这篇记录的语境接续此前的一篇文章，因为内容比较多，且相对独立，所以特拆开放在这里。

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再说回Coding吧。

我喜欢计算机，喜欢写代码，我想至少到现在，都是很纯粹的喜欢。很大一部分原因，是我喜欢创作。我不想用「创造」这个字眼，它听起来毕竟还是和「创作」不太一样。大概是因为，创作带着一些情感色彩吧。

不过在相当一段时间里，我还处于比较困惑的状态。因为很喜欢游戏，所以我在初中的时候有自己学过一点点C（完全是因为听说「想学编程就必须先学C语言」之类的说法去学的），C#（因为后来了解到Unity可以使用C#）和Unity，做过一点简单的游戏，尝试搭建过一个blog（很早就废弃了），所以呢，大一最初我仍然继续使用着C#。国庆的时候，我基于WPF写了一个三千行代码左右的音乐播放器，当时还是有点开心的。

可是我并不大清楚，我究竟学到了些什么。

当时的我呢，对计算机的领域并没有什么清晰的认知，基本上只知道Web，GUI，游戏这种其实并不能并列的分类。并且有逐渐意识到，再这样下去也仅仅是记下更多的API如何使用而已，而并没有真正理解背后的原理；此外，这样的知识几乎不具备可迁移性，它们对我的帮助是线性甚至更低阶的，我不应该花费太多时间才对。

我尝试学习一些类似「道」的东西，比如我感觉我的代码非常混乱，所以有在学习MVVM。可是，我很快感觉这仍然不是我想要的。当时的我莫名地认为，这东西太虚，太软；我该学习算法吗？我有在LeetCode写过一些算法题，但是我还是固执地认为，这和我想象的计算机不一样。

这是个有点偏颇的观点。CS本来就是个比较庞大的领域，没有人能否认算法不包含在内。不过，这确实使我走向了一个我认为正确的方向：Systems Programming。

于是我开始学习计算机底层。

最开始，我以为底层就是OS。所以我找到了OSTEP，开始阅读。

于是不出所料地失败了。毕竟我之前一直在C#的环境开发，对内存、线程之类的东西的了解太肤浅了。

然后因为看到周边人有的在玩计算机网络，所以我也想试试。这次我吸取了点教训，并没有从头就读Top-Down这种大部头，而是先读了比较轻松的《网络是怎样连接的》。可惜的是，也没什么进展的样子，除了让我对网络有了一个大概的、比较肤浅的认知。

至此，我仍然没有发现我希望追求的东西。啊，所谓的底层的、不变的事物，究竟是什么样的呢。这样的困惑时常会有。

然后出于对Linux的好奇，我开始阅读TLPI，这也就是转机。

TLPI是一本很棒的书。它依托于Linux，比较系统地介绍了操作系统的各个方面。我在十五天内快速通读了上册，跟着做了一些章节后的习题，获得了对系统级编程的初步认知。

我慢慢开始喜欢C语言了。它虽然很原始，但是简洁、直接，几乎每一步我都能清晰地知道我在做什么；而更高级的语言往往隐藏了很多细节，我不太喜欢对感知的缺失。这是优点还是缺点呢？我不清楚。

但是，当我草草读罢上册，我很快就收手了。我意识到，我大概具备了一些基本的知识，而TLPI更多关注的是OS API/ABI的应用层，而非底层原理，且很多都聚焦在Linux的特殊性质上，这仍然不具备普适性。该拐弯了，我对自己说。

某天，我回想起了社团（啊对了，我加入了学校的开源技术协会）里的一位前辈推荐的一本书：CSAPP。稍作查询，我发现这大概正是我接下来需要的东西，所以我开始阅读。阅读的过程很痛苦，这实在不是一本轻松的读物，信息密度相当高，很多概念对我而言必须反复琢磨才能理解。

第一次阅读，我主要学习了X64汇编，对内存、编译流程、缓存具备了基本认知。其实我大概也就认真读了对应这些内容的几章，别的并没有涉足。当然，这样的收获我已经很满足了。

由于CSAPP的第七章（关于链接）比较晦涩，所以我选择了另一本书，《程序员的自我修养》。这本书虽然比较古旧，但是内容其实至今仍然比较适用。我很快在一周内就读完了我需要的东西（基本上，舍去了Windows相关的内容，对动态链接的阅读相对粗略），然后写了一个相当简单的C运行时。亲自进行系统调用的感觉让我很开心哦。

话说回来，这样四处看看，其实不太符合我的期望，我预期的是一个比较系统的认知。某个时刻，我意识到我仍然缺乏一些各个领域都需求的基础知识。我需要建立某种整体感知。

System的核心离不开OS，所以，我决定重新挑战OSTEP了！这时候到了寒假。

有个小插曲。此前我发现了一本很酷的书，Nand2Tetris。从基本的布尔代数开始，基于最基本的与非门，一步步构建出一个计算机系统，最后实现一个简单的操作系统。所以在寒假的最初三天，我完成了本书的前半部分，也就是硬件相关的内容；构建了一台相当原始的计算机，并配备了一个汇编器。虽然是相当玩具的级别，不过也很有趣。

然后我开始阅读OSTEP，同时开始学习MIT6.S081的课程。这次的切入相对顺利不少。不过，在我完成了前一半的实验以后，我再次遇到了困难。我发现，我对硬件的知识太匮乏了，以至于相关的代码几乎完全无法理解。

所以我再次终止了低效率的深入。在此之前，我已经了解了一些内存管理、进程调度的基本原理。我决定暂时放下OS。

然后，我转向一门新的语言：Rust。这实在是一门相当漂亮的语言，我一下就对它爱不释手了。寒假剩下的日子里，我阅读了The Book和Progamming Rust。接着，一直延续到开学开头一个星期，我阅读了Crafting Interpreters的前半部分，最后，使用Rust实现了一个简单的遍历AST的解释器：Rlox。

然后我就对编译器产生了不小的兴趣。我找来了Engineering a Compiler，只是稍微读了一些，我就发现我暂时不具备阅读的能力，所以搁置了。

接下来的事情就没太多波折了，因为基本上我已经明确了暂时的方向。

首先，我编写了Chip-8的一个模拟器。然后，参考8080 Programmers Manual以及一些其余信息，编写了一个Intel 8080微处理器的模拟器。这样，我对代码背后发生的事情有了相对充足的理解。

接着，我阅读了An Introduction to Assembly Programming with RISC-V。由于此前6.S081的经验以及对RISC架构的兴趣，我决定首先学习RISC-V。这本书很轻松，收获也挺大的。

然后，我决定自己开始使用Rust编写一个简单操作系统了。似乎跨度非常大，但是我认为我的理论储备已经足够了，如果再仅仅阅读下去，收益大概会逐步递减。

我主要依托于这些资料：

• OSTEP
• xv6
• 清华的RCore
• PopOS (Writing an OS in Rust - Philipp Oppermann’s blog)
• Stephen Marz的OS Blog
• RISC-V关于Privileged Architecture的文档

大概过了两个月，CafOS（Caf？Kaf！……）的开发就完毕了。这是一个运行在RISC-V单核处理器上的简单类Unix操作系统，支持简单的轮转调度，多级页表，用户态和内核态的切换，一个基本的文件系统。内核使用Rust，用户态的shell等程序使用C。总计大概13k行代码。我想一定产生了很多的冗余，因为其实这个内核的功能还是相当简单啦。

虽然是第一次编写，但是我很满足。因为我终于有了一个比较完整的系统级编程的认知。

接着其实就没什么特别重要的事情了。广泛阅读了一些书籍，并回过头补充越读了一些我之前没能理解的事物。值得一提的是，我阅读了DDCA。对硬件开发有了一点基本的认知，使用SystemVerilog编写了简单的RV32I单周期处理器和五级流水线处理器。

然后，我想，我还差最后一片拼图了。OS，CPU，我还差什么？答案很清晰了：Compiler。

这次我再次做了一些理论补充。我主要使用了三本书：

• Engineering a Compiler 主要参考资料，类似百科的地位
• Writing a C Compiler 给出了比较清晰的伪代码和一些设计思路
• Practical Compiler Construction 分析了一个简单C编译器的源代码，给出了一些思路和启示

然后大概三周时间，我编写了一个简单的、无依赖的C编译器，drcc。仅仅支持相当小的C子集。也尝试做了一些优化。它遵循这样的流程：Source Code -> AST -> HIR (AST with semantic information) -> MIR (Three-Address Code) -> LIR (Concrete RISC-V assembly with virtual registers) -> ASM (Valid RISC-V assembly code)。

至此，第一年的学习基本上告一段落。写了这么多，我还是很喜欢系统编程。我感觉我现在才算刚刚入门，很多此前完全不了解的东西，现在才稍微有了一点点能力深入。

期待之后的旅程啦。