این دوره جامع، شما را در سفری هیجان‌انگیز به دنیای طراحی و پیاده‌سازی هسته سیستم عامل xv6 با استفاده از زبان برنامه‌نویسی C همراهی می‌کند. xv6، یک سیستم عامل آموزشی است که بر اساس یونیکس نسخه ششم طراحی شده و به عنوان یک ابزار قدرتمند برای درک عمیق‌تر مفاهیم سیستم عامل به شمار می‌رود. این دوره، که بر روی یک فلش مموری 32 گیگابایتی ارائه می‌شود، به شما امکان می‌دهد تا بدون نیاز به دانلود فایل‌های حجیم، به صورت آفلاین به تمامی محتوای آموزشی دسترسی داشته باشید.

xv6 به دلیل سادگی و شفافیت ساختار خود، انتخابی ایده‌آل برای یادگیری مفاهیم پیچیده سیستم عامل است. این سیستم عامل، به شما امکان می‌دهد تا به صورت عملی با اجزای مختلف هسته، از جمله مدیریت حافظه، زمان‌بندی پردازش‌ها، سیستم فایل، و ارتباطات بین پردازش‌ها آشنا شوید. با مطالعه و تغییر کد منبع xv6، می‌توانید درک عمیقی از نحوه عملکرد سیستم عامل‌های مدرن به دست آورید.

• مفاهیم پایه سیستم عامل: آشنایی با مفاهیم کلیدی مانند پردازش، نخ (thread)، حافظه مجازی، سیستم فایل، و فراخوانی‌های سیستمی.
• ساختار هسته xv6: بررسی دقیق ساختار کد منبع xv6 و نحوه سازماندهی اجزای مختلف آن.
• مدیریت حافظه: درک نحوه تخصیص و آزادسازی حافظه، مدیریت حافظه مجازی، و پیاده‌سازی الگوریتم‌های جایگزینی صفحه.
• زمان‌بندی پردازش‌ها: آشنایی با الگوریتم‌های زمان‌بندی پردازش‌ها و نحوه پیاده‌سازی آن‌ها در xv6.
• سیستم فایل: درک ساختار سیستم فایل xv6 و نحوه مدیریت فایل‌ها و دایرکتوری‌ها.
• فراخوانی‌های سیستمی: پیاده‌سازی و استفاده از فراخوانی‌های سیستمی برای ارتباط بین برنامه‌های کاربردی و هسته.
• دیباگینگ هسته: یادگیری تکنیک‌های دیباگینگ هسته و استفاده از ابزارهای مختلف برای شناسایی و رفع اشکالات.
• توسعه xv6: افزودن قابلیت‌های جدید به xv6 و سفارشی‌سازی آن بر اساس نیازهای خاص.

این دوره شامل مثال‌های عملی و پروژه‌های برنامه‌نویسی است که به شما کمک می‌کند تا مفاهیم نظری را به صورت عملی پیاده‌سازی کنید.

• درک عمیق مفاهیم سیستم عامل: این دوره به شما کمک می‌کند تا مفاهیم پیچیده سیستم عامل را به صورت عملی درک کنید.
• تقویت مهارت‌های برنامه‌نویسی C: با کار بر روی کد منبع xv6، مهارت‌های برنامه‌نویسی C خود را به طور قابل توجهی ارتقا خواهید داد.
• آمادگی برای مصاحبه‌های شغلی: دانش و مهارت‌هایی که در این دوره به دست می‌آورید، شما را برای مصاحبه‌های شغلی در حوزه سیستم عامل و توسعه نرم‌افزار آماده می‌کند.
• ایجاد پایه قوی برای یادگیری سیستم عامل‌های دیگر: درک ساختار و عملکرد xv6، یادگیری سیستم عامل‌های پیچیده‌تر مانند لینوکس و ویندوز را برای شما آسان‌تر می‌کند.
• دسترسی آفلاین: با ارائه دوره بر روی فلش مموری 32 گیگابایتی، شما به تمامی محتوای آموزشی در هر زمان و مکانی دسترسی خواهید داشت، بدون نیاز به اینترنت.

برای شرکت در این دوره، آشنایی با مفاهیم زیر توصیه می‌شود:

• آشنایی با زبان برنامه‌نویسی C: تسلط بر مفاهیم پایه و پیشرفته زبان C، از جمله اشاره‌گرها، ساختارها، و توابع.
• آشنایی با معماری کامپیوتر: درک مفاهیم پایه معماری کامپیوتر، مانند حافظه، پردازنده، و ورودی/خروجی.
• آشنایی با سیستم عامل: داشتن یک درک کلی از سیستم عامل و وظایف آن.

اگر در این زمینه‌ها تجربه کافی ندارید، توصیه می‌کنیم قبل از شروع دوره، منابع آموزشی مربوطه را مطالعه کنید.

این دوره به بخش‌های مختلفی تقسیم شده است که هر بخش به یک جنبه خاص از طراحی و پیاده‌سازی xv6 می‌پردازد:

1. مقدمه‌ای بر xv6 و محیط توسعه:

   در این بخش، با xv6، اهداف طراحی آن، و ابزارهای مورد نیاز برای توسعه و دیباگینگ آشنا می‌شوید. نحوه نصب و پیکربندی محیط توسعه نیز آموزش داده می‌شود.

2. ساختار هسته xv6:

   در این بخش، ساختار کلی هسته xv6، نحوه سازماندهی فایل‌ها و دایرکتوری‌ها، و نقش هر یک از اجزای اصلی هسته بررسی می‌شود.

3. مدیریت پردازش‌ها:

   این بخش به مفهوم پردازش، نحوه ایجاد و مدیریت پردازش‌ها در xv6، و فراخوانی‌های سیستمی مرتبط با مدیریت پردازش‌ها می‌پردازد. مثال‌هایی از نحوه استفاده از فراخوانی‌های fork، exec، و wait ارائه می‌شود.

4. زمان‌بندی پردازش‌ها:

   در این بخش، الگوریتم‌های مختلف زمان‌بندی پردازش‌ها بررسی شده و نحوه پیاده‌سازی یک زمان‌بند ساده در xv6 توضیح داده می‌شود. مفاهیم اولویت‌بندی پردازش‌ها و جلوگیری از starvation نیز مورد بحث قرار می‌گیرند.

5. مدیریت حافظه:

   این بخش به مدیریت حافظه فیزیکی و مجازی در xv6 می‌پردازد. نحوه تخصیص و آزادسازی حافظه، پیاده‌سازی حافظه مجازی، و استفاده از جدول صفحه‌بندی (page table) توضیح داده می‌شود.

6. سیستم فایل:

   در این بخش، ساختار سیستم فایل xv6، نحوه مدیریت فایل‌ها و دایرکتوری‌ها، و فراخوانی‌های سیستمی مرتبط با سیستم فایل بررسی می‌شود. نحوه ایجاد، خواندن، نوشتن، و حذف فایل‌ها آموزش داده می‌شود.

7. ارتباطات بین پردازش‌ها (IPC):

   این بخش به روش‌های مختلف ارتباط بین پردازش‌ها، مانند لوله‌ها (pipes) و سیگنال‌ها (signals) می‌پردازد. نحوه استفاده از این مکانیسم‌ها برای ایجاد برنامه‌های چندپردازشی و هماهنگ‌سازی پردازش‌ها توضیح داده می‌شود.

8. دستگاه‌های ورودی/خروجی:

   در این بخش، نحوه ارتباط با دستگاه‌های ورودی/خروجی، مانند صفحه کلید، مانیتور، و دیسک، بررسی می‌شود. نحوه نوشتن درایورهای دستگاه ساده نیز آموزش داده می‌شود.

9. دیباگینگ هسته:

   این بخش به تکنیک‌های دیباگینگ هسته و استفاده از ابزارهایی مانند GDB برای شناسایی و رفع اشکالات می‌پردازد. نحوه تنظیم بریک‌پوینت‌ها، بررسی متغیرها، و ردیابی کد در هسته آموزش داده می‌شود.

10. پروژه‌های عملی:

    در این بخش، چندین پروژه عملی ارائه می‌شود که به شما کمک می‌کند تا مفاهیم آموخته شده را به صورت عملی پیاده‌سازی کنید. این پروژه‌ها شامل افزودن قابلیت‌های جدید به xv6، بهینه‌سازی عملکرد آن، و رفع اشکالات موجود است.

فرض کنید می‌خواهیم یک فراخوانی سیستمی جدید به نام getpid به xv6 اضافه کنیم که شناسه (ID) پردازش جاری را برمی‌گرداند. برای این کار، باید مراحل زیر را انجام دهیم:

1. تعریف فراخوانی سیستمی در فایل syscall.h:

   #define SYS_getpid 22

2. افزودن تابع مربوطه در فایل sysproc.c:

   int sys_getpid(void) { return myproc()->pid; }

3. اضافه کردن فراخوانی سیستمی به جدول فراخوانی‌های سیستمی در فایل syscall.c:

   extern uint64 sys_getpid(void);
   uint64 (*syscalls[])(void) = {
     [SYS_getpid]   sys_getpid,
     ...
   };

4. اضافه کردن فراخوانی سیستمی به فایل usys.pl (برای C user programs):

   entry("getpid");

5. اضافه کردن تابع wrapper در فایل user.h:

   int getpid(void);

6. اضافه کردن تابع wrapper در فایل usrlib.c:

   int getpid(void) {
     return syscall(SYS_getpid);
   }

پس از انجام این مراحل، می‌توانیم از فراخوانی سیستمی getpid در برنامه‌های کاربردی خود استفاده کنیم.

این دوره، یک فرصت بی‌نظیر برای یادگیری طراحی و پیاده‌سازی سیستم عامل از پایه است. با تهیه این دوره بر روی فلش مموری 32 گیگابایتی، می‌توانید در هر زمان و مکانی، به تمامی محتوای آموزشی دسترسی داشته باشید و مهارت‌های خود را در زمینه سیستم عامل ارتقا دهید.