大家好，在本系列文中，將以 RISC-V xv6 以主要的學習目標來學習作業系統，希望本文可以達到以下幾個目標

• 藉由 top-down 的方式學習 xv6 的作業系統並且盡可能以 bottom-up 的方式進行撰寫。重新組織 2021 Fall MIT 6.S081 這一課程。
• 藉由閱讀 xv6 kernel 程式碼來了解一些 C 語言的相關細節，諸如 static, extern, violiate, GUN extension 等等。

此系列將會不斷的更新，陸續將本學期學習到的作業系統，微處理機概念整合入此系列文中。

以下為本系列文架構，我們將在之後一個月的時間，介紹 xv6 的部分內容。

在一開始介紹作業系統存在的目的，接著簡單介紹 RISC-V 指令集，了解 xv6 中 System call 的使用，最後藉由 xv6 的啟動過程，了解到異常處理, 記憶體分頁機制, trap, context switch, process, lock 等等。

• 作業系統簡介 :
  • 作業系統概要
  • xv6-riscv 概要
  • Process System call
  • C 語言的檔案操作, xv6 File System call
  • I/O 重導向, pipe 概念
  • RISC-V 簡介, Microkernel vs Monolithic kernel
  • linking file kernel.ld
  • xv6啟動與架構
• 記憶體管理 :
  • paging, page table
  • xv6 memory layout kernel virtual address space
  • xv6 process virtual address space
  • C Memory Management, Process Memory layout in UNIX
• 記憶體分頁錯誤 :
  • Page Fault Overview
  • Page Fault Lazy Page Allocation Implementation
• 虛擬化 :
  • xv6 Process, Init Process
  • xv6 Thread, Switch Thread
• 排程 :
  • xv6 Switch Thread, yield, sched
  • sleep, wake up
• 中斷與例外 :
  • Exception vs Interrupt, Trap overview Driver
  • xv6 Traps (user mode) overview, ecall
  • Trap (user mode) : Trace Trap
  • Trap (user mode) : Trace exec() System call
  • Trap (supervisor mode, machine mode), conclusion Trap in xv6
• I/O 裝置 :
  • UART Driver TOP
  • UART Driver Bottom
• 並行處理 :
  • Race Condition, Spinlock
  • Spinlock 在 UART 使用與實作
• C 語言概念回顧
  • Pointer, A Pointer of A Pointer, Function Pointer
  • C 語言，變數範圍，volatile, inline

以上為希望在鐵人賽期間完成的部分，而在鐵人賽賽期過後，將會加入檔案系統，更多平行，並行處理的部分，以及將本學期修息的網路程式設計和作業系統 Lab 實作部分整合入本系列文，以上。

還請各位多多指教。

參考資料

• bottomupcs
• 6.S081
• C語言編程透視
• RISC-V xv6 Book
• RISC-V xv6 source code
• Five-embeddev
• Operating System Concepts