm汇编，后者关注于C。
• The Embedded rust book是rust的官方指导，其给出了使用rust来做嵌入式开发的指导。
• 《嵌入式linux开发》等书籍无外乎从嵌入式linux来给出嵌入式linux的架构设计、arm汇编和特定的开发板开发教程和linux源码分析，可作为操作系统顶层设计的指导材料。