CMU 15-213: CSAPP 课程简介与实验环境搭建指南

课程简介

CMU 的 15-213（CSAPP）是计算机科学领域公认的“镇系神课”，以其内容广博、项目难度极高而闻名。课程全面覆盖汇编语言、计算机体系结构、操作系统、程序的编译与链接、并发编程以及网络基础等核心主题，是一门兼具深度与广度的系统级入门课程。对于自学者而言，完成这门课程需要极强的毅力和扎实的编程基础。

该课程配套教材《Computer Systems: A Programmer’s Perspective》（简称 CSAPP）由 CMU 计算机系前系主任 Randal E. Bryant 教授与 David R. O’Hallaron 合著，被全球众多高校采用。这本书也是许多学习者第一本逐页精读的计算机系统教材——虽艰深，但收获巨大。

北京大学已引进该课程并开设《计算机系统导论》（Introduction to Computer Systems），但 CSAPP 的全部课程资料、实验代码和讲义均可在其官方网站免费获取。

由于课程影响力极大，网上流传着大量实验（Project）的参考答案。然而，若你希望真正提升系统编程能力，强烈建议独立完成所有实验，避免直接参考第三方代码。坚持学完并动手实践，你对计算机系统的理解将实现质的飞跃。

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摘自：CS 自学指南 – CMU 15-213: CSAPP

实验环境搭建教程

为顺利开展 CSAPP 的各项实验（如 Data Lab、Bomb Lab、Malloc Lab 等），推荐在虚拟机中搭建一个干净、可控的 Linux 开发环境。以下是详细步骤：

第一步：工具准备

在开始之前，请下载以下两个文件：

• VMware Workstation Pro（个人免费版）前往 Broadcom 官网下载适用于你操作系统的版本。

• Ubuntu 24.04 LTS 桌面版 ISO 镜像文件名通常为 ubuntu-24.04.3-desktop-amd64.iso。推荐从 中国科学技术大学开源软件镜像站 或 清华大学开源镜像站 下载，速度更快。

为什么选择 Ubuntu 桌面版？

• 自带图形界面（GUI）：对刚从 Windows 或 macOS 迁移过来的学习者更友好，可同时使用终端、浏览器、文件管理器和文本编辑器，便于查阅文档、观看教学视频或搜索错误信息。
• 社区支持完善：绝大多数 CSAPP 实验教程（包括 Bilibili 上“九曲阑干”等知名 UP 主的视频）均基于带 GUI 的 Ubuntu 演示。
• 支持“最小安装”：虽然完整镜像约 6GB，但在安装过程中可勾选 “Minimal installation”，仅保留浏览器和基础终端，兼顾轻量与便利。

其他版本为什么不推荐？

• live-server-amd64.iso：服务器版，无图形界面，纯命令行操作，对新手不友好。
• .torrent / .zsync：仅为下载种子或校验文件，非系统镜像。
• netboot.tar.gz：用于网络引导安装，流程复杂，不适合虚拟机初学者。
• WSL 相关文件：专为 Windows Subsystem for Linux 设计，无法在 VMware 中使用。

第二步：创建虚拟机

1. 打开 VMware，点击 “创建新的虚拟机”，选择 “典型（推荐）”。

2. 在安装源选项中，选择 “稍后安装操作系统”（便于手动调整硬件配置，避免简易安装带来的权限或路径问题）。

3. 客户机操作系统选择：Linux → Ubuntu 64 位。

4. 配置关键硬件参数：

• 内存：建议分配 4GB 或以上（若主机内存为 16GB）。

• 处理器：设置为 2 或 4 核，并确保启用 虚拟化引擎（Intel VT-x / AMD-V）。

• 硬盘：至少 40GB，选择 “将虚拟磁盘存储为单个文件” 以提升 I/O 性能。

• 网络适配器：使用 NAT 模式，使虚拟机可通过主机访问互联网。

第三步：安装 Ubuntu

启动虚拟机，开始安装流程：

• 语言：建议选择 English，提前适应 CSAPP 的技术语境。
• 安装类型：勾选 “Minimal installation”（最小安装），避免安装不必要的办公套件。
• 磁盘分区：选择 “Erase disk and install Ubuntu”（擦除磁盘并安装）。
• 设置用户：填写用户名与密码，为了方便，可以直接填写 “123456” 为密码

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注意：若无特别提及，一直按Next（下一步）即可。

安装完成后重启，即可进入 Ubuntu 桌面环境。

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此过程可能会比较久，请耐心等待。

第四步：配置 CSAPP 实验开发环境

即使看到桌面，仍需通过终端安装必要的开发工具链。按下 Ctrl + Alt + T 打开终端，依次执行以下命令：

1. 更新系统软件源

sudo apt update && sudo apt upgrade -y

2. 安装编译与调试工具

sudo apt install build-essential gdb gcc-multilib g++-multilib -y

第五步：启用 SSH 服务（便于远程交互）

为方便后续通过主机终端（如 Windows Terminal、iTerm2 或 VS Code Remote）连接虚拟机，建议启用 SSH 服务。

1. 安装 OpenSSH 服务端

Ubuntu 桌面版默认仅包含 SSH 客户端，需手动安装服务端：

sudo apt updatesudo apt install openssh-server -y

验证 SSH 服务是否正常运行：

sudo systemctl status ssh

若输出中包含绿色的 active (running)，说明服务已成功启动。

2. 获取虚拟机 IP 地址

在终端执行以下命令查看网络接口信息：

ip addr

找到名为 ens33（或 eth0）的网络接口，其对应的 inet 字段（如 192.168.x.x）即为虚拟机的局域网 IP 地址。后续可通过该地址从主机 SSH 登录虚拟机，例如：

ssh username@192.168.x.x

至此，你的 CSAPP 实验环境已完全就绪。接下来可从 CSAPP 官网 下载各实验代码框架，正式开启系统编程之旅。