QEMU 模拟 RISC-V 架构的 virt 虚拟平台

对于实现一个 "hello-world 级别" 的极简操作系统，使用 QEMU 模拟 RISC-V 架构的 virt 虚拟平台 是最方便的选择，原因如下：

1. `virt` 平台的优势

极简设计：virt 是 QEMU 为 RISC-V 提供的纯虚拟平台，没有复杂的硬件外设（如真实开发板的特定传感器、定制芯片），仅包含最基础的组件：
- 一个 RISC-V 处理器核心（支持 RV32I/RV64I 基础指令集）
- 简单的物理内存映射
- UART 串口（用于输出 "hello world" 文本，无需驱动复杂显示器）
- 计时器和中断控制器（可选，hello-world 级别可暂不使用）
无硬件细节负担：无需处理真实硬件的兼容性问题（如不同厂商的 GPIO 控制器、复杂的启动流程），专注于操作系统最核心的启动逻辑和输出功能。
QEMU 原生支持：virt 是 QEMU 对 RISC-V 的默认推荐平台，命令行参数简单，调试工具链成熟。

2. 实现 hello-world 系统的大致步骤

（1）编写极简启动代码（汇编 + C）

启动汇编：初始化栈、设置异常向量（可选），然后跳转到 C 函数。

C 代码：直接操作 UART 串口寄存器，输出 "hello world" 字符串（UART 地址在 virt 平台中是固定的，如 0x10000000）。

示例 C 代码片段（向 UART 写字符）：

#define UART_BASE 0x10000000
#define UART_TX 0x0  // 发送寄存器偏移量

void uart_putchar(char c) {
    *(volatile unsigned char *)(UART_BASE + UART_TX) = c;
}

void hello() {
    char *str = "Hello, RISC-V World!\n";
    while (*str) {
        uart_putchar(*str++);
    }
}

（2）编译为 RISC-V 二进制

使用 RISC-V 交叉编译工具链（如 riscv64-unknown-elf-gcc）编译代码，生成裸机可执行文件（ELF 格式）。

（3）用 QEMU 运行

qemu-system-riscv64 -machine virt -nographic -kernel your_kernel.elf

-nographic：禁用图形界面，直接将 UART 输出到终端，方便查看 "hello world"。
运行后终端会直接显示输出内容，按 Ctrl+A 再按 X 退出 QEMU。

3. 为什么不选其他平台？

x86 平台：启动流程复杂（实模式→保护模式→长模式），需要处理 BIOS/UEFI 交互，对新手不友好。
ARM 平台：真实开发板（如 versatilepb）的外设较多，UART 配置相对繁琐，且不同 ARM 架构（如 ARMv7/ARMv8）差异较大。
RISC-V 其他平台：如 sifive_u（模拟 SiFive 开发板），外设比 virt 多，增加不必要的复杂度。

总结

RISC-V + virt 平台 是实现 hello-world 级操作系统的最优选择：硬件抽象简单、启动流程直接、工具链成熟，能让开发者快速聚焦于 "输出字符串" 这一核心目标，而不必陷入复杂的硬件细节。