OS基本实验 - 组件化 rCore

一、引言

当前的操作系统课程中，存在一种常见的现象：大家听同一个老师上课，完成相同的实验，且通常需要主动修改自己的编程习惯，以适配实验提供的内核代码。这种学习方式并不适合每一位同学，增加了学生学习和掌握操作系统内核的难度。

另一方面，现在AI的对话服务与辅助编程技术在快速演进，这对操作系统课程教学而言既是挑战，也是机遇。有同学通过这些AI工具快速完成实验，却在线下考试中翻车。我们期待AI能真正帮助同学们深入掌握并灵活运用知识，而不是变成跳过学习过程的“游戏外挂”和逃避思考的捷径。

为此，我们希望在操作系统课程中探索，如何优化目前的教学实验方案，才能帮助学生找到一个最适合自己的学习路径和方法。如果学生感兴趣，也可以更进一步地去探索基于AI+Rust组件化的操作系统内核工程开发（AI4OSE-lab2-2026s）。

二、目标

总体目标

通过与 AI 协同合作，高效完成操作系统课程的学习，扎实掌握内核核心知识；在完成附录“最新教学实验教程”中规定的 5 个基础实验练习的基础上，进一步将个人学习成果转化为可复用、可共享的个性化教学资源，助力更多类似特点的同学高效学习操作系统内核。

具体目标

在 AI 的辅助下，完成附录中的“最新教学实验教程”的每章思考题和5个基础实验练习，并与AI合作设计实现一套个性化的操作系统内核教学实验教程。学生可依靠自己构建的这套教学实验教程，就能与AI合作，通过自学掌握操作系统内核的核心原理与实现机制，实现“教中学、学中创”的闭环。该教程应包括：

- 清晰的实验指导文档

- 完整的实验代码（基于 Rust + RISC-V 64 架构）

- 对应的测试用例或参考答案

- 配套的文字类习题及解答

三、要求

1.周学习进展记录

每位学生须每周撰写学习进展纪要，并将与各类 AI 工具的交互内容（如提问、讨论、代码生成等）按时间顺序整理归档，统一存入个人 Git 仓库的doc目录下。

2.关于附录资源的使用建议

附录中提供了大量教学资源，涵盖操作系统教学的多种学习路径。这些资源并非必学内容，也未必适合每位同学。我们鼓励大家在 AI 的辅助下快速浏览、筛选和理解相关内容，制定适合自己的学习计划，推动自身学习、实验开发与教学教程构建。

3.技术栈与实现要求

编程语言：Rust
目标处理器：RISC-V 64 处理器架构
硬件环境：QEMU for RISC-V 64 模拟器

具体配置请参考附录中的“最新教学实验教程”。要求采用 Rust Crate 的组件化开发方式，内核主体（可执行程序）或内核模块（库）需通过单元测试与系统集成测试，并满足发布至 https://crates.io 的要求。

4.文档规范

所有文档须使用 Markdown 格式编写，图表应采用纯文本方式绘制（推荐使用 Mermaid 语法）。

5.实验教程开源与迭代

要求快速发布、持续迭代项目进展过程，这有助于教师和同学及时提供反馈与建议，共同促进改进。学生须将最终设计的教学实验教程托管至指定的公开 Git 仓库。

6.AI 工具的使用原则

不限制 AI 工具类型，鼓励学生充分、主动地与各类 AI 协作。但核心目标始终是提升自身的学习能力与工程技能。在学生进展到一定阶段后，课程团队将视情况提供更高级的 AI 工具支持以提升学习效率（注：因涉及成本，此类支持无法保证对所有学生开放）。

四、考核

考核指标：

完成下面列出的4个任务中的考核指标。

本阶段实验仓库：

GitHub：https://classroom.github.com/a/bKgnCFf0

CNB：https://cnb.cool/LearningOS/Tg-rCore-Tutorial-2026S

上述实验仓库支持使用codespace/云原生开发一键启动，无需本地环境配置

任务一：基础实验实践

充分利用各类AI工具，完成附录“最新教学实验教程”中所列的5个基础实验练习（位于 ch3/4/5/6/8），夯实操作系统理论基础并提升实践能力，最终提交一份包含与AI合作的实现过程与学习收获的总结报告。

与AI合作的实现过程（包括如何与AI交互，碰到的问题/bug、解决过程等）
学习效果评估（包括自己在这个学习过程中知识和能力的提升/下降评价，与本校现有教学实验教程的定量/定性的对比分析）
要求独立完成全部5个基础实验练习（位于 ch3/4/5/6/8）

任务二：个性化实验教程设计

充分利用各类AI工具，基于附录中的“最新教学实验教程”，结合自身兴趣与学习需求，设计并实现一个个性化的操作系统内核教学实验教程。可参考附录中的最新教学实验教程内容，以及参考 BigLabA(AI4OSELab1):任务2:思路提示和部分实验中的提示，进行改进、扩展、裁剪、重构，或者自己从零构建，形成自己的个性化教学实验教程。各位同学的实验内容需不同。需提交一份设计总结报告，内容包括：

设计思路与目标（包括适合自己的学习方式描述，初步设想和规划等）
与AI合作的实现过程（包括如何与AI交互，碰到的问题/bug、解决过程等）
学习效果评估（包括自己在这个学习过程中知识和能力的提升/下降评价，与本校现有教学实验教程的定量/定性的对比分析）
要求独立设计完成至少2个与老师沟通双方认可的个性化实验

任务三：扩展实验实践

充分利用各类AI工具，设计实现ch1~ch8的游戏应用，可参考BigLabA(AI4OSELab1):任务3:ch3-snake游戏的思路提示和 BigLabA(AI4OSELab1):任务3:ch4-tetris游戏的思路提示，也可设计自己提出新游戏（与老师沟通确认）。基于并扩展ch1~ch8内核，以支持ch1~ch8的游戏应用的新内核，夯实操作系统理论基础并提升实践能力和创造能力，最终提交一份包含与AI合作的实现过程与学习收获的总结报告，内容包括：