- 课程目录
- 课程介绍
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在线阅读：开篇词 | 为什么要学写一个操作系统？
操作系统内核是有核心竞争力的高技术含量软件，这能给你职业生涯的成长带来长远的帮助。
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编辑手记 | 升级认知，迭代自己的操作系统
希望这个专栏成为一座灯塔，为你指路，给你带来新鲜的认知。
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01 | 程序的运行过程：从代码到机器运行
今天，我将带领你从“Hello World”起，扎实基本功，探索程序如何运行。
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02 | 几行汇编几行C：实现一个最简单的内核
今天我们来写一个最小的操作系统——Hello OS，先练练手、热热身，直观感受一下。
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03 | 黑盒之中有什么：内核结构与设计
开发操作系统就像建房子，先要合理设计。这节课会带你了解宏内核、微内核架构，并在此基础上，带你设计出我们自己的内核。
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04 | 震撼的Linux全景图：业界成熟的内核架构长什么样？
这节课我们会解析Linux、Darwin-XNU和Windows的内部组件与结构，并比较它们的架构，为后续学习做好铺垫。
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05 | CPU工作模式：执行程序的三种模式
硬件中最重要的就是CPU，我们这节课就按照CPU功能升级迭代的顺序，一起探讨CPU的几种工作模式和实现方法。
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06 | 虚幻与真实：程序中的地址如何转换？
这节课我会让你理解为何要引入虚拟地址，然后为你讲解虚拟地址和物理地址的关系和转换机制。
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07 | Cache与内存：程序放在哪儿？
今天我们主要讲四部分内容，局部性原理、内存结构特性、Cache工作原理和x86上的应用。
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08 | 锁：并发操作中，解决数据同步的四种方法
不解决数据同步，后面机器跑起来会有很多问题。所以这节课我们要学习四个重要知识点：原子变量，关中断，信号量，自旋锁。
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09 | 瞧一瞧Linux：Linux的自旋锁和信号量如何实现？
今天我们一起学习Linux上实现数据同步的五大利器，包括Linux原子变量、中断控制、自旋锁、信号量以及读写锁。
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10 | 设置工作模式与环境（上）：建立计算机
经过前面那么多课程的准备，现在距离把我们自己操作系统跑起来是一步之遥。这节课，我们先来搭好操作系统的测试环境。
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11 | 设置工作模式与环境（中）：建造二级引导器
这节课，我会带你一起实现二级引导器这个关键组件。
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12 | 设置工作模式与环境（下）：探查和收集信息
这是设置工作模式与环境的最后一课，我们的二级引导器已经建立好了，成功从 GRUB手中接过了权柄。
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13 | 第一个C函数：如何实现板级初始化？
这节课我们要让操作系统Cosmos里的第一个C函数真正跑起来，相信你可以取得这个阶段性胜利。
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14 | Linux初始化（上）：GRUB与vmlinuz的结构
虽然我们自己具体实现过了初始化，不过我们也不妨看看Linux的初始化流程，借鉴一下Linux开发者的玩法。
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15 | Linux初始化（下）：从_start到第一个进程
今天我们继续来研究Linux的初始化流程，为你讲解如何解压内核，然后讲解Linux内核第一个C函数。
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16 | 划分土地（上）：如何划分与组织内存？
作为计算机的实际掌权者，操作系统必须科学合理地管理好内存，应用程序才能高效稳定地运行。
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17 | 划分土地（中）：如何实现内存页面初始化？
这节课的重点工作是初始化内存管理数据结构，并在内存中建立它们的实例变量。
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18 | 划分土地（下）：如何实现内存页的分配与释放？
这节课我会带你实现分配和释放内存页面，达到内存管理的目的。
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19 | 土地不能浪费：如何管理内存对象？
今天我们从malloc函数入手，思考内核怎样分配大量小块内存。
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20 | 土地需求扩大与保障：如何表示虚拟内存？
操作系统要怎样实现虚拟内存呢？我们将通过两节课学习。这节课我们先进行虚拟地址空间的划分，搞定虚拟内存数据结构的设计。
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21 | 土地需求扩大与保障：如何分配和释放虚拟内存？
这节课我们来实现虚拟内存的核心功能：写出分配、释放虚拟地址空间的代码，最后实现虚拟地址空间到物理地址空间的映射。
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22 | 瞧一瞧Linux：伙伴系统如何分配内存？
像Linux这样的成熟操作系统，又是怎样实现内存管理的呢？今天这节课，我先带你了解伙伴系统这种内存管理技术。
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23 | 瞧一瞧Linux：SLAB如何分配内存？
Linux系统中，比页更小的内存对象要怎样分配呢？这节课我们就来研究这个问题。
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24 | 活动的描述：到底什么是进程？
这节课会带你用最简洁的方式了解了进程，以及学会如何建立一个进程。
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25 | 多个活动要安排（上）：多进程如何调度？
今天我们会在单进程的基础上扩展多进程，并在进程与进程之间进行调度。
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26 | 多个活动要安排（下）：如何实现进程的等待与唤醒机制？
上节课，我带你一起设计了我们Cosmos的进程调度器，今天我们一起实现进程的等待与唤醒机制。
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27 | 瞧一瞧Linux：Linux如何实现进程与进程调度?
今天我们一起探索Linux如何表示进程以及如何进行多进程调度。
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28 | 部门分类：如何表示设备类型与设备驱动？
操作系统通过加载驱动程序来管理和使用设备，并为此提供了一系列的机制，今天我们重点学习如何表示设备类型与驱动。
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29 | 部门建立：如何在内核中注册设备？
今天我们来继续探索部门的建立，也就是设备在内核中是如何注册的。
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30 | 部门响应：设备如何处理内核I/O包？
今天我将带你了解实现一个驱动程序的完整过程。
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31 | 瞧一瞧Linux：如何获取所有设备信息？
这节课我们通过动手写个驱动程序体会Linux驱动相关的内容。
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32 | 仓库结构：如何组织文件?
想要实现一个文件系统，先要解决三个重要问题。
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33 | 仓库划分：文件系统的格式化操作
今天我们继续探索文件系统，一起实现文件系统的格式化操作。
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34 | 仓库管理：如何实现文件的六大基本操作？
今天我们要给仓库增加一些操作，这些操作是文件系统的标准功能。
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35 | 瞧一瞧Linux：虚拟文件系统如何管理文件？
这节课会帮你搞清楚什么是VFS，并带你动手写个迷你文件系统。
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36 | 从URL到网卡：如何全局观察网络数据流动？
从输入URL到网卡的网络数据流动过程中都发生了什么事呢？
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37 | 从内核到应用：网络数据在内核中如何流转
这节课，让我们来仔细研究一下网络数据是如何在内核中流转的。
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38 | 从单排到团战：详解操作系统的宏观网络架构
现实世界中网络请求怎样穿过重重网络设备，实现大规模组网？
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39 | 瞧一瞧Linux：详解socket实现与网络编程接口
这节课我会带你了解套接字的作用、工作原理和关键数据结构。
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40 | 瞧一瞧Linux：详解socket的接口实现
这节课我们继续研究套接字在Linux内核中的实现。
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41 | 服务接口：如何搭建沟通桥梁？
我们以获取时间的系统服务为例，学习如何建立一个系统服务接口。
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42 | 瞧一瞧Linux：如何实现系统API？
今天我们将了解Linux系统的API架构，并实现一个自己的系统调用。
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43 | 虚拟机内核：KVM是什么？
云计算、大数据等前沿技术的发展，都离不开虚拟机这项核心技术。
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44 | 容器：如何理解容器的实现机制？
以Docker为蓝本分析了容器的基础功能架构，带你了解什么是容器。
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45 | ARM新宠：苹果的M1芯片因何而快？
CPU工作原理和设计是怎样的，基于ARM指令集的M1芯片有什么特点？
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46 | AArch64体系：ARM最新编程架构模型剖析
今天我会给你讲讲ARM的AArch64体系结构，带你扩展一下视野。
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大咖助场｜以无法为有法，以无限为有限
我给你说说Cosmos项目的来龙去脉，再结合我对老彭和其他很多优秀工程师的思考，跟你分享这样几个话题：个人技术成长历程上的一些学习技巧，以及怎样在复杂多变的当下基于知识迁移能力高效地解决问题。
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用户故事 | 成为面向“知识库”的工程师
我自己的学习思路是，二八定律：80%的功利主义和20%的情怀主义。
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用户故事 | 操作系统发烧友：看不懂？因为你没动手
作为一名操作系统“发烧友”，我是怎样跟操作系统结缘的呢？
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用户故事 | 技术人如何做选择，路才越走越宽？
内卷不可怕，可怕的是不断重复自己。
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用户故事 | 用好动态调试，助力课程学习
动态调试也好，汇编代码也罢，其实都是为我们分析问题和解决问题服务的。
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用户故事 | yiyang：我的上机实验“爬坑指南”
完成比完美更重要，而且，如果没有完成，那完美更不可能出现！
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用户故事｜艾同学：路虽远，行则将至
世上没有白走的路，有的话，也许多走几遍就能发现“隐藏宝藏”。
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结束语 | 生活可以一地鸡毛，但操作系统却是心中的光
我开发Cosmos是基于兴趣，是对技术的探索和追求……
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结课测试 ｜这些操作系统的问题，你都掌握了么？
课程已经完结，我特别给你准备了一套结课测试题，帮你检验学习成果。
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参考答案 | 对答案，是再次学习的一个机会
今天这期加餐，我们整理了课程里的思考题答案，一次性发布出来。供你对照参考，查漏补缺。
课程介绍
618 狂欢 | 课程专属口令 你将获得 洞悉 OS 运行机制与架构实现 强化理解 Linux 核心技术 系统级别的编程技巧 “保姆级”代码注释及详解图 讲师介绍 彭东，网名 LMOS，Intel...618 狂欢 | 课程专属口令
你将获得
- 洞悉 OS 运行机制与架构实现
- 强化理解 Linux 核心技术
- 系统级别的编程技巧
- “保姆级”代码注释及详解图
讲师介绍
彭东，网名 LMOS，Intel 傲腾项目关键开发者，《深度探索嵌入式操作系统：从零开始设计、架构和开发》作者。研究操作系统数十年，精通 Linux、BSD、SunOS 等开源操作系统内核，对 Windows 的 NT 内核也有一定研究。
曾独立开发过两套全新的操作系统内核：LMOS 和 LMOSEM。其中 LMOS 先后发布了 8 个测试版本，至今已是一个多进程、多 CPU、支持虚拟内存的全 64 位操作系统内核（x86_64 体系下），代码量达 10 万余行。LMOSEM（基于 ARM 体系）则是嵌入式操作系统的新尝试，实验了不同于 LMOS 的新架构、新代码。
课程介绍
作为计算机王国中的实际“掌舵人”，操作系统是一切法则的制定者。它掌管着硬件软件等一切资源，并负责处理多种基本事务（内存管理、资源配置、I/O 设备、网络通信等），既能维护公平正义又能杀伐决断，而我们的课程就是讲解如何实现它。
课程设计
课程中，彭东老师将多年的操作系统开发经验倾囊相授，并带你从系统级的高度分析和解决相关问题，理论结合实践，带你从无到有实现一个自己的操作系统。
实现路径
- 从最小内核 Hello OS 练手，初步了解操作系统如何运行；
- 对比经典操作系统，推陈出新，设计自己的操作系统——Cosmos 内核结构；
- 解决操作系统的硬件、同步以及初始化问题，建立 Cosmos 操作系统的测试环境以及虚拟硬件；
- 利用操作系统实现对计算机的管控，把 Cosmos 操作系统做大做强；
- 拓展视野，储备知识，分享技术前沿内容。
知识体系
下图是彭东老师绘制的简版操作系统知识体系图，上面涉及的所有知识点，都会在后续的课程讲到。尽管看上去只是些简短的词汇，但随着课程的展开，你会发现每一小块，都犹如一片汪洋。
终极目标
- 搞懂操作系统长什么样，如何运作，深入理解和掌握相关知识（理论）；
- 实现一个自己的，基于 x86 平台的支持多进程的操作系统内核（实操）。
课程目录
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