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。

（1） 自主可控：面向的是开放的RISC-V指令集，基于该指令集所设计的计算机系统结构呈现开源和多样化的特点，不受任何因素干扰。在可预见的未来，64位指令集将会是通用计算环境的“标配”，也将是学生在未来的职业生涯中所接触到的主流指令集。 （2） 代码极简：代理内核通过RISC-V目标机模拟器Spike所提供的HTIF（Host-Target InterFace）接口实现对设备的操纵和对主机上文件的访问，这样可以使得实验尽量少地牵涉设备细节，把重点尽量放在操作系统重要概念对应的实现上。 （3） 概念完整：实验包含中断处理、内存管理、进程调度和文件系统等《操作系统原理》课程所教授的核心内容。 （4） 基础和挑战并存：将设计基础实验和挑战实验两个部分。读者在完成基础试验后，可以选择自己感兴趣的挑战实验进一步加深对所学知识的理解。 （5）配套在线实验，登录头歌平台可进行在线实验，过程可考核，轻松实现自动评测。

邵志远，华中科技大学教授、博士。主要从事计算机体系结构、操作系统、FPGA、并行计算等领域的研究。主持了湖北省自然科学基金、国家自然科学基金、湖北省科技创新重大专项在内的多个省级和国家项目。参与973计划、国家自然科学基金重大研究计划、国家自然科学基金重点项目等多项国家项目。已在VEE、FPGA、DASFAA等重要学术会议和期刊上发表学术论文近50篇。获得国家发明专利10余项。获得湖北省科技进步一等奖一项。担任了多个国际学术会议的程序委员会、程序委员会主席等职务。现为IEEE会员、中国计算机学会会员。

操作系统实验指导教程 --基于RISC-V代理内核 第　1章 RISC-V体系结构 1.1　RISC-V发展历史 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语言内嵌汇编 1.2.5　一个例子 1.3　机器的特权状态 1.3.1　机器模式下的CSR 1.3.2　监管模式下的CSR 1.3.3　CSR寄存器的读写指令 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　页式虚存管理 1.5.1　Sv39中的物理地址与逻辑地址 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　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　指定符号的逻辑地址 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接口 3.2　实验1系统调用 3.3　实验2异常处理 3.4　实验3 （外部）中断 3.5　实验4 挑战实验 第4章　内存管理 4.1　实验2的基础知识 4.1.1　Sv39虚地址管理方案回顾 4.1.2　物理内存布局与规划 4.1.3　PKE操作系统和应用进程的逻辑地址空间结构 4.1.4　与页表操作相关的重要函数 4.2　实验1 虚实地址转换 4.3　实验2 简单内存分配和回收 4.4　实验3 缺页异常 4.5　实验4挑战实验 第5章　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1进程创建 5.3　实验2进程yield 5.4　实验3循环轮转调度 5.5　实验4挑战实验 第6章　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的文件系统架构 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文件系统 6.2　实验1文件 6.3　实验2目录文件 6.4　实验3硬链接 6.5　实验4挑战实验 操作系统实验指导教程 --基于RISC-V代理内核 第　1章 RISC-V体系结构 1.1　RISC-V发展历史 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语言内嵌汇编 1.2.5　一个例子 1.3　机器的特权状态 1.3.1　机器模式下的CSR 1.3.2　监管模式下的CSR 1.3.3　CSR寄存器的读写指令 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　页式虚存管理 1.5.1　Sv39中的物理地址与逻辑地址 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　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　指定符号的逻辑地址 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接口 3.2　实验1系统调用 3.3　实验2异常处理 3.4　实验3 （外部）中断 3.5　实验4 挑战实验 第4章　内存管理 4.1　实验2的基础知识 4.1.1　Sv39虚地址管理方案回顾 4.1.2　物理内存布局与规划 4.1.3　PKE操作系统和应用进程的逻辑地址空间结构 4.1.4　与页表操作相关的重要函数 4.2　实验1 虚实地址转换 4.3　实验2 简单内存分配和回收 4.4　实验3 缺页异常 4.5　实验4挑战实验 第5章　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1进程创建 5.3　实验2进程yield 5.4　实验3循环轮转调度 5.5　实验4挑战实验 第6章　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的文件系统架构 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文件系统 6.2　实验1文件 6.3　实验2目录文件 6.4　实验3硬链接 6.5　实验4挑战实验