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在Trie树那节我们讲过，利用Trie树，可以实现搜索引擎的关键词提示功能，这样可以节省用户输入搜索关键词的时间。实际上，搜索引擎在用户体验方面的优化还有很多，比如你可能经常会用的拼写纠错功能。 当你在搜索框中，一不小心输错单词时，搜索引擎会非常智能地检测出你的拼写错误，并且用对应的正确单词来进行搜 阅读全文
posted @ 2022-12-30 16:15
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上一节，我通过两个非常经典的问题，向你展示了用动态规划解决问题的过程。现在你对动态规划应该有了一个初步的认识。 今天，我主要讲动态规划的一些理论知识。学完这节内容，可以帮你解决这样几个问题：什么样的问题可以用动态规划解决？解决动态规划问题的一般思考过程是什么样的？贪心、分治、回溯、动态规划这四种算法 阅读全文
posted @ 2022-12-30 16:08
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淘宝的“双十一”购物节有各种促销活动，比如“满200元减50元”。假设你女朋友的购物车中有n个（n>100）想买的商品，她希望从里面选几个，在凑够满减条件的前提下，让选出来的商品价格总和最大程度地接近满减条件（200元），这样就可以极大限度地“薅羊毛”。作为程序员的你，能不能编个代码来帮她搞定呢？ 阅读全文
posted @ 2022-12-30 16:08
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我们在第31节提到，深度优先搜索算法利用的是回溯算法思想。这个算法思想非常简单，但是应用却非常广泛。它除了用来指导像深度优先搜索这种经典的算法设计之外，还可以用在很多实际的软件开发场景中，比如正则表达式匹配、编译原理中的语法分析等。 除此之外，很多经典的数学问题都可以用回溯算法解决，比如数独、八皇后 阅读全文
posted @ 2022-12-30 16:07
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MapReduce是Google大数据处理的三驾马车之一，另外两个是GFS和Bigtable。它在倒排索引、PageRank计算、网页分析等搜索引擎相关的技术中都有大量的应用。 尽管开发一个MapReduce看起来很高深，感觉跟我们遥不可及。实际上，万变不离其宗，它的本质就是我们今天要学的这种算法思 阅读全文
posted @ 2022-12-30 16:07
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基础的数据结构和算法我们基本上学完了，接下来几节，我会讲几种更加基本的算法。它们分别是贪心算法、分治算法、回溯算法、动态规划。更加确切地说，它们应该是算法思想，并不是具体的算法，常用来指导我们设计具体的算法和编码等。 贪心、分治、回溯、动态规划这4个算法思想，原理解释起来都很简单，但是要真正掌握且灵 阅读全文
posted @ 2022-12-30 16:07
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很多支持用户发表文本内容的网站，比如BBS，大都会有敏感词过滤功能，用来过滤掉用户输入的一些淫秽、反动、谩骂等内容。你有没有想过，这个功能是怎么实现的呢？ 实际上，这些功能最基本的原理就是字符串匹配算法，也就是通过维护一个敏感词的字典，当用户输入一段文字内容之后，通过字符串匹配算法，来查找用户输入的 阅读全文
posted @ 2022-12-30 15:57
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搜索引擎的搜索关键词提示功能，我想你应该不陌生吧？为了方便快速输入，当你在搜索引擎的搜索框中，输入要搜索的文字的某一部分的时候，搜索引擎就会自动弹出下拉框，里面是各种关键词提示。你可以直接从下拉框中选择你要搜索的东西，而不用把所有内容都输入进去，一定程度上节省了我们的搜索时间。 尽管这个功能我们几乎 阅读全文
posted @ 2022-12-30 15:56
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上一节我们讲了BM算法，尽管它很复杂，也不好理解，但却是工程中非常常用的一种高效字符串匹配算法。有统计说，它是最高效、最常用的字符串匹配算法。不过，在所有的字符串匹配算法里，要说最知名的一种的话，那就非KMP算法莫属。很多时候，提到字符串匹配，我们首先想到的就是KMP算法。 尽管在实际的开发中，我们 阅读全文
posted @ 2022-12-30 15:56
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文本编辑器中的查找替换功能，我想你应该不陌生吧？比如，我们在Word中把一个单词统一替换成另一个，用的就是这个功能。你有没有想过，它是怎么实现的呢？ 当然，你用上一节讲的BF算法和RK算法，也可以实现这个功能，但是在某些极端情况下，BF算法性能会退化的比较严重，而RK算法需要用到哈希算法，设计一个可 阅读全文
posted @ 2022-12-30 15:55
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从今天开始，我们来学习字符串匹配算法。字符串匹配这样一个功能，我想对于任何一个开发工程师来说，应该都不会陌生。我们用的最多的就是编程语言提供的字符串查找函数，比如Java中的indexOf()，Python中的find()函数等，它们底层就是依赖接下来要讲的字符串匹配算法。 字符串匹配算法很多，我会 阅读全文
posted @ 2022-12-30 15:54
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上一节我们讲了图的表示方法，讲到如何用有向图、无向图来表示一个社交网络。在社交网络中，有一个六度分割理论，具体是说，你与世界上的另一个人间隔的关系不会超过六度，也就是说平均只需要六步就可以联系到任何两个互不相识的人。 一个用户的一度连接用户很好理解，就是他的好友，二度连接用户就是他好友的好友，三度连 阅读全文
posted @ 2022-12-30 15:33
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微博、微信、LinkedIn这些社交软件我想你肯定都玩过吧。在微博中，两个人可以互相关注；在微信中，两个人可以互加好友。那你知道，如何存储微博、微信等这些社交网络的好友关系吗？ 这就要用到我们今天要讲的这种数据结构：图。实际上，涉及图的算法有很多，也非常复杂，比如图的搜索、最短路径、最小生成树、二分 阅读全文
posted @ 2022-12-30 15:24
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搜索引擎的热门搜索排行榜功能你用过吗？你知道这个功能是如何实现的吗？实际上，它的实现并不复杂。搜索引擎每天会接收大量的用户搜索请求，它会把这些用户输入的搜索关键词记录下来，然后再离线地统计分析，得到最热门的Top 10搜索关键词。 那请你思考下，假设现在我们有一个包含10亿个搜索关键词的日志文件，如 阅读全文
posted @ 2022-12-30 15:22
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我们今天讲另外一种特殊的树，“堆”（HeapHeap）。堆这种数据结构的应用场景非常多，最经典的莫过于堆排序了。堆排序是一种原地的、时间复杂度为O(n\log n)O(nlogn)的排序算法。 前面我们学过快速排序，平均情况下，它的时间复杂度为O(n\log n)O(nlogn)。尽管这两种排序算法 阅读全文
posted @ 2022-12-30 15:22
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今天，我们来讲这种数据结构的一种特殊应用，递归树。 我们都知道，递归代码的时间复杂度分析起来很麻烦。我们在第12节《排序（下）》那里讲过，如何利用递推公式，求解归并排序、快速排序的时间复杂度，但是，有些情况，比如快排的平均时间复杂度的分析，用递推公式的话，会涉及非常复杂的数学推导。 除了用递推公式这 阅读全文
posted @ 2022-12-30 15:21
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红黑树是一个让我又爱又恨的数据结构，“爱”是因为它稳定、高效的性能，“恨”是因为实现起来实在太难了。我今天讲的红黑树的实现，对于基础不太好的同学，理解起来可能会有些困难。但是，我觉得没必要去死磕它。 我为什么这么说呢？因为，即便你将左右旋背得滚瓜烂熟，我保证你过不几天就忘光了。因为，学习红黑树的代码 阅读全文
posted @ 2022-12-30 15:21
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上两节，我们依次讲了树、二叉树、二叉查找树。二叉查找树是最常用的一种二叉树，它支持快速插入、删除、查找操作，各个操作的时间复杂度跟树的高度成正比，理想情况下，时间复杂度是O(logn)。 不过，二叉查找树在频繁的动态更新过程中，可能会出现树的高度远大于log2n的情况，从而导致各个操作的效率下降。极 阅读全文
posted @ 2022-12-30 15:20
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上一节我们学习了树、二叉树以及二叉树的遍历，今天我们再来学习一种特殊的二叉树，二叉查找树。二叉查找树最大的特点就是，支持动态数据集合的快速插入、删除、查找操作。 我们之前说过，散列表也是支持这些操作的，并且散列表的这些操作比二叉查找树更高效，时间复杂度是O(1)。既然有了这么高效的散列表，使用二叉树 阅读全文
posted @ 2022-12-30 15:20
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前面我们讲的都是线性表结构，栈、队列等等。今天我们讲一种非线性表结构，树。树这种数据结构比线性表的数据结构要复杂得多，内容也比较多，所以我会分四节来讲解。 我反复强调过，带着问题学习，是最有效的学习方式之一，所以在正式的内容开始之前，我还是给你出一道思考题：二叉树有哪几种存储方式？什么样的二叉树适合 阅读全文
posted @ 2022-12-30 15:19
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上一节，我讲了哈希算法的四个应用，它们分别是：安全加密、数据校验、唯一标识、散列函数。今天，我们再来看剩余三种应用：负载均衡、数据分片、分布式存储。 你可能已经发现，这三个应用都跟分布式系统有关。没错，今天我就带你看下，哈希算法是如何解决这些分布式问题的。 应用五：负载均衡 我们知道，负载均衡算法有 阅读全文
posted @ 2022-12-30 15:19
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还记得2011年CSDN的“脱库”事件吗？当时，CSDN网站被黑客攻击，超过600万用户的注册邮箱和密码明文被泄露，很多网友对CSDN明文保存用户密码行为产生了不满。如果你是CSDN的一名工程师，你会如何存储用户密码这么重要的数据吗？仅仅MD5加密一下存储就够了吗？ 要想搞清楚这个问题，就要先弄明白 阅读全文
posted @ 2022-12-30 15:11
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我们已经学习了20节内容，你有没有发现，有两种数据结构，散列表和链表，经常会被放在一起使用。你还记得，前面的章节中都有哪些地方讲到散列表和链表的组合使用吗？我带你一起回忆一下。 在链表那一节，我讲到如何用链表来实现LRU缓存淘汰算法，但是链表实现的LRU缓存淘汰算法的时间复杂度是O(n)，当时我也提 阅读全文
posted @ 2022-12-30 15:11
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通过上一节的学习，我们知道，散列表的查询效率并不能笼统地说成是O(1)。它跟散列函数、装载因子、散列冲突等都有关系。如果散列函数设计得不好，或者装载因子过高，都可能导致散列冲突发生的概率升高，查询效率下降。 在极端情况下，有些恶意的攻击者，还有可能通过精心构造的数据，使得所有的数据经过散列函数之后， 阅读全文
posted @ 2022-12-30 15:10
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Word这种文本编辑器你平时应该经常用吧，那你有没有留意过它的拼写检查功能呢？一旦我们在Word里输入一个错误的英文单词，它就会用标红的方式提示“拼写错误”。Word的这个单词拼写检查功能，虽然很小但却非常实用。你有没有想过，这个功能是如何实现的呢？ 其实啊，一点儿都不难。只要你学完今天的内容，散列 阅读全文
posted @ 2022-12-30 15:10
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上两节我们讲了二分查找算法。当时我讲到，因为二分查找底层依赖的是数组随机访问的特性，所以只能用数组来实现。如果数据存储在链表中，就真的没法用二分查找算法了吗？ 实际上，我们只需要对链表稍加改造，就可以支持类似“二分”的查找算法。我们把改造之后的数据结构叫做跳表（Skip list），也就是今天要讲的 阅读全文
posted @ 2022-12-30 15:10
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通过IP地址来查找IP归属地的功能，不知道你有没有用过？没用过也没关系，你现在可以打开百度，在搜索框里随便输一个IP地址，就会看到它的归属地。 这个功能并不复杂，它是通过维护一个很大的IP地址库来实现的。地址库中包括IP地址范围和归属地的对应关系。 当我们想要查询202.102.133.13这个IP 阅读全文
posted @ 2022-12-30 15:09
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今天我们讲一种针对有序数据集合的查找算法：二分查找（Binary Search）算法，也叫折半查找算法。二分查找的思想非常简单，很多非计算机专业的同学很容易就能理解，但是看似越简单的东西往往越难掌握好，想要灵活应用就更加困难。 老规矩，我们还是来看一道思考题。 假设我们有1000万个整数数据，每个数 阅读全文
posted @ 2022-12-30 15:08
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几乎所有的编程语言都会提供排序函数，比如C语言中qsort()，C++ STL中的sort()、stable_sort()，还有Java语言中的Collections.sort()。在平时的开发中，我们也都是直接使用这些现成的函数来实现业务逻辑中的排序功能。那你知道这些排序函数是如何实现的吗？底层都 阅读全文
posted @ 2022-12-30 15:07
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上两节中，我带你着重分析了几种常用排序算法的原理、时间复杂度、空间复杂度、稳定性等。今天，我会讲三种时间复杂度是O(n)的排序算法：桶排序、计数排序、基数排序。因为这些排序算法的时间复杂度是线性的，所以我们把这类排序算法叫作线性排序（Linear sort）。之所以能做到线性的时间复杂度，主要原因是 阅读全文
posted @ 2022-12-30 15:06
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上一节我讲了冒泡排序、插入排序、选择排序这三种排序算法，它们的时间复杂度都是O(n2)，比较高，适合小规模数据的排序。今天，我讲两种时间复杂度为O(nlogn)的排序算法，归并排序和快速排序。这两种排序算法适合大规模的数据排序，比上一节讲的那三种排序算法要更常用。 归并排序和快速排序都用到了分治思想 阅读全文
posted @ 2022-12-30 15:05
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排序对于任何一个程序员来说，可能都不会陌生。你学的第一个算法，可能就是排序。大部分编程语言中，也都提供了排序函数。在平常的项目中，我们也经常会用到排序。排序非常重要，所以我会花多一点时间来详细讲一讲经典的排序算法。 排序算法太多了，有很多可能你连名字都没听说过，比如猴子排序、睡眠排序、面条排序等。我 阅读全文
posted @ 2022-12-30 15:01
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推荐注册返佣金的这个功能我想你应该不陌生吧？现在很多App都有这个功能。这个功能中，用户A推荐用户B来注册，用户B又推荐了用户C来注册。我们可以说，用户C的“最终推荐人”为用户A，用户B的“最终推荐人”也为用户A，而用户A没有“最终推荐人”。 一般来说，我们会通过数据库来记录这种推荐关系。在数据库表 阅读全文
posted @ 2022-12-30 15:01
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我们知道，CPU资源是有限的，任务的处理速度与线程个数并不是线性正相关。相反，过多的线程反而会导致CPU频繁切换，处理性能下降。所以，线程池的大小一般都是综合考虑要处理任务的特点和硬件环境，来事先设置的。 当我们向固定大小的线程池中请求一个线程时，如果线程池中没有空闲资源了，这个时候线程池如何处理这 阅读全文
posted @ 2022-12-30 15:01
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浏览器的前进、后退功能，我想你肯定很熟悉吧？ 当你依次访问完一串页面a-b-c之后，点击浏览器的后退按钮，就可以查看之前浏览过的页面b和a。当你后退到页面a，点击前进按钮，就可以重新查看页面b和c。但是，如果你后退到页面b后，点击了新的页面d，那就无法再通过前进、后退功能查看页面c了。 假设你是Ch 阅读全文
posted @ 2022-12-30 15:00
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上一节我讲了链表相关的基础知识。学完之后，我看到有人留言说，基础知识我都掌握了，但是写链表代码还是很费劲。哈哈，的确是这样的！ 想要写好链表代码并不是容易的事儿，尤其是那些复杂的链表操作，比如链表反转、有序链表合并等，写的时候非常容易出错。从我上百场面试的经验来看，能把“链表反转”这几行代码写对的人 阅读全文
posted @ 2022-12-30 14:59
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今天我们来聊聊“链表（Linked list）”这个数据结构。学习链表有什么用呢？为了回答这个问题，我们先来讨论一个经典的链表应用场景，那就是LRU缓存淘汰算法。 缓存是一种提高数据读取性能的技术，在硬件设计、软件开发中都有着非常广泛的应用，比如常见的CPU缓存、数据库缓存、浏览器缓存等等。 缓存的 阅读全文
posted @ 2022-12-30 14:59
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提到数组，我想你肯定不陌生，甚至还会自信地说，它很简单啊。 是的，在每一种编程语言中，基本都会有数组这种数据类型。不过，它不仅仅是一种编程语言中的数据类型，还是一种最基础的数据结构。尽管数组看起来非常基础、简单，但是我估计很多人都并没有理解这个基础数据结构的精髓。 在大部分编程语言中，数组都是从0开 阅读全文
posted @ 2022-12-30 14:59
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上一节，我们讲了复杂度的大O表示法和几个分析技巧，还举了一些常见复杂度分析的例子，比如O(1)、O(logn)、O(n)、O(nlogn)复杂度分析。掌握了这些内容，对于复杂度分析这个知识点，你已经可以到及格线了。但是，我想你肯定不会满足于此。 今天我会继续给你讲四个复杂度分析方面的知识点，最好情况 阅读全文
posted @ 2022-12-30 14:58
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我们都知道，数据结构和算法本身解决的是“快”和“省”的问题，即如何让代码运行得更快，如何让代码更省存储空间。所以，执行效率是算法一个非常重要的考量指标。那如何来衡量你编写的算法代码的执行效率呢？这里就要用到我们今天要讲的内容：时间、空间复杂度分析。 其实，只要讲到数据结构与算法，就一定离不开时间、空 阅读全文
posted @ 2022-12-30 14:57
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你是否曾跟我一样，因为看不懂数据结构和算法，而一度怀疑是自己太笨？实际上，很多人在第一次接触这门课时，都会有这种感觉，觉得数据结构和算法很抽象，晦涩难懂，宛如天书。正是这个原因，让很多初学者对这门课望而却步。 我个人觉得，其实真正的原因是你没有找到好的学习方法，没有抓住学习的重点。实际上，数据结构和 阅读全文
posted @ 2022-12-30 14:57
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你是不是觉得数据结构和算法，跟操作系统、计算机网络一样，是脱离实际工作的知识？可能除了面试，这辈子也用不着？ 尽管计算机相关专业的同学在大学都学过这门课程，甚至很多培训机构也会培训这方面的知识，但是据我了解，很多程序员对数据结构和算法依旧一窍不通。还有一些人也只听说过数组、链表、快排这些最最基本的数 阅读全文
posted @ 2022-12-30 14:56
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你好，我是王争，毕业于西安交通大学计算机专业。现在回想起来，本科毕业的时候，我的编程水平其实是很差的。直到读研究生的时候，一个师兄给了我一本《算法导论》，说你可以看看，对你的编程会很有帮助。 没想到，从此我对算法的“迷恋”便一发不可收拾。之后，我如饥似渴地把图书馆里几乎所有数据结构和算法书籍都读了一 阅读全文
posted @ 2022-12-30 14:56
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你好，我是LMOS。 2021年，我在极客时间上开设了我的第一门课程《操作系统实战45讲》，和你分享了我多年来研究操作系统的一些成就和经验。 我本以为在业务为王、各种新技术层出不穷的今天，很少有人会关注操作系统这种底层且异常复杂的技术。但出乎意料，这门课程一上线引起很多朋友的关注，曾经一度稳居极客时 阅读全文
posted @ 2022-12-30 11:35
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你好，我是LMOS。 感谢你的一路相伴，我们的《操作系统实战45讲》专栏写到此处，你亦能学至此处，多半是出于兴趣，出于一种对操作系统的热爱，出于一种对事物本质发自内心的苛求…… 如果是这样，请你永远保持这份心性，它会给你带来更多意想不到的结果。走到这里，也让我们先停住前进的脚步，回忆一下这一路走来都 阅读全文
posted @ 2022-12-30 11:34
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你好，我是艾恩凝。很高兴受邀来写用户故事，可以“吐槽”一下与我结缘的操作系统实战专栏。不对，是夸赞。 其实，这门课在去年底宣传的时候，我就知道了。那时朋友圈铺天盖地在发消息，可以说想不知道都难，当时我只以为是单纯的广告，所以并没有仔细了解。 就这样，我与这么好的一门课擦肩而过。现在回头看来，只是缘分 阅读全文
posted @ 2022-12-30 11:33
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你好，我是yiyang。 先简单说说我自己吧，我是一名编程爱好者，这个爱好从小学就已经播下了种子。我从求学到就业，有过很多次机会接触计算机方面的学习和相关工作，可是一直没有真正动手编程。这次能接触到LMOS老师的《操作系统实战45课》，让我眼前一亮，当时就报名了这门课。 都说编程需要能掌握一些基础的 阅读全文
posted @ 2022-12-30 11:33
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你好，我是leveryd。 先做个自我介绍，我在网络安全行业从事技术工作，目前在负责安全产品的研发工作，工作六年。 虽然在研发工作中，我们通常是遇到什么问题就去查，边查边学。虽然这样的学习方式能快速解决问题，但有时候这种方法也不灵，比方说学习语义分析时，就必须要把词法分析、语法分析先学了，一通搜索、 阅读全文
posted @ 2022-12-30 11:32
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你好，我是宇新。 作为《操作系统实战45讲》的编辑。从专栏上线到现在已经有3个多月的时间了，感谢你一直坚持到现在。 留意过课程评论区的同学都知道，我们有几位常驻的同学一直在主动输出。那这些“课代表”是怎样学习专栏，又有什么学习诀窍？ 为了满足咱们的好奇心，我特意策划了这次特别的采访，请到了在专栏里留 阅读全文
posted @ 2022-12-30 11:32
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你好，我是spring Xu。我平时的工作就是做实时嵌入式系统，坐标上海。 写操作系统这件事一直是我的兴趣，我之前写过引导器，也有移植过uboot的基础，还读了不少操作系统的书。作为一名操作系统“发烧友”，我是怎样跟操作系统、跟LMOS这门课程结缘的呢？请你听我慢慢道来。 我是怎样与操作系统结缘的？ 阅读全文
posted @ 2022-12-30 11:31
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你好，我是pedro，目前是一名后端小研发。 很早的时候，就收到了小编的邀请，让我来写一写用户故事。但是因为我手上有很多事情，这事儿就被耽搁了下来，所以导致这篇小故事迟到了很久。 虽然是在操作系统这个专栏下，但是我不想受到领域的限制，我想和你们分享一下我的学习思路、学习方法和收获，真诚地和你说说话， 阅读全文
posted @ 2022-12-30 11:30
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你好，我是Yason Lee。 先简单介绍一下我自己，我曾为腾讯、土巴兔、中兴等多家公司服务过，目前在国内某电商公司担任研发方面的工作。我跟LMOS相识多年，也是 Cosmos Psi 开源项目的贡献者之一。 受到极客时间和老彭（LMOS）邀请，这次加餐我想从我的视角给你说说，Cosmos项目的来龙 阅读全文
posted @ 2022-12-30 11:30
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你好，我是LMOS。 在今天，Andriod+ARM已经成了移动领域的霸主，这与当年的Windows+Intel何其相似。之前我们已经在Intel的x86 CPU上实现了Cosmos，今天我会给你讲讲ARM的AArch64体系结构，带你扩展一下视野。 首先，我们来看看什么是AArch64体系，然后分 阅读全文
posted @ 2022-12-30 11:29
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你好，我是 LMOS。 前面两节课，我们一起学习了虚拟机和容器的原理，这些知识属于向上延展。而这节课我们要向下深挖，看看操作系统下面的硬件层面，重点研究一下CPU的原理和它的加速套路。 有了这些知识的加持，我还会给你说说，为什么去年底发布的苹果M1芯片可以实现高性能、低功耗。你会发现，掌握了硬件的知 阅读全文
posted @ 2022-12-30 11:28
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你好，我是LMOS。 上节课我带你通过KVM技术打开了计算机虚拟化技术的大门，KVM技术是基于内核的虚拟机，同样的KVM和传统的虚拟化技术一样，需要虚拟出一台完整的计算机，对于某些场景来说成本会比较高，其实还有比KVM更轻量化的虚拟化技术，也就是今天我们要讲的容器。 这节课我会先带你理解容器的概念， 阅读全文
posted @ 2022-12-30 11:28
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你好，我是LMOS。 上节课，我们理解了Linux里要如何实现系统API。可是随着云计算、大数据和分布式技术的演进，我们需要在一台服务器上虚拟化出更多虚拟机，还要让这些虚拟机能够弹性伸缩，实现跨主机的迁移。 而虚拟化技术正是这些能力的基石。这一节课，就让我们一起探索一下，亚马逊、阿里、腾讯等知名公司 阅读全文
posted @ 2022-12-30 11:27
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你好，我是LMOS。 上节课，我们通过实现一个获取时间的系统服务，学习了Cosmos里如何建立一个系统服务接口。Cosmos为应用程序提供服务的过程大致是这样的：应用程序先设置服务参数，然后通过int指令进入内核，由Cosmos内核运行相应的服务函数，最后为应用程序提供所需服务。 不知道你是否好奇过 阅读全文
posted @ 2022-12-30 11:27
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你好，我是LMOS。 一路走来，咱们的Cosmos系统已经有内存管理，进程、文件、I/O了，这些重要的组件已经建立了，也就是说它们可以向应用程序提供服务了。 但就好像你去各政府部门办理业务证件一样，首先是前台工作人员接待你，对你的业务需求进行初级预判，然后后台人员进行审核并进行业务办理，最后由前台人 阅读全文
posted @ 2022-12-30 11:26
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你好，我是LMOS。 上节课，我们一起了解了套接字的工作机制和数据结构，但套接字有哪些基本接口实现呢？相信学完这节课，你就能够解决这个问题了。 今天我会和你探讨套接字从创建、协议接口注册与初始化过程，还会为你深入分析套接字系统，是怎样调用各个功能函数的。通过这节课，相信你可以学会基于套接字来编写网络 阅读全文
posted @ 2022-12-30 11:25
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你好，我是LMOS。 前面我们了解了网络的宏观架构，建立了网络模块知识的大局观，也进行了实际的组网实践。现在我们来瞧一瞧Linux的网络程序，不过想要入门Linux的网络编程，套接字也是一个绕不开的重要知识点，正是有了套接字，Linux系统才拥有了网络通信的能力。而且网络协议的最底层也是套接字，有了 阅读全文
posted @ 2022-12-30 11:25
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你好，我是 LMOS。 上节课我们对一次请求到响应的过程积累了一些宏观认识，相信你已经对整个网络架构有了一个整体蓝图。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，让你开阔视野，真正理解底层工程的实现思路。 凡事先问目的，在网络数据在内核中的流转，最终要服务于网络收发功能。所以，我会先带 阅读全文
posted @ 2022-12-30 11:23
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你好，我是 LMOS。 从这节课起，我们就要开始学习网络篇的内容了。网络是一个极其宏大的知识结构，我会通过五节课带你了解计算机网络的关键内容。 具体我们是这样安排的。作为网络篇的开始，今天这节课我会从一个面试中高频出现的问题切入，带你梳理从输入URL到网卡的网络数据流动过程中都发生了什么事。如果你真 阅读全文
posted @ 2022-12-30 11:22
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你好，我是LMOS。 在前面的课程中，我们已经实现了Cosmos下的文件系统rfs，相信你已经感受到了一个文件系统是如何管理文件的。今天我们一起来瞧一瞧Linux是如何管理文件，也验证一下Linux那句口号：一切皆为文件。 为此，我们需要首先搞清楚什么是VFS，接着理清为了实现VFS所用到的数据结构 阅读全文
posted @ 2022-12-30 11:20
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你好，我是LMOS。 我们在上一节课中，已经建立了仓库，并对仓库进行了划分，就是文件系统的格式化。有了仓库就需要往里面存取东西，对于我们的仓库来说，就是存取应用程序的文件。 所以今天我们要给仓库增加一些相关的操作，这些操作主要用于新建、打开、关闭、读写文件，它们也是文件系统的标准功能，自然即使我们这 阅读全文
posted @ 2022-12-30 11:20
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你好，我是LMOS。 上一节课中，我们已经设计好了文件系统数据结构，相当于建好了仓库的基本结构。 今天，我将和你一起探索仓库的划分，即什么地方存放仓库的管理信息，什么地方存放进程的“劳动成果”（也就是文件），对应于文件系统就是文件系统的格式化操作。 具体我是这样安排的，我们先来实现文件系统设备驱动， 阅读全文
posted @ 2022-12-30 11:18
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你好，我是LMOS。 你有没有想过，蜜蜂把劳动成果变成蜜糖存放在蜂巢中，人类把劳动成果量化成财富存放在银行，但一个进程的劳动成果放在哪里呢？ 看到这里，你可能有疑问，进程有劳动成果吗？当然有，进程加工处理的数据就是进程的劳动成果，可是这个“劳动成果”，如何表示、如何组织，又放在哪里呢？这些问题都会在 阅读全文
posted @ 2022-12-30 11:17
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你好，我是LMOS。 前面我们已经完成了Cosmos的驱动设备的建立，还写好了一个真实的设备驱动。 今天，我们就来看看Linux是如何管理设备的。我们将从Linux如何组织设备开始，然后研究设备驱动相关的数据结构，最后我们还是要一起写一个Linux设备驱动实例，这样才能真正理解它。 感受一下Linu 阅读全文
posted @ 2022-12-30 11:16
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你好，我是LMOS。 在上一课中，我们实现了建立设备的接口，这相当于制定了部门的相关法规，只要遵守这些法规就能建立一个部门。当然，建立了一个部门，是为了干活的，吃空饷可不行。 其实一个部门的职责不难确定，它应该能对上级下发的任务作出响应，并完成相关工作，而这对应到设备，就是如何处理内核的I/O包，这 阅读全文
posted @ 2022-12-30 11:15
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你好，我是LMOS。 在上节课里，我们对设备进行了分类，建立了设备与驱动的数据结构，同时也规定了一个驱动程序应该提供哪些标准操作方法，供操作系统内核调用。这相当于设计了行政部门的规章制度，一个部门叫什么，应该干什么，这些就确定好了。 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。我们 阅读全文
posted @ 2022-12-30 11:15
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你好，我是LMOS。 小到公司，大到国家，都有各种下属部门，比如我们国家现在有教育部、科学技术部、外交部，财政部等，这些部门各自负责完成不同的职能工作，如教育部负责教育事业和语言文字工作，科学技术部负责推动解决经济社会发展的重大科技问题。 既然大道相通，那我们的Cosmos中是否也是类似这样的结构呢 阅读全文
posted @ 2022-12-30 11:14
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你好，我是LMOS。 在前面的课程中，我们已经写好了Cosmos的进程管理组件，实现了多进程调度运行，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。 好了，话不多说，我们开始吧。 Linux如何表示进程 在Cosmos中，我们设计了一个thread_t数据结构来代表一个进程，Linu 阅读全文
posted @ 2022-12-30 11:14
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你好，我是LMOS。 上节课，我带你一起设计了我们Cosmos的进程调度器，但有了进程调度器还不够，因为调度器它始终只是让一个进程让出CPU，切换到它选择的下一个进程上去运行。 结合前面我们对进程生命周期的讲解，估计你已经反应过来了。没错，多进程调度方面，我们还要实现进程的等待与唤醒机制，今天我们就 阅读全文
posted @ 2022-12-30 11:13
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你好，我是LMOS。 上节课，我们了解了什么是进程，还一起写好了建立进程的代码。不知道你想过没有，如果在系统中只有一个进程，那我们提出进程相关的概念和实现与进程有关的功能，是不是就失去了意义呢？ 显然，提出进程的目的之一，就是为了实现多个进程，使系统能运行多个应用程序。今天我们就在单进程的基础上扩展 阅读全文
posted @ 2022-12-30 11:12
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你好，我是LMOS。 在前面的课程里，我们已经实现了数据同步、hal层的初始化，中断框架、物理内存、内存对象、虚拟内存管理，这些都是操作系统中最核心的东西。 今天，我再给你讲讲操作系统里一个层次非常高的组件——进程，而它又非常依赖于内存管理、中断、硬件体系结构。好在前面课程中，这些基础知识我们已经搞 阅读全文
posted @ 2022-12-30 11:09
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你好，我是LMOS。 上节课我们学习了伙伴系统，了解了它是怎样管理物理内存页面的。那么你自然会想到这个问题：Linux系统中，比页更小的内存对象要怎样分配呢？ 带着这个问题，我们来一起看看SLAB分配器的原理和实现。在学习过程中，你也可以对照一下我们Cosmos的内存管理组件，看看两者的内存管理有哪 阅读全文
posted @ 2022-12-30 11:08
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你好，我是LMOS。 前面我们实现了Cosmos的内存管理组件，相信你对计算机内存管理已经有了相当深刻的认识和见解。那么，像Linux这样的成熟操作系统，又是怎样实现内存管理的呢？ 这就要说到Linux系统中，用来管理物理内存页面的伙伴系统，以及负责分配比页更小的内存对象的SLAB分配器了。 我会通 阅读全文
posted @ 2022-12-30 11:07
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你好，我是LMOS。 今天，我们继续研究操作系统如何实现虚拟内存。在上节课，我们已经建立了虚拟内存的初始流程，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。 这节课的配套代码，你可以点击这里下载。 虚拟地址的空间的分配与释放 通过上节 阅读全文
posted @ 2022-12-30 11:06
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你好，我是LMOS。 在现实中，有的人需要向政府申请一大块区域，在这块区域中建楼办厂，但是土地有限且已经被占用。所以可能的方案是，只给你分配一个总的面积区域，今年湖北有空地就在湖北建立一部分厂房，明年广东有空地就在广东再建另一部分厂房，但是总面积不变。 其实在计算机系统中也有类似的情况，一个应用往往 阅读全文
posted @ 2022-12-30 11:05
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你好，我是LMOS。 在前面的课程中，我们建立了物理内存页面管理器，它既可以分配单个页面，也可以分配多个连续的页面，还能指定在特殊内存地址区域中分配页面。 但你发现没有，物理内存页面管理器一次分配至少是一个页面，而我们对内存分页是一个页面4KB，即4096字节。对于小于一个页面的内存分配请求，它无能 阅读全文
posted @ 2022-12-30 11:05
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你好，我是LMOS。 通过前面两节课的学习，我们已经组织好了内存页，也初始化了内存页和内存区。我们前面做了这么多准备工作，就是为了实现分配和释放内存页面，达到内存管理的目的。 那有了前面的基础，我想你自己也能大概实现这个分配和释放的代码。但是，根据前面我们设计的数据结构和对其初始化的工作，估计你也可 阅读全文
posted @ 2022-12-30 11:03
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你好，我是LMOS。 上节课，我们确定了用分页方式管理内存，并且一起动手设计了表示内存页、内存区相关的内存管理数据结构。不过，虽然内存管理相关的数据结构已经定义好了，但是我们还没有在内存中建立对应的实例变量。 我们都知道，在代码中实际操作的数据结构必须在内存中有相应的变量，这节课我们就去建立对应的实 阅读全文
posted @ 2022-12-30 10:58
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你好，我是LMOS。 内存跟操作系统的关系，就像土地和政府的关系一样。政府必须合理规划这个国家的土地，才能让人民安居乐业。为了发展，政府还要进而建立工厂、学校，发展工业和教育，规划城镇，国家才能繁荣富强。 而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。 内存 阅读全文
posted @ 2022-12-30 10:57
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你好，我是LMOS。 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。最后，我们会用Linux的第一个用户进程的建立来收尾。 如果用你上手去玩一款新游戏做类比的话，那么上节课只是新手教程，而这节课就是更深入的实战了。后面你会看到很多熟悉的“面孔”， 阅读全文
posted @ 2022-12-30 10:57
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你好，我是LMOS。 在前面的课程中，我们建好了二级引导器，启动了我们的Cosmos，并进行了我们Cosmos的Hal层初始化。 我会用两节课带你领会Linux怎样做初始化。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。 这节课，我会先为你 阅读全文
posted @ 2022-12-30 10:49
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你好，我是LMOS。 前面三节课，我们为调用Cosmos的第一个C函数hal_start做了大量工作。这节课我们要让操作系统Cosmos里的第一个C函数真正跑起来啦，也就是说，我们会真正进入到我们的内核中。 今天我们会继续在这个hal_start函数里，首先执行板级初始化，其实就是hal层（硬件抽象 阅读全文
posted @ 2022-12-30 10:47
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你好，我是LMOS。 上节课我们动手实现了自己的二级引导器。今天这节课我们将进入二级引导器，完成具体工作的环节。 在二级引导器中，我们要检查CPU是否支持64位的工作模式、收集内存布局信息，看看是不是合乎我们操作系统的最低运行要求，还要设置操作系统需要的MMU页表、设置显卡模式、释放中文字体文件。 阅读全文
posted @ 2022-12-30 10:46
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你好，我是LMOS。 上节课，我们建造了属于我们的“计算机”，并且在上面安装好了GRUB。这节课我会带你一起实现二级引导器这个关键组件。 看到这儿你可能会问，GRUB不是已经把我们的操作系统加载到内存中了吗？我们有了GRUB，我们为什么还要实现二级引导器呢？ 这里我要给你说说我的观点，二级引导器作为 阅读全文
posted @ 2022-12-30 10:45
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你好，我是LMOS。 经过前面那么多课程的准备，现在我们距离把我们自己操作系统跑起来，已经是一步之遥了。现在，你是不是很兴奋，很激动？有这些情绪说明你是喜欢这门课程的。 接下来的三节课，我们会一起完成一个壮举，从GRUB老大哥手中接过权柄，让计算机回归到我们的革命路线上来，为我们之后的开发自己的操作 阅读全文
posted @ 2022-12-30 10:44
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你好，我是LMOS。 上节课，我们学习了解决数据同步问题的思路与方法。Linux作为成熟的操作系统内核，当然也有很多数据同步的机制，它也有原子变量、开启和关闭中断、自旋锁、信号量。 那今天我们就来探讨一下这些机制在Linux中的实现。看看Linux的实现和前面我们自己的实现有什么区别，以及Linux 阅读全文
posted @ 2022-12-30 10:43
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你好，我是LMOS。 我们在前面的课程中探索了，开发操作系统要了解的最核心的硬件——CPU、MMU、Cache、内存，知道了它们的工作原理。在程序运行中，它们起到了至关重要的作用。 在开发我们自己的操作系统以前，还不能一开始就把机器跑起来，而是先要弄清楚数据同步的问题。如果不解决掉数据同步的问题，后 阅读全文
posted @ 2022-12-30 10:43
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你好，我是LMOS。 在前面的课程里，我们已经知道了CPU是如何执行程序的，也研究了程序的地址空间，这里我们终于到了程序的存放地点——内存。 你知道什么是Cache吗？在你心中，真实的内存又是什么样子呢？今天我们就来重新认识一下Cache和内存，这对我们利用Cache写出高性能的程序代码和实现操作系 阅读全文
posted @ 2022-12-30 10:42
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你好，我是LMOS。 从前面的课程我们得知，CPU执行程序、处理数据都要和内存打交道，这个打交道的方式就是内存地址。 读取指令、读写数据都需要首先告诉内存芯片：hi，内存老哥请你把0x10000地址处的数据交给我……hi，内存老哥，我已经计算完成，请让我把结果写回0x200000地址的空间。这些地址 阅读全文
posted @ 2022-12-30 10:41
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你好，我是LMOS。 我们在前面已经设计了我们的OS架构，你也许正在考虑怎么写代码实现它。恕我直言，现在我们还有很多东西没搞清楚。 由于OS内核直接运行在硬件之上，所以我们要对运行我们代码的硬件平台有一定的了解。接下来，我会通过三节课，带你搞懂硬件平台的关键内容。 今天我们先来学习CPU的工作模式， 阅读全文
posted @ 2022-12-30 10:41
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你好，我是LMOS。 什么？你想成为计算机黑客？ 梦想坐在计算机前敲敲键盘，银行账号里的数字就会自己往上涨。拜托，估计明天你就该被警察逮捕了。真正的黑客是对计算机技术有近乎极致的追求，而不是干坏事。 下面我就带你认识这样一个计算机黑客，看看他是怎样创造出影响世界的Linux，然后进一步了解一下Lin 阅读全文
posted @ 2022-12-30 10:40
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你好，我是LMOS。 在上节课中，我们写了一个极简的操作系统——Hello OS，并成功运行，直观地感受了一下自己控制计算机的乐趣，或许你正沉浸在这种乐趣之中，但我不得不提醒你赶快从这种快乐中走出来。 因为我们的Hello OS虽然能使计算机运行起来，但其实没有任何实际的功能。 什么？没有实际功能， 阅读全文
posted @ 2022-12-30 10:39
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你好，我是LMOS。 我们知道，在学习许多编程语言一开始的时候，都有一段用其语言编写的经典程序——Hello World。这不过是某一操作系统平台之上的应用程序，却心高气傲地问候世界。 而我们学习操作系统的时候，那么也不妨撇开其它现有的操作系统，基于硬件，写一个最小的操作系统——Hello OS，先 阅读全文
posted @ 2022-12-30 10:39
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你好，我是LMOS。 欢迎来到操作系统第一课。在真正打造操作系统前，有一条必经之路：你知道程序是如何运行的吗？ 一个熟练的编程老手只需肉眼看着代码，就能对其运行的过程了如指掌。但对于初学者来说，这常常是很困难的事，这需要好几年的程序开发经验，和在长期的程序开发过程中对编程基本功的积累。 我记得自己最 阅读全文
posted @ 2022-12-30 10:36
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你好，我是宇新，《操作系统实战45讲》的专栏编辑。 除了负责更新课程里的内容，我也一直关注着小伙伴们的留言。这次，终于有机会自己也留一回言了，很开心能用编辑手记的方式，和你聊一聊我的想法。 这门课的独特之处 细心的小伙伴可能发现了，我们的开篇词标题是“为什么要学写一个操作系统？”注意，不只是学操作系 阅读全文
posted @ 2022-12-30 10:35
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