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為什么計(jì)算機(jī)的學(xué)生要學(xué)習(xí) Linux 開源技術(shù)

來源：程序員人生發(fā)布時(shí)間：2015-05-28 09:15:00 閱讀次數(shù)：4122次

by falcon of TinyLab.org
2013/08/25

Linux開源相干技術(shù)對(duì)學(xué)生來講，特別是計(jì)算機(jī)專業(yè)的學(xué)生來講，非常重要，下面就幾個(gè)方面進(jìn)行討論：

研究平臺(tái)

由于開源的優(yōu)勢(shì)，有非常多的開放的文案可以參考，有很多有趣的點(diǎn)子可以拿來做深入的研究。任何1個(gè)點(diǎn)挖進(jìn)去都是1片天地。

專業(yè)視野

通過那些開放的項(xiàng)目，你可以通過郵件列表、Linkedin、Google Group接觸到來自全球各地的天才，不但可以提升英文讀寫能力，認(rèn)識(shí)國(guó)際友人，還可以掌控領(lǐng)域前沿，乃至還有機(jī)會(huì)得到大佬們的指導(dǎo)迷津。

工作機(jī)會(huì)

就像2004年左右，自己在學(xué)校決然而然地選擇轉(zhuǎn)到Linux平臺(tái)1樣，現(xiàn)在有一樣的預(yù)見，Linux和相干的開源技術(shù)由于它包括人類雙贏(Open, Free, Share)的”大同”理念，融會(huì)了全球眾多企業(yè)和天才的智慧，和它不斷更新?lián)Q代地自我革新，她將延續(xù)繁華下去。

目前的Linux人材看似很多，剛從學(xué)校畢業(yè)沒甚么編碼經(jīng)驗(yàn)的學(xué)生也能夠很快寫個(gè)小驅(qū)動(dòng)，看似門坎很低，但是真正能夠從系統(tǒng)層面解決問題，做了工作不用他人搽屁股的高端人材很少。如果從大學(xué)開始抓取，畢業(yè)的時(shí)候就比其他同學(xué)多了4年的使用經(jīng)驗(yàn)和思惟培養(yǎng)。對(duì)后續(xù)的研究和工作來講，都會(huì)是非常重要的競(jìng)爭(zhēng)力。

課程實(shí)踐

幾近從硬件到軟件，Linux平臺(tái)能夠提供從下而上的所有觸及“靈魂”的學(xué)習(xí)案例，讓所有課程從紙上談兵轉(zhuǎn)變成疆場(chǎng)實(shí)戰(zhàn)，會(huì)極大地提升工程實(shí)踐的效力和技能。

硬件方面

硬件摹擬已是趨勢(shì)，不可阻擋。包括處理器摹擬、系統(tǒng)摹擬，大名鼎鼎的Qemu，和它的偉大的派生者：Android emulator提供了易用的案例，支持4大，不是律師事務(wù)所，是ARM, X86, PPC和MIPS。這東西不但能夠摹擬處理器指令，還支持系統(tǒng)級(jí)（各種外設(shè)）的摹擬，還支持直接在1個(gè)架構(gòu)上履行另外一個(gè)架構(gòu)的可履行文件（通過qemu-user-static翻譯）。有了它，你不用花錢買開發(fā)板，有了它，你可以研究如何摹擬設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)1個(gè)硬件系統(tǒng)，1套處理器指令，還可以研究虛擬化技術(shù)，虛擬化集群。

跟GNU序列工具的首創(chuàng)者Stallman和Linux的首創(chuàng)者Linus1樣，Qemu的首創(chuàng)者也是1個(gè)偉大的先驅(qū)，看看他的簡(jiǎn)介和個(gè)人主頁(yè)吧：http://bellard.org/，和那個(gè)用Javascript寫的可以直接通過閱讀器跑Linux的摹擬器吧：http://bellard.org/jslinux/

法布里斯?貝拉是1位法國(guó)著名的計(jì)算機(jī)程序員，因FFmpeg、QEMU等項(xiàng)目而聞名業(yè)內(nèi)。他也是最快圓周率算法貝拉公式、TCCBOOT和TCC等項(xiàng)目的作者。 1972年生于法國(guó)Grenoble。在高中就讀期間開發(fā)了著名的可履行緊縮程序LZEXE，這是當(dāng)年DOS上第1個(gè)廣泛使用的文件緊縮程序。

接觸開源，讓我們有機(jī)會(huì)了解和認(rèn)識(shí)這些瘋狂的先輩，這無疑是1件非常勵(lì)志和讓人血脈賁張的趣事。

引導(dǎo)程序/BIOS

我們大學(xué)的時(shí)候?qū)W習(xí)了BIOS，基本輸入輸出系統(tǒng)，是個(gè)啥玩意，感覺得到，看得到面紗，看不到她真實(shí)的模樣。但是有了Uboot：http://www.denx.de/wiki/U-Boot，你可以。

可以直接在Qemu里頭做Uboot的實(shí)驗(yàn)：Using QEMU for Embedded Systems Development, Part 3 或使用Qemu摹擬Cortex-A9運(yùn)行U-boot和Linux

操作系統(tǒng)

Linux本身絕大部份都是Open的，操作系統(tǒng)課程如果在上課的同時(shí)能夠讀1讀Linux 0.11的源代碼：http://oldlinux.org/，你會(huì)發(fā)現(xiàn)操作系統(tǒng)不是干巴巴的電梯調(diào)度算法之類算法描寫。你可以看到實(shí)實(shí)在在的活生生的場(chǎng)景，可以說話的場(chǎng)景。

甚么調(diào)度算法，甚么同步機(jī)制，甚么中斷管理，甚么文件系統(tǒng)，甚么各類外設(shè)的驅(qū)動(dòng)等等，統(tǒng)統(tǒng)可以看到源代碼實(shí)現(xiàn)并允許親身去修改，調(diào)試和完善，乃至可以通過郵件列表提交Patch到官方Linux社區(qū)，然后有機(jī)會(huì)接觸Linux社區(qū)的那些印象中“神1般”現(xiàn)實(shí)里“平易近人”的大佬們。

你還可以自己制作1個(gè)完全的操作系統(tǒng)。看看Building Embedded Linux System這本書, 從Linux官方社區(qū): http://www.kernel.org下載1份源代碼，編譯1下，然后用Busybox，Buildroot、LFS或Openembedded制作自己的文件系統(tǒng)，然后就是1個(gè)完全的操作系統(tǒng)。然后你會(huì)知道甚么是1個(gè)完全的操作系統(tǒng)，甚么僅僅是1個(gè)操作系統(tǒng)Kernel。然后你會(huì)了解，用戶交互的界面，除GUI，其實(shí)它最最本質(zhì)的東西還是Shell Terminator，GUI只是換上了1襲花衣裳。你會(huì)真正地理解，當(dāng)按下1個(gè)鍵盤上的按鍵的時(shí)候，這個(gè)背后產(chǎn)生了甚么樣的故事和演化。作為計(jì)算機(jī)的學(xué)生，我們不應(yīng)當(dāng)被這些蒙在鼓里，應(yīng)當(dāng)掀開那襲花衣裳，刺探背后的細(xì)枝末節(jié)，然后，等到哪1天，閉上眼睛，當(dāng)全部故事情節(jié)在腦海里像放電影1樣清晰不再模糊的時(shí)候，你就如償所愿了，那種美好的滋味在出現(xiàn)Bug需要解決的時(shí)候會(huì)得到印證。

做這些實(shí)驗(yàn)，根本不需要買開發(fā)板，Qemu就綽綽有余了，可以參考：

Using QEMU for Embedded Systems Development, Part 1

Using QEMU for Embedded Systems Development, Part 2

如果想看Linux 0.11的源代碼，可以到http://oldlinux.org/下載開放的書籍和源代碼，在Ubuntu下用Qemu做實(shí)驗(yàn)就行了。記得下載可以在Ubuntu下用最新編譯器編譯的Linux 0.11代碼： https://gitlab.com/tinylab/tinylinux.git

另外，這里有1份比較詳細(xì)的文章，介紹了相干用法：可供GDB源碼調(diào)試的用GCC 4.X編譯的Linux 0.11實(shí)驗(yàn)環(huán)境

匯編語(yǔ)言

估計(jì)學(xué)校還在用王老師的書吧，這個(gè)是我大2的時(shí)候有寫的《匯編語(yǔ)言王爽著》課后實(shí)驗(yàn)參考答案。

Share在這里是非常想強(qiáng)調(diào)實(shí)踐的重要性，不知道有幾個(gè)同學(xué)認(rèn)真地做完了所有或絕大部份大學(xué)計(jì)算機(jī)課程課后的實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)真地非常重要。另外1個(gè)緣由是，真地希望大家能夠在Linux平臺(tái)下學(xué)X86的匯編，用gas匯編器，用AT&T的語(yǔ)法，用gcc看C語(yǔ)言寫的東西是怎樣用匯編語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)的。非常美好的事情。固然，還可以用qemu-user-static跑1個(gè)debootstrap制作的Debian for ARM, MIPS or PPC，學(xué)習(xí)ARM，MIPS和PPC匯編。特別推薦學(xué)習(xí)MIPS匯編，精簡(jiǎn)指令集，最優(yōu)美的純天然的匯編語(yǔ)言。

結(jié)合上面的操作系統(tǒng)課程，特別推薦1個(gè)國(guó)外的貌似是舊金山東大學(xué)學(xué)的課程，叫CS630，本來這個(gè)老師(Allan B. Cruse)是在I386真機(jī)上做實(shí)驗(yàn)的，我完善了他的Makefile，然后直接在Qemu上做實(shí)驗(yàn)。分享1個(gè)趣事：我給那個(gè)老師分享了在Qemu上做實(shí)驗(yàn)的方法，人家說這個(gè)學(xué)生不錯(cuò)，可以直接給個(gè)A了，呵呵。具體用法和源代碼請(qǐng)參考：Learn CS630 on Qemu in Ubuntu。

BTW：上面Linux 0.11的課程，為了可以直接用現(xiàn)在流行的標(biāo)準(zhǔn)gas和gcc，那個(gè)boot引導(dǎo)的16bit匯編代碼我有用AT&T重寫。

如果想學(xué)ARM匯編：推薦《ARM System Developers’ Guide: Designing and Optimizing System Software》，如果想學(xué)MIPS匯編: 推薦《See MIPS Run Linux》

如果想學(xué)X86匯編，不要錯(cuò)過那個(gè)CS630課程和Allan B. Cruse的個(gè)人主頁(yè)，有蠻多相干的資料。