“计算机组成原理”是一门理论性、工程性和实践性都很强的专业核心基础课程，其实践教学对理论教学具有强支撑作用，是强化读者计算机系统能力、分析与解决复杂工程问题能力的重要途径。作者本着“理论与实践一体化、实验目标系统化、实验平台虚拟化、课程实验在线化、实验过程游戏化”的原则，历经十年持续的实践教学改革，开发了一系列原创的硬件在线仿真实验，建立了立足计算机系统、逐层递进、以设计型实验为主导的实践教学体系
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内容简介
本书为基于RISC-V代理内核的计算机操作系统实验教材，实验分为设计基础实验和挑战实验两个部分，主要内容包括RISC-V体系结构、PKE实验和实验环境配置、中断处理、内存管理、进程管理、文件系统。本书采用RISC-V代理内核在实现代码规模极简化的同时，也更好地保证可操作系统在概念和功能上的完整性，有助于学生将实验重点放在操作系统重要概念对应的实现。
本书可作为计算机类、电子信息类相关专业操作系统课程实验的教材，也可作为操作系统爱好者参考使用。
章节目录
- 第1章RISC-V 体系结构
- 1.1 RISC-V 概述
- 1.2 RISC-V 汇编语言
- 1.2.1 寄存器
- 1.2.2 指令格式
- 1.2.3 访存和寻址模式
- 1.2.4 C 语言内联汇编
- 1.2.5 一个例子
- 1.3 机器的特权模式
- 1.3.1 机器模式下的CSR
- 1.3.2 监管模式下的CSR
- 1.3.3 CSR 的读写指令
- 1.4 中断和中断处理
- 1.4.1 中断的概念与分类
- 1.4.2 中断向量表
- 1.4.3 中断处理例程
- 1.4.4 RISC-V 的中断代理机制
- 1.5 页式虚拟存储管理
- 1.5.1 Sv39 中的物理地址与虚拟地址
- 1.5.2 Sv39 中的页式地址空间管理与页表
- 1.5.3 satp、Sv48、TLB 和非基础页
- 第2章PKE 实验和实验环境配置
- 2.1 PKE 实验简介
- 2.1.1 代理内核的工作原理
- 2.1.2 PKE 实验的构成
- 2.2 构建本地开发环境
- 2.2.1 本地开发环境的方案选择
- 2.2.2 安装支撑软件
- 2.2.3 PKE 实验代码的获取
- 2.3 使用在线开发和评测环境
- 2.4 相关工具软件
- 2.4.1 源代码版本管理工具Git
- 2.4.2 RISC-V 交叉编译器
- 2.4.3 RISC-V 模拟器Spike
- 2.4.4 Linux 文件查看工具file
- 第3章实验1——中断处理
- 3.1 实验1 的基础知识
- 3.1.1 RISC-V 程序的编译和链接
- 3.1.2 指定符号的虚拟地址
- 3.1.3 代理内核的构造过程
- 3.1.4 代理内核的启动过程
- 3.1.5 ELF 文件（app）的加载过程
- 3.1.6 Spike 的HTIF
- 3.2 实验lab1_1 系统调用
- 3.3 实验lab1_2 异常处理
- 3.4 实验lab1_3（外部）中断
- 3.5 挑战实验
- 第4章实验2——内存管理
- 4.1 实验2 的基础知识
- 4.1.1 Sv39 虚拟地址管理方式回顾
- 4.1.2 物理内存布局与规划
- 4.1.3 PKE 操作系统内核和应用进程的虚拟地址空间结构
- 4.1.4 与页表操作相关的重要函数
- 4.2 实验lab2_1 虚实地址转换
- 4.3 实验lab2_2 简单内存分配和回收
- 4.4 实验lab2_3 缺页异常
- 4.5 挑战实验
- 第5章实验3——进程管理
- 5.1 实验3 的基础知识
- 5.1.1 多任务环境下进程的封装
- 5.1.2 进程的启动与终止
- 5.1.3 就绪进程的管理与调度
- 5.2 实验lab3_1 进程创建
- 5.3 实验lab3_2 进程yield
- 5.4 实验lab3_3 循环轮转调度
- 5.5 挑战实验
- 第6章实验4——文件系统
- 6.1 实验4 的基础知识
- 6.1.1 文件系统概述
- 6.1.2 PKE 文件系统架构
- 6.1.3 文件系统提供的接口
- 6.1.4 虚拟文件系统
- 6.1.5 RFS
- 6.2 实验lab4_1 文件
- 6.3 实验lab4_2 目录文件
- 6.4 实验lab4_3 硬链接
- 6.5 挑战实验
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计算机操作系统实验指导——基于RISC-V代理内核（在线实训版）是2024年由人民邮电出版社出版,作者组编。
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