🖥️ Операционная система в 1000 строках кода на С

Минимальная операционная система для архитектуры RISC-V 32-bit, реализованная по книге Operating System in 1,000 Lines

---

📋 Стек

• Архитектура: RISC-V 32-bit
• Компилятор: Clang с поддержкой RISC-V
• Язык: C11 (freestanding)
• Виртуализация: QEMU (для эмуляции)

---

🚀 О проекте

• Минимальная операционная система с полным набором базовых функций
• Управление памятью с поддержкой виртуальной адресации и страничной организации памяти (SV32)
  • Выделение страниц памяти
  • Маппинг виртуальных адресов на физические
  • Изоляция адресных пространств процессов
• Многозадачность с поддержкой до 8 процессов одновременно
  • Переключение контекста между процессами
  • Планировщик задач с round-robin алгоритмом
  • Изоляция процессов через отдельные page tables
• Системные вызовы для взаимодействия пользовательских программ с ядром
  • SYS_PUTCHAR — вывод символа в консоль
  • SYS_GETCHAR — чтение символа из консоли (с блокировкой)
  • SYS_EXIT — завершение процесса
  • SYS_READFILE — чтение файла
  • SYS_WRITEFILE — запись в файл
• Файловая система на основе формата tar (ustar)
  • Поддержка чтения и записи файлов
  • Автоматическая загрузка файлов из образа диска при старте
  • Сохранение изменений на диск через VirtIO
• Работа с диском через интерфейс VirtIO Block Device
  • Чтение и запись секторов диска
  • Поддержка виртуальных очередей VirtIO
• Обработка исключений и прерываний через trap handler
  • Обработка системных вызовов через инструкцию ecall
  • Переключение между режимами supervisor и user
• Интерактивная оболочка (shell) в пользовательском пространстве
  • Команда hello — приветствие
  • Команда exit — выход из shell
  • Команда readfile — чтение файла
  • Команда writefile — запись в файл
• Разделение на kernel и user space
  • Ядро работает в режиме supervisor
  • Пользовательские программы работают в режиме user с ограниченными правами
  • Защита памяти через page tables

---

📝 Структура проекта

OSIn1000Lines/
├── src/
│   ├── kernel.c      # Основной код ядра (управление процессами, системные вызовы)
│   ├── kernel.h      # Заголовочные файлы ядра
│   ├── kernel.ld     # Скрипт линковки ядра
│   ├── user.c        # Пользовательское пространство (системные вызовы)
│   ├── user.h        # Заголовочные файлы пользовательского пространства
│   ├── user.ld       # Скрипт линковки пользовательских программ
│   ├── shell.c       # Код интерактивной оболочки
│   ├── common.c      # Общие функции (printf, memset, memcpy, strcmp)
│   ├── common.h      # Общие определения
│   ├── Makefile      # Сборка проекта
│   ├── disk/         # Файлы для файловой системы
│   │   ├── hello.txt
│   │   └── meow.txt
│   └── run.sh        # Скрипт запуска в QEMU для Linux
│   └── run.bat        # Скрипт запуска в QEMU для Windows
└── README.md         # Этот файл

---

🎯 Сборка и запуск

Требования

• Clang с поддержкой RISC-V target
• LLVM objcopy (llvm-objcopy)
• QEMU с поддержкой RISC-V 32-bit

Запуск

cd src
./run.sh