操作系统原理：保护模式与设备驱动实战

本资源是一份关于操作系统原理的课程设计指南，由苏老师于2023年3月9日更新。该课程主要针对操作系统入门者，尤其强调对操作系统基本概念的理解，如CPU保护模式、段机制和页机制、设备驱动程序开发以及内核同步机制。以下是详细的知识点概述： 1. **操作系统原理基础**： - 课程旨在帮助学生理解操作系统对计算机系统的重要保护作用，包括如何通过CPU保护模式确保系统的安全性，比如X86平台上的GDT、LDT和IDT等数据结构的初始化。 2. **页式内存管理**： - 学生需要掌握页式内存管理的概念，特别是极简实现方案，这涉及到如何将内存划分为固定大小的页，并在保护模式下管理这些页表，以支持多个任务并行运行。 3. **保护模式编程实践**： - 课程设计任务包括实现一个基于极简页式内存机制的保护模式程序，通过分析和复现pmtest系列程序，了解并实践X86保护模式的具体操作。 4. **设备驱动开发**： - 学习将设备视为文件的理念，这在Linux设备驱动程序开发中至关重要。课程要求学生编写设备驱动程序，处理读写操作，包括设置固定大小的缓冲区、实现阻塞和非阻塞模式，以及观察进程同步现象。 5. **内核同步机制**： - 学习内核等待队列，这是一种常用的同步工具，用于处理并发操作，如设备驱动中的读写请求。学生需要理解和应用这一机制来保证数据的一致性和正确性。 6. **预备知识**： - 前提条件包括X86的保护模式基础知识、NASM汇编语言技能，以及《自己动手写操作系统》前三章内容的学习。对于课设任务（二），还需要对Linux驱动程序开发、内核同步机制和设备工作方式有深入理解。 7. **提交要求**： - 课程设计需要提交的文档包括课设报告、源代码、视频记录（包括安装过程、源代码展示和程序运行情况）。学生还需在课堂上回答老师关于课程内容的问题，并录制3-10分钟的视频。 通过这个课程设计，学生不仅能理论结合实践，掌握操作系统核心概念，还能提升编程和系统级编程的能力，为后续的IT职业生涯打下坚实基础。