1. 操作系统概述

背景回顾：大家已经有多年的操作系统使用经验，也知道 “操作系统” 是一门很重要的课程，但很可能无法回答好 “操作系统到底是什么”、“为什么重要” 这样的问题。我们将在一学期的时间里回答这些问题，并建立操作系统相关的基本概念、思想方法和编程技巧。

本讲内容：个人/课程简介、操作系统的发展历史，在 AI 时代的背景下回答三个问题：

• (Why): 为什么要学操作系统？
• (What): 到底什么是操作系统？
• (How): 怎么学操作系统？

1.1 个人/课程简介

1.2 为什么学操作系统？

1.3 什么是操作系统？

在这个模拟器中，整个计算机系统的状态都被封装在一个结构体中 (包括内存！是的，的确有内存也封装在一起的 CPU，例如全志 D1s) ：

struct CPUState {
    // Processor internal state
    uint32_t regs[32], csrs[CSR_COUNT];

    // Memory state
    uint8_t *mem;
    uint32_t mem_offset, mem_size;
};

而你完全可以把 rv32ima_step 理解成是数学意义上的函数：它根据当前的 CPUState，计算出执行一条指令后的 CPUState。虽然我们的课程中不再强调硬件的知识，但在思考问题时，心中总是记得程序 (指令) 执行时有一个 “状态机模型” 能够帮助你理清思路。

1.4 怎样学操作系统？

在互联网/搜索引擎/大语言模型普及的时代，只要掌握基本概念、思路和 “提出问题” 的能力，就能极快地提升自己。试着对比 man tar、tldr tar 和使用 Prompt:

操作系统是软件和硬件之间的桥梁；因此我们 “找到” 一些合适的软件、一些相对简单的硬件，理解操作系统就会变得容易。现在，学习操作系统已经变得前所未有地简单，大家只要怀揣梦想、学会提问就可以了！

1.5 总结

Take-away Messages: 操作系统是软件和硬件之间的桥梁；因此我们 “找到” 一些合适的软件、一些相对简单的硬件，理解操作系统就会变得容易——我们的课程通过讲解操作系统上的应用，帮助你实现 “编程” 的梦想。