从晶体管到web浏览器
几年前写了这个,想放到网上,招聘很困难,很多现代计算机科学教育真的很糟,很难找到懂得现代计算机堆栈的第一(基本)原理的人。
如果我曾经再次得到了12周的自由,我会提供这个作为课余学习的play,我也想play。
第一节:晶体管--0.5周
关于那些晶体管--课程概述。描述FPGAs是怎样用晶体管构造的,描述ICs(集成电路)只是一个在可靠的封装中的晶体管集合。明白LUTs(查找表)和材料。能简洁地说出晶体管原理,还有所有项目必须建立在彼此相关联的基础上,不能只建立单独一个。在第一天入手FPGA电路板和配套元件。
构造FPGA板--电路板设计,FPGA BGA回流,FPGA闪存,50mhz时钟,USB JTAG接口和闪光灯(没有特殊的硬件,用cypress的usb mcu 去做jtag),几个LED,一个复位按钮,一个可供电的串行端口(FTDI家的),SD卡,扩展连接器(ide线)、以太网端口。可选:扩展板,主机USB端口,NTSC电视输出,ISA端口,板上的PS / 2连接器。要用烤箱和万用表温度计做回流焊。
第二节:给硬件编码的语言--0.5周
与FPGA对话(C,200)-- 对JTAG bitbang的USB mcu 代码。 对即将到来强度的很好热身。
闪烁LED(Verilog,10)-- 安装所有Xilinx,并下载第一个bit文件。启动模拟器。学习Verilog。
构造UART(Verilog,100)-- Verilog的简介章节,复制一个真正的UART,介绍MMIO的概念,尽管串行口可能是半主机。 串行测试回波程序和led控制。
第3节:什么是处理器?--3周
编写汇编程序(Python,500)-- 简单而无聊,写入python。 与CPU构建并行发生。 教你ARM装配。 最初只输出二进制文件,但在你编写链接器时改变了。
构建ARM7 CPU(Verilog,1500)-- 将其分解为几节。 一个简单的管道启动,解码,获取,执行。 我们有多少B的RAM? 我们至少需要1MB,DDR会很难我想的话,也许SRAM。 可模拟和可综合。
编码bootrom(Assembler,40)-- 这允许通过串行端口将代码下载到RAM中,并被烧录到FPGA映像中。 可爱的测试程序在此运行。
第4节:“高”水平语言 --3周
构建C编译器(Haskell,2000) - 更有意思,涵盖了编译器设计的基础知识。用Haskell写.写一个语法分析器,将其分解为几节。 输出ARM汇编。
构建链接器(Python,300) - 如果你聪明,这应该需要一天的时间。 输出精灵文件。 用于使用QEMU,半主机进行测试。
libc + malloc(C,500) - 更复杂程序的网关。 这里只有一半libc,像memcpy和memset和printf这样的东西,但是没有syscall包装器。
构建以太网控制器(Verilog,200) - 与真实PHY通话,仔细考虑MMIO设计。
编写引导加载程序(C,300) - 将以太网程序写入引导内核通过UDP。 、第一件事用C写。或许不要每次都重新下载serial又嵌入到FPGA映像中。
第5节:我们认为理所当然的软件 --4周
构建MMU(Verilog,1000) - ARM9ish,解释TLB和其他有趣的事情。 也许也是一个内存控制器,取决于FPGA的方式,然后将init代码添加到你的引导加载程序。
构建操作系统(C,2500) - UNIXish,只有用户空间线程。 (open,read,write,close),(fork,execve,wait,sleep,exit),(mmap,munmap,mprotect)。 考虑您正在使用的调试接口,从printf到gdbremote存根到内核。 打破分成几节。
与SD卡通话(Verilog,150) - 你要做的最后一个硬件。 和驱动。
FAT(C,300) - 一个真正的文件系统,我认为fat是最简单的
init,shell,download,cat,ls,rm(C,250) - 你的第一个用户空间程序。
第6节:联网 --1周 如果你做的其他一切都好
构建TCP堆栈(C,500) - 可能在内核中编码,将以太网驱动程序集成到内核中。将对网络系统调用的支持添加到内核。(send,recv,bind,connect)
telnetd,多进程的能力(C,50) --用C写,用户可以使用telnet多次连接。 真的只是一个绑定的shell。
节省空间的动态链接(C,300)--因为我们能解释动态链接器只是一个用户空间程序。 需要对链接器更改。
web(C,500+)--一个基于web浏览器的“漂亮”文本,使用ANSI和终端的美好。 动态链接真好,好的正如你想要的。