现在国内外已有一系列优秀的操作系统教材,例如William Stallings的《Operating Systems Internals and Design Principles》,Avi Silberschatz、Peter Baer Galvin 和 Greg Gagne 的《Operating System Concepts》,Remzi H. Arpaci-Dusseau 和 Andrea C. Arpaci-Dusseau 的《Operating Systems: Three Easy Pieces》等。然而,从我们从2000年以来的教学实践来看,某些经典教材对操作系统的概念和原理很重视,但还有如下一些问题有待改进:
现在国内外已有一系列优秀的操作系统教材,例如 William Stallings 的《Operating Systems Internals and Design Principles》,Avi Silberschatz 、 Peter Baer Galvin 和 Greg Gagne 的《Operating System Concepts》,
Remzi H. Arpaci-Dusseau 和 Andrea C. Arpaci-Dusseau 的《Operating Systems: Three Easy Pieces》等。
- 忽视硬件细节或用复杂硬件:很多教材忽视或抽象硬件细节,使得操作系统概念难以落地。部分教材把 x86 作为操作系统实验的硬件
参考平台,缺乏对当前快速发展的 RISC-V 等体系结构的实验支持,使得学生在操作系统实验中可能需要花较大代价了解相对繁杂的 x86 硬件细节,影响操作系统实验的效果。
这些问题增加了学生学习和掌握操作系统的难度。我们想通过尝试解决上面三个问题,来缓解学生学习操作系统的压力,提升他们的兴趣,让他们能够在一个学期内比较好地掌握操作系统。为应对“原理与实践脱节”的问题,我们强调了实践先行,实践引领原理的理念。MIT教授 Frans Kaashoek等师生设计实现了基于UNIX v6的xv6教学操作系统用于每年的本科操作系统课的实验中,并在课程讲解中把原理和实验结合起来,在国际上得到了广泛的认可。这些都给了我们很好的启发,经过十多年的实践,对一个计算机专业的本科生而言,设计实现一个操作系统(包括CPU)有挑战但可行,前提是实际操作系统要小巧并能体现操作系统的核心思想。这样就能够让学生加深对操作系统原理和概念的理解,能让操作系统原理和概念落地。
这些问题增加了学生学习和掌握操作系统的难度。我们想通过尝试解决上面三个问题,来缓解学生学习操作系统的压力,提升他们的兴趣,让他们能够在一个学期内比较好地掌握操作系统。为应对“原理与实践脱节”的问题,我们强调了实践先行,实践引领原理的理念。MIT 教授 Frans Kaashoek 等师生设计实现了基于 UNIX v6 的 xv6 教学操作系统用于每年的本科操作系统课的实验中,并在课程讲解中把原理和实验结合起来,在国际上得到了广泛的认可。这些都给了我们很好的启发,经过十多年的实践,对一个计算机专业的本科生而言,设计实现一个操作系统(包括CPU)有挑战但可行,前提是实际操作系统要小巧并能体现操作系统的核心思想。这样就能够让学生加深对操作系统原理和概念的理解,能让操作系统原理和概念落地。
所以本书的目标是以简洁的 RISC-V 架构为底层硬件基础,根据上层应用从小到大的需求,按 OS 发展的历史脉络,逐步讲解如何设计并实现满足这些需求的“从小到大”的多个“小”操作系统,并在设计实现操作系统的过程中,逐步解析操作系统各种概念与原理的知识点,对应的做到有“理”可循和有“码”可查,最终让读者通过主动的操作系统设计与实现来深入地掌握操作系统的概念与原理。