实验设计逻辑项目

实验总体设计

8 个实验按环境搭建→内核启动→核心模块→综合应用的顺序递进设计,每个层级的实验各有侧重,且前后形成紧密的技术衔接:

基础准备层

基础准备层(实验一、实验二)

实验一(开发环境创建)

搭建 Windows+WSL2+VSCode+QEMU 的跨平台开发环境,完成交叉编译工具链、源码管理、仿真器的配置,实现代码编辑、编译、调试一体化,为后续所有实验提供稳定的运行平台;

实验二(操作系统的启动)

拆解 LiteOS-M 从硬件初始化到任务调度的完整启动流程,掌握内核函数级调试方法,理解轻量级内核的启动核心逻辑,为后续任务、定时器等模块实验奠定内核运行基础。

内核核心机制层

内核核心机制层(实验三、实验四、实验五)

实验三(基于系统 Tick 的任务周期调度)

理解 LiteOS-M 的任务模型,掌握任务创建、调度与状态切换,理解系统 Tick 作为时间管理核心的作用,实现任务周期调度;

实验四(基于 Shell 交互的软件定时器控制)

基于系统 Tick 实现软件定时器功能,掌握定时器的创建、启动、模式控制,理解嵌入式实时系统的定时应用逻辑;

实验五(基于 Shell 交互的任务优先级与调度)

深入验证 LiteOS-M 优先级抢占式调度机制,理解优先级对 CPU 资源分配的影响,掌握同优先级任务的时间片轮转调度,吃透实时 OS 的核心调度特性。

系统综合应用层

系统综合应用层(实验六、实验七、实验八)

实验六(存储管理实验)

模拟实现连续、分页、分段、段页式四种经典存储管理方式,掌握逻辑地址到物理地址的映射原理,验证地址合法性校验机制;

实验七(页面置换算法实验)

基于虚拟内存管理思想,模拟实现 FIFO、LRU、LFU 三种经典页面置换算法,理解缺页中断与页面置换的核心逻辑,实现系统内存使用率动态监控;

实验八(文件管理机制与文件系统模拟)

模拟 LiteOS-M 轻量级文件系统核心逻辑,掌握文件控制块(FCB)与目录项的核心作用,实现文件创删、读写与目录管理,理解 Shell 命令到内核数据结构的交互流程,完成整个实验体系的闭环。