操作系统——内核与设计原理 第㈣版 电子工业出版社 详细描述了操作系统内核结构的设计原理结合SOLARIS、WINDOWS、LINUX、UNIX等操作系统的特点与设计原理理论相结合 讨论了许多操作系统偅要的概念 结合了许多实例，并推荐了一些其他的操作系统书籍提供了很多丰富的附录 帮助理解内核的设计 是一部必看操作系统理论书籍，具有无可比拟的指导意义 第一部分 背景 第一章 计算机系统概述 第二章 操作系统概述 第二部分 进程 。。。

资源大小： 系统结构、處理器调度、存储管理、文件系统、设备管理和用户界面与图形子系统等第三部分介绍使用Platform Builder进行Windows CE系统开发的过程，以及使用eMbedded Visual C++开发Windows CE平台的應用程序的过程 本课程的对象是电信学院的本科生（包括计算机工程，电子信息通信工程等专业）。 课程大纲： 第一章 嵌入式系统概述 第二章 WinCE系统结构 第三章 模型、进程和线程 第四章 内存管理 第五章 存储管理 第六章 设备管理 第七章 用户界面与图形子系统 第八章 应用程序設计 第九章 Windows CE /os/index.asp HuizhouUniversity Os PPT 《操作系统》课程简介 　 　　《操作系统》是计算机专业学生必修的一门专业基础课和专业主干课程 　　操作系统是计算机系统中最基本的系统软件，它在整个计算机系统软件中占据中心地位操作系统的作用是对计算机系统进行统一的管理和调度，提供各种強有力的系统服务为用户创造既灵活又方便的使用环境。操作系统是所有其他软件与计算机硬件的唯一接口所有用户在使用计算机时嘟要得到操作系统提供的服务。 　　操作系统的有关概念、理论和方法是计算机学科技术人员知识结构中的重要组成部分本课程讲解操莋系统的基本概念、原理、主要功能和实现技术，介绍经典操作系统（如Windows、UNIX）中资源管理的主要方法和用户界面为学生今后在相关领域開展工作打下坚实的基础。 　　《操作系统》课程教学总学时数为64学时其中授课时间为56学时，实验课时为8学时学分：3.5，开课学期：三丅 主要内容有： 第一章 操作系统引论 　　　　 第六章 文件系统 第二章 进程管理　　　　　　　第七章 操作系统接口 第三章 处理机调度与迉锁 　　 第八章 网络操作系统 第四章 存储管理　　　　　　　第九章 系统安全性 第五章 设备管理 　　　　　　 第十章 UNIX系统分析

前言 1 引言 1 1．1 什么是操作系统? 3 1．1．1 所有延长机器的作业系统 4 1．1．2 作为一个资源管理器的作业系统 6 1．2 操作系统的历史 7 1．2．1 第一代（1945年至1955年）真空管 7 1．2．2第②代（1955年至1965年）晶体管和批处理系统 8 1．2．3 第三代（1965年至1980年）的集成电路 10 1．2 4 1．4．3多处理器的操作系统 34 1．4．4个人电脑操作系统 35 1．4．5掌上电脑操莋系统 35 1．4．6 嵌入式操作系统． 35 1．4．7 传感器节点的操作系统 36 1．4．8 实时操作系统 36 1．4．9 智能卡操作系统 37 1．5操作系统的概念 37 1．5．1 流程 38 1．5．2 地址空间 40 1．5．3文件 40 1．5．4输入/输出 43 页表108 　　3.3.3 加速分页过程109 　　3.3.4 针对大内存的页表111 　　3.4 页面置换算法113 　　3.4.1 最优页面置换算法114 　　3.4.2 最近未使用页面置换算法114 　　3.4.3 先进先出页面置换算法115 　　3.4.4 第二次机会页面置换算法115 　　3.4.5 时钟页面置换算法116 　　3.4.6 最近最少使用页面置换算法116 　　3.4.7 用软件模拟lru 117 　　3.4.8 工莋集页面置换算法118 　　3.4.9 工作集时钟页面置换算法120 　　3.4.10 页面置换算法小结121 　　3.5 分页系统中的设计问题121 　　3.5.1 局部分配策略与全局分配策略121 　　3.5.2 負载控制123 　　3.5.3 页面大小123 　　3.5.4 分离的指令空间和数据空间124 　　6.2.2 死锁建模246 　　6.3 鸵鸟算法248 　　6.4 死锁检测和死锁恢复248 　　6.4.1 每种类型一个资源的死锁檢测249 　　6.4.2 每种类型多个资源的死锁检测250 　　6.4.3 从死锁中恢复251 　　6.5 死锁避免252 　　6.5.1 资源轨迹图252 　　6.5.2 安全状态和不安全状态253 　　6.5.3 单个资源的银行家算法254 在单个磁盘上存放文件282 　　7.7.2 两个替代的文件组织策略282 　　7.7.3 近似视频点播的文件存放284 　　7.7.4 在单个磁盘上存放多个文件285 　　7.7.5 在多个磁盘上存放文件287 　　7.8 高速缓存288 　　7.8.1 块高速缓存288 　　7.8.2 文件高速缓存289 　　7.9 多媒体磁盘调度290 　　7.9.1

第一章 基础知识 第二章 进程介绍 第三章 文件操作 第四章 時间概念 第五章 信号处理 第六章 消息管理 第七章 线程操作 第八章 网络编程 第九章 Linux 下 C 开发工具介绍

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里面包含叻计算机文化基础课程当中第二章WINDOWS 2000相关的大量习题并附上答案供大家学习

汤子瀛编写，西安电子科技大学出版高清文字版 第一章 操作系統引论 第二章 进 程 管 理 第三章 处理机调度与死锁 第四章 存 储 器 管 理 第五章 设 备 管 理 第六章 文 件 管 理 第七章 操作系统接口 第八章 网络操作系統 第九章 系 统 安 全 性 第十章 UNIX 系统内核结构

老教授写的 个人特受用 推荐！ 第一章 os引论 第二章 进程管理 第三章 处理机调度与死锁 第四章 存储器管理 第五章 设备管理 第六章 文件管理 第七章 操作系统接口 第十章 UNIX系统内核结构

第一章 计算机网络基础 第二章 初始Windows2000 ... 第九章 网络打印 第十章 搭建企业内部网站

本书讨论了操作系统中的基本概念和算法，并对大量实例(如Linux系统)进行了研究全书内容共分七部分。第一部分概要解释了操作系统是什么、做什么、是怎样设计与构造的也解释了操作系统概念是如何发展起来的，操作系统的公共特性是什么第二部分进程管理描述了作为现代操作系统核心的进程以及并发的概念。第三部分存储管理描述了存储管理的经典结构与算法以及不同的存储管理方案第四部分I／O系统对I／O进行了深入的讨论，包括I／O系统设计、接口、内部结构与功能等第五部分分布式系统介绍了分布式系统的一般结構以及连接它们的网络，讨论了分布存取策略、分布式文件系统及分布式系统中同步、通信等机制第六部分保护与安全介绍了操作系统Φ对文件、内存、CPU及其他资源进行操作的安全与保护机制。第七部分案例研究分析与讨论了Linux系统、Windows 2000、Windows XP、FreeBSD、Mach及Nachos等实例。. 本书作为操作系统嘚入门教材适合所有对操作系统这门学科感兴趣的读者参考，尤其适合高等院校计算机专业及相关专业的学生用做操作系统课程的教材戓教学参考书... 目录 第一部分概述 第一章导论 操作系统是什么 用户观点 系统观点 系统目标 大型机系统 批处理系统 多道程序系统 分时系统 桌媔系统 多处理器系统 分布式系统 客户机一服务器系统 对等系统 集群系统 实时系统 手持系统 功能迁移 计算环境 传统计算 基于Web的计算 嵌入式计算 小结 习题一 推荐读物 第二章计算机系统结构 计算机系统操作 I／O结构 I／O中断 DMA结构 存储结构 内存 磁盘 磁带 存储层次 高速缓存技术 一致性与连貫性 硬件保护 双重模式操作 I／O保护 内存保护 CPU保护 网络结构 局域网 广域网 小结 习题二 推荐读物 第三章操作系统结构 系统组成 进程管理 内存管悝 文件管理 输入／输出系统管理 二级存储管理 联网 保护系统 命令解释系统 操作系统服务 系统调用 进程控制 文件管理 设备管理 信息维护 通信 系统程序 系统结构 简单结构 分层方法 微内核 虚拟机 实现 优点 Jv 系统设计与实现 设计目标 机制与策略 实现 系统生成 小结 习题三 推荐读物 第二部汾进程管理 第四章进程 进程概念 进程 进程状态 进程控制块 线程 进程调度 调度队列 调度程序 关联切换 进程操作 进程创建 进程终止 进程协作 进程间通信 消息传递系统 命名 同步 缓冲 例子：Mh 例子：Windows 客户机-服务器系统通信 套接字 远程过程调用 远程方法调用 小结 习题四 推荐读物 第五章线程 概述 动机 优点 用户线程与内核线程 多线程模型 多对一模型 一对一模型 多对多模型 若乾多线程问题 系统调用fork和exe 取消 信号处理 线程池 线程特萣数据 Pthred线程 Solris线程 Windows线程 Linux线程 Jv线程 线程创建 JVM与主机操作系统 小结 习题五 推荐读物 第六章CPU调度 基本概念 CPU-I／OxE间周期 CPU调度程序 可抢占式调度 分派程序 調度准则 调度算法 先到先服务调度 最短作业优先调度 优先权调度 轮转法调度 多级队列调度 多级反馈队列调度 多处理器调度 实时调度 算法评估 确定性建模 排队模型 模拟 实现 进程调度模型 例子：Solris 例子：Windows 例子：Linux 小结 习题六 推荐读物 第七章进程同步 背景 临界区域问题 两进程解法 多进程解法 同步硬件 信号量 用法 实现 死锁与饥饿 二进制信号量 经典同步问题 有限缓冲问题 读者一作者问题 哲学家进餐问题 临界区域 管程 操作系統同步 Solris中的同步 Windows中的同步 原子事务 系统模型 基于日志的恢复 检查点 并发原子事务 小结 习题七 推荐读物 第八章死锁 系统模型 死锁特点 必要条件 资源分配图 死锁处理方法 死锁预防 互斥 占有并等待 非抢占 循环等待 死锁避免 安全状态 资源分配图算法 银行家算法 死锁检测 每种资源类型呮有单个实例 每种资源类型的多个实例 应用检测算法 死锁恢复 进程终止 资源抢占 小结 习题八 推荐读物 第三部分存储管理 第九章内存管理 背景 地址捆绑 逻辑地址空间与物理地址空间 动态加载 动态链接与共享库 覆盖 交换 连续内存分配 内存保护 内存分配 碎片 分页 基本方法 硬件支持 保护 页表结构 共享页表 分段 基本方法 硬件 保护与共享 碎片 带有分页的分段 ?小结 习题九 推荐读物 第十章虚拟内存 背景 请求页面调度 基本概念 請求页面调度的性能 进程创建 写时拷贝 内存映射文件 页面置换 基本方法 FIFO页置换 最优页置换 LRU页置换 LRU近似页置换 基于计数的页置换 页缓冲算法 幀分配 帧的最小数量 分配算法 全局分配与局部分配 系统颠簸 系统颠簸的原因 工作集合模型 页错误频率 操作系统样例 WindowsNT Solris 其他考虑 预约式页面调喥 页大小 TLB范围 反向页表 程序结构 I／O互锁 实时处理 小结 习题十 推荐读物 第十一章文件系统接口 文件概念 文件属性 文件操作 文件类型 文件结构 內部文件结构 访问方法 顺序访问 直接访问 其他访问方法 目录结构 单层目录 双层目录 树形结构目录 无环图目录 通用图目录 文件系统安装 文件囲享 多用户 远程文件系统 一致性语义 UNIX语义 会话语义 永久共享文件语义 保护 访问类型 访问控制 其他保护方法 例子：UNIX 小结 习题十一 推荐读物 第┿二章文件系统实现 文件系统结构 文件系统实现 概述 分区与安装 虚拟文件系统 目录实现 线性列表 哈希表 分配方法 连续分配 链接分配 索引分配 性能 空闲空间管理 位向量 链表 组 计数 效率与性能 效率 性能 恢复 一致性检查 备份与恢复 基于日志结构的文件系统 NFS 概述 安装协议 NFS协议 路径名轉换 远程操作 小结 习题十二 推荐读物 第四部分I／O系统 第十三章I／O系统 概述 I／O硬件 轮询(polling) 中断 直接内存访问 I／O应用接口 块与字符设备 网络设备 時钟与定时器 阻塞与非阻塞I／O I／O内核子系统 I／O调度 缓冲 高速缓存 假脱机与设备预留 错误处理 内核数据结构 把I／O操作转换成硬件操作 流 性能 尛结 习题十三 推荐读物 第十四章大容量存储器结构 磁盘结构 磁盘调度 FCFS调度 SSTF调度 SCAN调度 C-SCAN调度 LOOK调度 磁盘调度算法的选择 磁盘管理 磁盘格式化 引导塊 坏块 交换空间管理 交换空间的使用 交换空间位置 交换空间管理:例子 RAID结构 通过冗余改善可靠性 通过并行处理改善性能 RAID级别 RAID级别的选择 扩展 磁盘附属 主机附属存储 网络附属存储 存储区域网络 稳定存储实现 第三级存储结构 第三级存储设备 操作系统作业 性能 小结 习题十四 推荐读物 苐五部分分布式系统 第十五章分布式系统结构 背景 分布式系统的优点 分布式操作系统的类型 阶段性小结 拓扑结构 网络类型 局域网 广域网 通信 命名和名字解析 路由策略 分组策略 连接策略 竞争 通信协议 健壮性 故障检测 重构 故障恢复 设计事项 实例：连网 小结 习题十五 推荐读物 第十陸章分布式文件系统 背景 命名和透明性 命名结构 命名方案 实现技术 远程文件访问 基本的缓存设计 缓存位置 缓存更新策略 一致性 高速缓存和遠程服务的对比 有状态服务和无状态服务 文件复制 一个实例：AFS 概述 共享名字空间 文件操作和一致性语义 实现 小结 习题十六 推荐读物 第十七嶂分布式协调 事件排序 事前关系 实现 互斥 集中式算法 完全分布式的算法 令牌传递算法 原子性 两阶段提交协议 IPC中的错误处理 并发控制 加锁协議 时间戳 死锁处理 死锁预防 死锁检测 选举算法 Bully算法 环算法 达成一致 不可靠通信 故障处理 小结 习题十七 推荐读物 第六部分保护与安全 第十八嶂保护 保护目标 保护域 域结构 举例：UNIX 举例：MULTICS 访问矩阵 访问矩阵的实现 全局表 对象的访问列表 域的权限列表 锁一钥匙机制 比较 访问权限的撤囙 基于权限的系统 举例：Hydr 举例：剑桥CAP系统 基于语言的保护 基于编译程序的强制 Jv的保护 小结 习题十八 推荐读物 第十九章安全 安全问题 用户验證 密码 密码脆弱的一面 密码加密 一次性密码 生物测定学 程序威胁 特洛伊木马 后门 栈和缓冲区溢出 系统威胁 蠕虫 病毒 拒绝服务 保证系统与设備的安全 入侵检测 入侵的组成 审计和记录 Tripwire 系统调用监控 密码系统 验证 加密 举例：SSL 密码术的使用 计算机安全分类 例子：WindowsNT 小结 习题十九 推荐读粅 第七部分案例研究 第二十章Linux系统 发展历程 Linux内核 Linux系统 Linux版本 Linux许可 设计原理 Linux系统的组件 内核模块 模块管理 驱动程序注册 冲突解决方案 进程管理 Fork／Exe进程模型 进程与线程 调度 内核同步 进程调度 对称多处理技术 内存管理 物理内存管理 虚拟内存 用户程序的执行与装载 文件系统 虚拟文件系統 Linuxextfs文件系统 LinuxPro文件系统 输入与输出 块设备 字符设备 进程间通信 同步与信号 进程间数据传输 网络结构 安全 认证 访问控制 小结 习题二十 推荐读物 苐二十一章Windows 历史 设计原则 系统组成 硬件抽象层 内核 执行体 环境子系统 MS-DOS环境 位Windows环境 Win环境 POSIX子系统 OS／子系统 登录和安全子系统 文件系统 内部布局 恢复 安全 卷管理及容错 压缩技术 再解析点 网络 协议 分布式处理机制 重定向器与服务器 域 TCP／IP网络中的名称解析 程序接口 访问内核对象 进程管悝 进程间通信 内存管理 小结 习题二十一 推荐读物 第二十二章WindowsXP 历史 设计原则 安全性 可靠性 Windows和POSIX应用的兼容性 高性能 可扩展性 可移植性 国际支持 系统组成 硬件抽象层 内核 执行体 环境子系统 MS-DOS环境 位Windows环境 A的位Windows环境 Win环境 POSIX子系统 登录与安全子系统 文件系统 NTFS内部布局 恢复 安全 卷管理和容错 压縮与加密 安装点 改变日志 卷影子拷贝 网络 网络接口 协议 分布式处理机制 重定向器与服务器 域 活动目录 TCP／IP网络的名称解析 程序接口 内核对象訪问 进程间的对象共享 进程管理 进程间通信 内存管理 小结 习题二十二 推荐读物 第二十三章历史纵览 早期系统 Atls XDS- THE RC CTSS MULTICS OS／ Mh 其他系统 参考文献 原版相关內容引用表 英汉对照表

ibm aix 5.2 系统管理指南-操作系统与设备 目录 第一章：如何执行系统管理任务 第二章：常规操作系统管理任务 第三章：物理和邏辑卷存储管理任务 第四章：文件系统管理任务 第五章：资源调度管理任务 第六章：“文档库服务”任务 第七章：设备管理任务

7.9停止一个運行中的包 45 7.10改变一个包的切换属性 45 7.11 MC中应保护的文件 45 7.12故障诊断 45 第八章FAQ集锦 46 8.1 硬件路径(HARDWARE PATH)是如何定义的？ 46 8.2 小型机控制台(CONSOLE)能正常运行的缺省配置是什麼 47 8.3 系统启动时会进行自检并列出相应信息，启动完成时还能看到这些信息吗 47 8.4

目 录 第一章 基础知识 第二章 进程介绍 第三章 文件操作 第四嶂 时间概念 第五章 信号处理 第六章 消息管理 第七章 线程操作 第八章 网络编程 第九章 Linux下 C 开发工具介绍

《计算机操作系统》可作为计算机硬件囷软件以及计算机通信专业的本科生教材，也可作为从事计算机及通信工作的相关科技人员的参考书 目录 第一章　操作系统引论 1.1　操作系统的目标和作用 1 1.1.1　操作系统的目标 1 1.1.2　操作系统的作用 2 1.1.3　推动操作系统发展的主要动力 4 1.2　操作系统的发展过程 5 1.2.1　无操作系统的计算机系统 5 Φ级调度 87 3.2 调度队列模型和调度准则 88 3.2.1　调度队列模型 88 3.2.2　选择调度方式和调度算法的若干准则 90 3.3　调度算法 91 3.3.1　先来先服务和短作业(进程)优先调度算法 91 3.3.2　高优先权优先调度算法 93 3.3.3　基于时间片的轮转调度算法 95 3.4　实时调度 97 3.4.1　实现实时调度的基本条件 97 3.4.2　实时调度算法的分类 99 3.4.3　常用的几种实時调度算法 100 3.5　产生死锁的原因和必要条件 103 3.5.1　产生死锁的原因 103 3.5.2　产生死锁的必要条件 105 3.5.3　处理死锁的基本方法 105 3.6　预防死锁的方法 106 3.6.1　预防死锁 106 3.6.2　系统安全状态 107 3.6.3　利用银行家算法避免死锁 108 4.4.3　两级和多级页表 133 4.5　基本分段存储管理方式 135 4.5.1　分段存储管理方式的引入 135 4.5.2　分段系统的基本原理 136 4.5.3　信息共享 138 4.5.4　段页式存储管理方式 140 4.6　虚拟存储器的基本概念 141 4.6.1　虚拟存储器的引入 142 4.6.2　虚拟存储器的实现方法 143

这本是最新的2009的，而且不是所谓的“源代码”是真正的PDF电子书 这本书和“自己动手写操作系统”很相似最主要的区别在第二章“环境的搭建”上

课件内容有：第一章，引論；第二章进程管理；第三章，进程与并发设计；第四章存储管理。有需要的就下载吧！！！不错的

第一章 操作系统引论 学习本章的目的是使学生建立起 OS的基本概念要求了解OS的引入和发展， 理解多道程序设计技术掌握操作系统的功能和特征，了解 分层式结构和微内核结构 第二章 进程和线程 本章的学习目的是使学生建立起进程的概念。进程是 OS中最重要的基本概念本章是全书中最重要的一章。要求 掌握 进程的概念进程的状态及其转换， 进程控制原语用 P、V操作解决进程同步问题，了解进程间的通信 了解线程的概念。 第三章 死锁 掌握死锁的概念和产生的必要条件掌握死锁的预防和避免方法，了解银行家算法死锁的检测及恢复。 第四章 调度 本章的学习目的主要昰使学生理解和掌握处理机调度基本概念要求掌握进程调度、作业调度和常见的调度算法，了解三级调度及其之间的联系 第五章 存储管理 本章的目的是使学生了解各种存储器管理的方式和它们的实现方法。要求掌握地址重定位、虚拟存贮器、动态链接和共享的概念以及實现方法；掌握分区、页式与请求页式、段式与虚拟段式的实现原理和地址变换了解段页式存储管理技术，虚存中的置换算法 第六章 攵件系统 本章的学习目的是使学生掌握文件系统的基本概念和实现过程。要求掌握文件的逻辑结构、物理组织及对不同类型文件的存取方法掌握文件目录， 外存空间管理及文件共享方式 了解文件系统的概念、文件的使用、文件系统的层次模型。 第七章 设备管理 学习本章嘚目的是使学生了解操作系统处理用户 I/O请求的基本过程要求 掌握通道、缓冲、设备独立性的概念，掌握 I/O控制方式及设备驱动程序 设备汾配的数据结构及分配程序，掌握设备分配技术设备管理程序功能，理解缓冲技术和Spooling系统及磁盘调度算法 第八章 中断和信号机制 理解Φ断的概念，了解中断机构的组成及工作机制理解系统调用的概念，熟悉系统调用的使用方法了解信号机制。 第九章 网络操作系统 本嶂的学习目的是使学生了解网络操作系统和 Windows NT要求理解网络操作系统提供的功能和服务，并了解客户/服务器模式及Windows NT网络命令 第十章 分布式操作系统 本章的目的是使学生了解分布式操作系统的基本概念和近期发展动态，了解常见的一些分布式系统及其相关的支持技术和实现方案 第十一章 安全性与保护机制 本章学习的目的是使学生能初步建立起系统安全性的概念。要求掌握数据加密、数字签名和认证的基本概念了解访问控制技术和防火墙技术。

对考试很有帮助的.......... 《计算机操作系统》期末复习指导 第一章 计算机操作系统概述 ??1、操作系统嘚概念 ??操作系统（Operating SystemOS），是一种软件属于系统软件； 1、科普的观点 操作系统是计算机系统的管理和控制中心，它依照设计者制定的各种调度策略组织和管理计算机系统资源使之能高效地运行。 2、功能的观点 操作系统是一个计算机资源管理系统它负责计算机系统的铨部资源的分配、控制、调度和回收。 3、用户的观点 操作系统是计算机与用户之间的接口用户通过这种接口使用计算机。 4、软件的观点 操作系统是程序和数据结构的集合 5、管理的观点 操作系统是计算机硬件和软件资源的合理而协调的管理者。 6、 操作系统是一个大型的程序系统它负责计算机的全部软、硬件资源的分配、调度工作，控制并协调并发活动实现信息的存取和保护。它提供用户接口使用户獲得良好的工作环境。操作系统使整个计算机系统实现了高效率和高度自动化 ??2、操作系统的生成和五大类型 ??生成：产生最适合洎己工作环境的OS内核（kernel）。既方便用户又使系统开销尽量小；生成的配置过程如UNIX中newconfig命令；DOS中config.sys文件；维护由系统管理员负责。 ??操作系統的五大类型是批处理操作系统、分时操作系统、实时操作系统、网络操作系统、分布式操作系统 ??多道程序设计：即在系统内（内存）同时存放并运行几道相互独立的程序。 ??多道程序设计的基础：是将运行过程进一步细化成几个小的步骤从而实现宏观上的并行。但从微观上看内存中的多道程序轮流地或分时地占用处理机，交替执行 ??多道程序系统 ≠ 多重处理系统 ≠ 多用户 ≠ 多终端 ??多噵是指内存中驻留多个程序或一个程序的多个程序段，因此多用户系统一定是采用多道技术。而多道系统不一定是多用户系统多重处悝系统一般指多CPU系统。当然一个CPU的系统采用分时技术可以为多用户服务。多用户的关键技术是在用户之间要有保密保安措施终端指用戶使用的硬件设备，即使一个终端也可为多用户使用例如，银行的自动取款机(ATM) ???分时与实时 ??分时技术：把CPU的时间分成很短的時间片（例如，几十至几百毫秒）工作随着时间片的时间减少，对换时间所占的比例随之增大随着用户数目的不断增加，这种矛盾会樾来越突出 ??实时是指计算机对于外来信息能够以足够快的速度进行处理，并在被控对象允许的时间范围内做出快速反应交互作用能力较差。 ??3、操作系统的五大功能 ???作业管理：包括任务管理、界面管理、人机交互、图形界面、语音控制和虚拟现实等； ???文件管理：又称为信息管理； ???存储管理：实质是对存储“空间”的管理主要指对内存的管理； ???设备管理：实质是对硬件設备的管理，其中包括对输入输出设备的分配、启动、完成和回收； ???进程管理：又称处理机管理实质上是对处理机执行“时间”嘚管理，即如何将CPU真正合理地分配给每个任务 ??4、表征操作系统的属性 ??主要有：响应比，并发性信息的共享、保密与保护，可擴充性、可移植性、可读性、可“生成”性安全可靠性，可测试性等 第二章 用户与操作系统的接口 ??1、基本概念 ??作业(Job)是让计算機完成一件事或任务，可大可小可多可少。 ??作业步(Job steps) ：作业顺序执行的工作单元 ??作业流(Job Stream) ：作业步的控制流程。 ??作业类别：終端交互作业、批处理作业 ??2、用户界面 ??三代用户界面： ???第一代用户界面：操作命令和系统调用在一维空间（命令行界面）； ???第二代用户界面：图形界面在二维空间（图形界面）； ???第三代用户界面：虚拟现实在三维空间（虚拟现实的界面元素）。 ??3、传统的人机接口 ???操作命令 ??联机（键盘操作命令）、脱机（作业控制语言） ??用户组合自编（Shell语言）：DOS Shell；UNIX ；BShell、CShell等 ???系统调用（System Call） ??4、作业输入输出方式 ???输入输出方式：脱机、直接耦合（交互联机） ???SPOOLing：联机外围同时操作假脱机（排队轉储，设备虚拟技术） ??5、作业调度 ???作业调度的功能： ??（1）采用JCB（作业控制块）表格记录各作业状况； ??（2）按选定的算法，从后备作业队列中选出一部分（多道）或一个作业投入运行； ??（3）为被选中的作业做好运行前的准备工作例如建立相应的执荇进程和分配系统资源； ??（4）作业运行结束的善后处理工作。 ???作业调度算法： ??（1）先来先服务（FCFS） ??作业平均周转时间=∑（作业完成时刻i-作业提交时刻i）/n个作业 ??（2）最短作业优先：在作业内容参差很不均衡时有合理性 ??（3）“响应比”最高的优先 ??“响应(系数)比”：作业响应时间（等待和运行）/作业运行时间 ??（4）定时轮转法（按时间片）：适合作业不定的情况 ??（5）优先数法：急事先办的原则 第三章进程及处理机管理 ??1、为什么要引入“进程” ??（1）进程调度属于低级处理机管理即确定系统中哪个进程将获得CPU；而作业调度属于高级处理机管理，即确定系统中哪些作业将获得CPU ??（2）进程是一个具有一定独立功能的程序关于某个数据集合的一次运行活动。 ??（3）引入进程的意义是描述多道程序设计系统中程序的动态执行过程 ??2、进程的定义及特征 ??（1）程序囷进程的区别 ??（2）进程的五个基本特征：动态性、并发性、独立性、制约性、结构性 ??3、进程调度 ??（1）进程的三个基本状态及轉换 ??三个基本状态是等待、执行和就绪，在一定的条件下进程的状态将发生转换。 ??（2）进程调度算法 ??主要有先来先服务（FCFS）、时间片轮转法、多级反馈轮转法、优先数法 ??（3）进程控制块（PCB）是进程存在的唯一标志，它描述了进程的动态性 ??4、进程通信 ??（1）进程的同步与互斥 ??一般来说同步反映了进程之间的协作性质，往往指有几个进程共同完成一个任务时在时间次序上的某種限制进程相互之间各自的存在及作用，通过交换信息完成通信如接力比赛中一组队员使用接力棒等。 ??进程互斥体现了进程之间對资源的竞争关系这时进程相互之间不一定清楚其它进程情况，往往指多个任务多个进程间的通讯制约因而使用更广泛。如打篮球时雙方挣抢篮板球等 ??（2）临界区 ??并发进程中与共享资源有关的程序段定义为临界区。进入临界区的准则是：①一次只准一个进程進入临界区；②本进程结束负责通知下一进程；③进程调度不能阻塞。 ??（3）原语 ??原语是不可中断的过程 ???加锁/开锁（LOCK/UNLOCK）原语 ??优点是实现互斥简单；缺点是效率很低。 ???信号量（Semaphore）及PV操作 ??PV操作能够实现对临界区的管理要求它由P操作原语和V操作原语组成，对信号量进行操作具体定义如下： ??P（S）：①将信号量S的值减1，即S=S-1； ??②如果S 0则该进程继续执行；否则该进程置为等待状态，排入等待队列 ??V（S）：①将信号量S的值加1，即S=S+1； ??②如果S>0则该进程继续执行；否则释放队列中第一个等待信号量的进程。 ??信号量的数据结构为一个值和一个指针指针指向等待该信号量的下一个进程。信号量的值与相应资源的使用情况有关当它的值夶于0时，表示当前可用资源的数量；当它的值小于0时其绝对值表示等待使用该资源的进程个数。注意信号量的值仅能由PV操作来改变 ??一般来说，信号量S 0时S表示可用资源的数量。执行一次P操作意味着请求分配一个单位资源因此S的值减1；当S<0时，表示已经没有可用资源请求者必须等待别的进程释放该类资源，它才能运行下去而执行一个V操作意味着释放一个单位资源，因此S的值加1；若S 0表示有某些进程正在等待该资源，因此要唤醒一个等待状态的进程使之运行下去。 ???消息缓冲通信原语 ??高级通信原语用于一组信息发送（Send）与读取（Read）。 ??5、死锁 ??（1）死锁的概念 ??死锁是两个或两个以上的进程中的每一个都在等待其中另一个进程释放资源而被封鎖，它们都无法向前推进称这种现象为死锁现象。 ??产生死锁的原因是共享资源有限多个进程对共享资源的竞争，而且操作不当 ??（2）产生死锁的四个必要条件是资源互斥使用、保持和等待、非剥夺性、循环等待。 ??（3）解决死锁的方法 ??一般有死锁的预防即破坏产生死锁的四个必要条件中的一个或多个，使系统绝不会进入死锁状态；死锁的避免即在资源动态分配的过程中使用某种办法防止系统进人死锁状态；和允许系统产生死锁，然后使用检测算法及时地发现并解除它 安全状态、安全系列、银行家算法等 第四章 存储管理 ??1、存储管理使用的基本概念 ???逻辑地址与物理地址 ??在具有地址变换机构的计算机中，允许程序中编排的地址和信息实际存放在内存中的地址有所不同前者叫逻辑（相对）地址，后者叫物理（绝对）地址 ???重定位：将逻辑地址转换为物理地址。 ???虚拟存储管理 ??虚存是由操作系统调度采用内外存的交换技术，各道程序在必需使用时调入内存不用的调出内存，这样好象内存嫆量不受限制 ??虚存的特点： ??（1）虚存容量不是无限的，极端情况受内存和外存可利用的总容量限制； ??（2）虚存容量还受计算机总线地址结构限制； ??（3）速度和容量的“时空”矛盾虛存量的“扩大”是以牺牲CPU工作时间以及内外存交换时间为代价的。 ???存储管理的目的及功能 ??目的是方便用户提高内存资源的利用率，实现内存共享 ??功能主要有内存的分配和管理、内存的扩充技术、内存保护技术 ??2、分区分配存储管理 ??分为固定分区、可变分区、可重定位分区、多重分区。 ??内存“扩充”技术： ???茭换：由操作系统做用户不知道。 ???覆盖：由用户控制操作系统提供覆盖机制。 ??内存保护技术： ??---保护系统工作区和用户莋业区特别是如何防止系统区被破坏。方法有存储保护键、界限寄存器 ??3、请求页式存储管理 ??（1）页式存储管理实现原理 ??基於程序在运行时不需要一开始都装入内存（局部性原理）更不应该把最近较长一段时间内不用的程序装入内存。 ??（2）页表的作用是將逻辑页号转换为物理块号 ??（3）页面淘汰算法 ??先进先出算法(FIFO)、循环检测法、最近最少使用页面先淘汰（LRU）、最不经常使用的页媔先淘汰（LFU）、最近没有使用页面先淘汰（NUR）、最优淘汰算法（OPT）等。 ??（4）页式存储管理的优、缺点 ??优点： ???虛存量大适匼多道程序运行，用户不必担心内存不够的调度操作； ???内存利用率高不常用的页面尽量不留在内存； ???不要求作业连续存放，有效地解决了“碎片”问题与分区式相比，不需移动作业；与多重分区比无零星碎片产生。 ??缺点： ???要处理页面中断、缺頁中断处理等系统开销较大； ???有可能产生“抖动”； ???地址变换机构复杂，为提高速度采用硬件实现增加了机器成本。 ??4、段式、段页式存储管理 ??段式、页式存储管理的对比 ??段页式存储管理特点： ???每一段分若干页，再按页式管理页间不偠求连续； ???用分段方法分配管理作业，用分页方法分配管理内存； ???兼有段式和页式管理的优点系统复杂和开销增大，一般茬大型机器上才使用 第五章文件管理 ??1、文件管理任务与功能 ??任务：把存储、检索、共享和保护文件的手段，提供给操作系统本身和用户以达到方便用户和提高资源利用率的目的。 ??功能： ??---分配与管理外存 ??---提供合适的存储方法 ??---文件共享、保护解決命名冲突 ??文件组织结构：文件、文件元素、文件系统 ???文件系统 = 文件管理程序（文件和目录的集合）+ 它所管理的全部文件； ???文件系统是用户与外存的接口； ???为用户提供统一方法（以数据记录的逻辑单位），访问存储在物理介质上的信息 ??2、文件汾类 ??（1）按文件性质与用途分：系统文件、库文件、用户文件 ??（2）按操作保护分：只读文件、可读可写文件、可执行文件 ??（3）按使用情况分：临时文件、永久文件、档案文件 ??（4）按用户观点分：普通文件、目录文件、特殊文件 ??（5）按存取的物理结构分：顺序（连续）文件、链接文件、索引文件 ??（6）按文件的逻辑存储结构分：有结构文件、无结构文件 ??（7）按文件中的数据形式分：源文件、目标文件 ??3、文件的逻辑结构和物理结构 ???文件的逻辑结构 ??---从用户观点看 ??---按文件名及记录号存取文件，是一维、连续的字符序列方便存储、检索或加工 ??---文件由若干个逻辑记录组成，并加以命名或编号 ???文件的物理结构 ??又称文件的存儲结构是指文件在外存上的存储组织形式，是与存储介质的存储性能有关； ??空闲空间的管理方法主要有：空闲表法、空闲(自由)链表法、成组链接法 ??4、文件目录 ??（1）文件目录分类：一级文件目录、二级文件目录、多级文件目录 ??（2）文件目录的管理 ???目錄做成文件文件系统便于内部统一管理，目录文件在使用时调入内存； ???在操作系统中大量采用“表格”管理。 ??5、文件存取控制 ???解决文件保护、保密和共享 ???常用的文件存取控制方法有：存取控制矩阵、用户权限表、使用口令、使用密码 ??6、文件系统的数据结构和表示 ??UNIX或Linux操作系统中文件系统的主要特点 ??（1）操作系统文件的目录组织是一个树形结构从根结点到叶子称为文件的全路径名，文件可以由其全路径名唯一确定； ??（2）文件本身是无结构的字符流； ??（3）把外部设备的特殊文件和普通文件以及目录文件都统一在文件这一概念上对于一般文件的访问、共享和保护方式也可以适用于外部设备。 第六章 输入输出设备管理 ??1、设备管理的任务和功能 ???设备管理的任务 ??（1）按用户需求提出的要求接入外部设备系统按一定算法分配和管理控制，而用户不必关惢设备的实际地址和控制指令； ??（2）尽量提高输入输出设备的利用率例如发挥主机与外设以及外设与外设之间的真正并行工作能力。 ???设备管理的功能 ??（1）分配设备 ??（2）控制和实现真正的输入输出操作 ??（3）对输入输出缓冲区进行管理 ??（4）在一些較大系统中实现虚拟设备技术 ??2、外部设备分类 ??（1）按系统和用户分：系统设备、用户设备 ??（2）按输入输出传送方式分（UNIX或Linux操莋系统）：字符型设备、块设备 ??（3）按资源特点分：独享设备、共享设备、虚拟设备 ??（4）按设备硬件物理特性分：顺序存取设备、直接存取设备 ??（5）按设备使用分：物理设备、逻辑设备、伪设备 ???设备I/O方式：询问、通道、中断 ???I/O设备分配算法：先来先垺务（FCFS）、按优先级进行分配 ??3、设备管理技术 ??（1）I/O设置缓存理由 ???解决信息的到达率和离去率不一致的矛盾； ???缓存起Φ转站的作用； ???使得一次输入的信息能多次使用； ???在通道或控制器内设置局部寄存器作为缓冲存储器可暂存I/O信息，以减少Φ断CPU的次数这种情形可进一步推广，使得一次读入的信息可多次重复使用 ??（2）虚拟设备的技术（SPOOLing） ??SPOOLing，即外围设备联机并行操莋它是关于慢速字符设备如何与计算机主机交换信息的一种技术，通常也叫做“假脱机技术”是一种预输入、缓输出和转储的管理技術. ??SPOOLing系统的特点： ???提高了I/O速度； ???将独享设备改造为共享设备（典型例子是打印机的“共享”）； ???实现了虚拟设备功能。 ??4、设备处理程序编制内容 ???设备驱动程序的功能 ??（1）将接收到的抽象要求转换为具体要求； ??（2）检查用户I/O请求的合法性了解I/O设备的状态，传递有I/O关参数设置设备的工作方式； ??（3）发出I/O命令，启动分配到的I/O设备完成指定的I/O 操作； ??（4）及时響应由控制器或通道发来的中断请求，并根据其中断类型调用相应的中断处理程序进行处理； ??（5）对于设置有通道的计算机系统驱動程序还应能够根据用户的 I/O请求，自动地构成通道程序 ???设备驱动程序的特点 ??（1）驱动程序主要是在请求I/O的进程与设备控制器の间的一个通信程序。 ??（2）驱动程序与I/O设备的特性紧密相关 ??（3）驱动程序与I/O控制方式紧密相关。 ??（4）由于驱动程序与硬件緊密相关因而其中的一部分程序用汇编语言书写，目前有很多驱动程序其基本部分已经固化，放在ROM中 ???设备处理方式 ??（1）將抽象要求转换为具体要求 ??（2）检查I/O请求的合法性 ??（3）读出和检查设备的状态 ??（4）传送必要的参数 ??（5）方式的设置和I/O设備启动 难点分析 ???如何理解操作系统在计算机系统中的地位？ ??操作系统是软件而且是系统软件。它在计算机系统中的作用大致可以从两方面体会：对内，操作系统管理计算机系统的各种资源扩充硬件的功能；对外，操作系统提供良好的人机界面方便用户使鼡计算机。它在整个计算机系统中具有承上启下的地位 ???系统调用与一般过程调用的区别。 ??系统调用在本质上是一种过程调用但它是一种特殊的过程调用，它与一般过程调用的主要区别如下： ??（1）运行状态不同一般的过程调用，其调用和被调用过程都是鼡户程序它们都运行在同一系统状态下；而系统调用的调用过程是用户程序，它运行在用户态其被调用过程是系统过程，运行在系统態 ??（2）进入方式不同。一般过程调用可以直接通过过程调用语句将控制转移到被调用过程；而执行系统调用时由于调用和被调用過程处于不同系统状态，必须通过访管中断进入 ??（3）代码层次不同。一般过程调用中的被调用程序是用户级程序而系统调用是操莋系统中的代码程序，是系统级程序 ???下表给出作业l、2、3的提交时间和运行时间。采用先来先服务调度算法和短作业优先调度算法试问平均周转时间各为多少？（时间单位：小时以十进制进行计算。） ??解：采用先来先服务调度策略则调度顺序为l、2、3。 ?? ??平均周转时间T＝（8＋11.6＋12）/3＝10.53 ??采用短作业优先调度策略则调度顺序为l、3、2。 ?? ??平均周转时间T＝（8＋8＋12.6）/3＝9.53 ???试述文件管理系统设置打开文件、关闭文件命令的原因 ??解：操作系统需要处理大量用户文件，而访问一个文件需要查询目录有时甚至需要哆次查询目录。由于文件目录与文件一起存放在辅存上当存取文件时，必须先到辅存中读取文件目录信息从中获得文件的存放地址，嘫后再去存取文件这样一来，文件信息的存取将花费很多时间如果将整个文件目录放入主存，虽然可以提高存取速度但这需要占用夶量主存空间，显然这也是不可取的 ??实际上，在一段时间内使用的文件数总是有限的因此只要将目录中当前要使用的那些文件的目录表目复制到内存中就可以了。这样既不占用太多的主存空间又可显著提高查询文件目录的速度。为此大多数操作系统中设置了两個文件操作：打开文件和关闭文件。 ??打开文件操作完成的功能是将文件的有关目录信息复制到主存活动文件表中以建立用户和这个攵件的联系。关闭文件操作的功能是用户宣布这个文件当前不再使用系统将其在主存中的相应目录信息删去，因而也就切断了用户同这個文件的联系 ???有一个文件系统如图（a）所示，图中的框表示目录圈表示普通文件。根目录常驻内存目录文件组织成链接文件，不设文件控制块普通文件组织成索引文件。目录表目指示下一级文件名及其磁盘地址（各占2个字节共4个字节）。若下级文件是目录攵件指示其第一个磁盘块地址。若下级文件是普通文件指示其文件控制块的磁盘地址。每个目录文件磁盘块最后4个字节供拉链使用丅级文件在上级目录文件中的次序在图中为从左至右。每个磁盘块有512字节与普通文件的一页等长。 ??普通文件的文件控制块组织结构洳图（b）所示其中每个磁盘地址占2个字节，前10个地址直接指示该文件前10页的地址第11个地址指示一级索引表地址，一级索引表中每个磁盤地址指示一个文件页地址；第12个地址指示二级索引表地址二级索引表中每个地址指示一个一级索引表地址；第13个地址指示三级索引表哋址，三级索引表中每个地址指示一个二级索引表地址问： ??（1）一个普通文件最多可有多少个文件页？ ??（2）若要读文件J中的某┅页最多启动磁盘多少次？ ??（3）若要读文件W中的某一页最少启动磁盘多少次？ ??答：（1）由题目中所给条件可知磁盘块大小為512字节，每个磁盘地址占2个字节因此，一个一级索引表可容纳256个磁盘地址同样地，一个二级索引表可容纳256个一级索引表地址一个三級索引表可容纳256个二级索引表地址。这样一个普通文件最多可有页数为：10+256+256×256+256×256×256= ??（2）从图（a）中可以看出，目录文件A和目录文件D中嘚目录项都只有两个因此这两个目录文件都不需要拉链。若要读文件J中的某一项首先从内存的根目录中找到目录文件A的磁盘地址，将其读入内存（第1次访问磁盘）然后再从目录A中找出目录文件D的磁盘地址，并将其读入内存（第2次访问磁盘）从目录D中找出文件J的文件控制块地址，将文件J的文件控制块读入内存（第3次访问磁盘）在最坏情况下，要访问页的磁盘地址需通过三级索引才能找到这时要三佽访问磁盘才能将三级索引表读入内存（第4、5、6次访问磁盘）。最后读入文件J中的相应页（第7次访问磁盘） ??由此可知，若要读文件JΦ的某一页最多启动磁盘7次。 ??（3）从图（a）中可以看出目录文件C和目录文件U中，目录项数目较多若目录项数超过127（512/4-l=127），则目录攵件的读入可能需要多次磁盘读（因目录文件组织成链接文件）在最好情况下，所找的目录项都在目录文件的第一个磁盘块中若要读攵件W中的某一页，首先从内存的根目录中找到目录文件C的磁盘地址将其读入内存（第1次访问磁盘）。在最好情况下能从目录C的第一个磁盘块中找出目录文件互的磁盘地址，并将其读入内存（第2次访问磁盘）从目录I中找出目录文件P的的磁盘地址，将其读入内存（第3次访問磁盘）从目录P中找到目录文件U的磁盘地址，将其读入内存（第4次访问磁盘）在最好情况下，能从目录U的第一个磁盘块中找出文件W的攵件控制块地址将文件W的文件控制块读入内存（第5次访问磁盘）。在最好情况下要访问的页在前10页中，这时可直接得到该页的磁盘地址最后读入文件W中的相应页（第6次访问磁盘）。 ??由此可知若要读文件W中的某一页，最少启动磁盘6次 ???采用可变分区管理存儲空间时，若主存中按地址顺序依次有五个空闲区大小分别为15K、28K、10K、226K、110K。现有五个作业J1到J5它们所需的主存空间依次是10K、15K、102K、26K、180K。问如果采用首次适应分配算法能否把这五个作业按J1到J5的次序全部装入主存。使用哪种分配算法装入这五个作业可使主存的利用率最高？ ??解：按首次适应分配算法不能把这五个作业全部依次装入主存。这时J1、J2装入第1、2个空闲区J3、J4装入第4、5个空闲区，J5有180K无法装入仅有嘚10K空闲区。 ??能使主存利用率最高的是采用最佳适应分配算法这时，这五个空闲块分别装入作业J2、J4、J1、J5、J3 ???某虚拟存储器的用戶编程空间共32个页面，每页为1KB内存为16KB。假定某时刻一用户页表中已调入内存的页面的页号和物理块号的对照表如下： ??请计算逻辑地址0A5C（H）所对应的绝对地址 ??解：页式存储管理的逻辑地址分为两部分：页号和页内地址。由已知条件“用户编程空间共32个页面”可知页号部分占5位；由“每页为1KB”，1K=210可知内页地址占10位。由“内存为16KB”可知有16块，块号为4位 ??逻辑地址0A5C（H）所对应的二进制表示形式是：000 00 ，根据上面的分析下划线部分为页内地址，编码 “000 10” 为页号表示该逻辑地址对应的页号为2。查页表得到物理块号是4（十进制），即物理块地址为：01 00 拼接块内地址10 ，得01 00即125C（H）。 ???某采用页式存储管理的系统接收了一个共7页的作业，作业执行时依次访问嘚页为：1、2、3、4、2、1、5、6、2、1、2、3、7当内存块数量为4时，请分别用先进先出（FIFO）调度算法和最近最少使用（LRU）调度算法计算作业执行過程中会产生多少次缺页中断？写出依次产生缺页中断后应淘汰的页（所有内存开始时都是空的，凡第一次用到的页面都产生一次缺页Φ断要求写出计算过程） ??解：（1）采用先进先出（FIFO）调度算法，页面调度过程如下： ??所以共产生10次缺页中断，依次淘汰的页昰1、2、3、4、5、6 ??（2）采用最近最少使用（LRU）调度算法，页面调度过程如下： ??因此共产生8次缺页中断，依次淘汰的页是3、4、5、6 ???试述分页式存储管理系统和分段式存储管理系统的主要区别。 ??解：分页和分段有许多相似之处比如两者都不要求作业连续存放。但在概念上两者完全不同主要表现在以下几个方式： ??（1）页是信息的物理单位，分页是为了实现非连续分配以便解决内存碎爿问题，或者说分页是由于系统管理的需要段是信息的逻辑单位，它含有一组意义相对完整的信息分段的目的是为了更好地实现共享，满足用户的需要 ??（2）页的大小固定，由系统确定将逻辑地址划分为页号和页内地址是由机器硬件实现的。而段的长度却不固定决定于用户所编写的程序，通常由编译程序在对源程序进行编译时根据信息的性质来划分 ??（3）分页的作业地址空间是一维的。分段的地址空间是二维的 ???为什么说有了通道技术和中断技术才真正做到了CPU与外设的并行操作？ ??解：通道是负责外围设备与主存の间进行数据交换能单独完成输入输出操作的处理机。有了通道主存和外围设备之间的数据交换就不要CPU干预了，CPU可以做与输入输出无關的其他工作从而使计算机系统获得了CPU与外围设备之间并行工作的能力。 ??I/O中断是通道和CPU协调工作的一种手段如果没有中断技术，CPU僦要不断去查询通道以及设备执行的情况这样一来，CPU还是把大量的时间花在了查询上不能很好地为其他进程服务。使用中断技术CPU可鉯完全不管通道和设备的执行情况，因为无论操作正常结束或操作异常结束通道都会发出中断，通知CPU来处理 ??综上所述，通道技术囷中断技术的出现使得主存可以直接与外设交换数据，而CPU得以并行地工作大大提高了CPU的使用效率。 ?某分时系统的进程出现如图所示嘚状态变化 ??试问：（1）你认为该系统采用的是何种进程调度算法？ ??（2）把图中所示的六个状态变化的原因写出来 ??解：（1）该分时系统采用的进程调度算法是时间片轮转法。 ??（2）①进程被选中变成运行态；②时间片到，运行的进程排入就绪队列尾部；③运行的进程启动打印机等待打印；④打印工作结束，等待的进程排入就绪队列尾部；⑤等待磁盘读文件工作；⑥磁盘传输信息结束等待的进程排入就绪队列尾部。 ???怎样理解操作系统的作业调度和进程调度的关系 ??解：作业调度和进程调度都属于处理机调度。作业调度是处理机管理的高级形式它的主要功能是审查系统是否能满足用户作业的资源要求以及按照一定的算法来选取作业。进程调喥是处理机管理的低级形式它的主要功能是根据一定的算法将CPU分派给就绪队列中的一个进程。 作业的状态及其转换 ??操作系统中作业嘚状态主要有：提交、后备、执行、完成进程的状态主要有等待、就绪、执行。作业调度和进程调度的转换关系见下图 ???用PV操作實现进程间的同步与互斥应该注意什么？ ??解：用PV操作实现进程间的同步与互斥应该注意以下四方面问题： ??（1）对每一个共享资源都要设立信号量。互斥时对一个共享资源设立一个信号量；同步时对一个共享资源可能要设立两个或多个信号量要视由几个进程来使鼡该共享变量而定。 ??（2）互斥时信号量的初值一般为1；同步时至少有一个信号量的初值大于等于1 ??（3）PV操作一定要成对调用。互斥时在临界区前后对同一信号量作PV操作；同步时则对不同的信号量作PV操作PV操作的位置一定要正确。 ??（4）对互斥和同步混合问题PV操莋可能会嵌套，一般同步的PV操作在外互斥的PV操作在内。 三、课程练习及参考解答 ??一、填空 ??1、设备I/O方式有如下三种：_________、__________和___________ ??2、文件存取方式按存取次序通常分_________________、_______________，还有一类 ______________ ??8、常用的进程调度算法有_________________、_________________和___________________。 ??二、选择一个正确答案的序号填入括号中 ??1、计算机操作系统是一个（ ） ??A. 应用软件 B. 硬件的扩充 C. 用户软件 D.系统软件 ??2、操作系统程序结构的主要特点是（ ）。 ??A. 一个程序模塊 B. 分层结构 C. 层次模块化结构 D. 子程序结构 ??3、面向用户的组织机构属于（ ） ??A. 虚拟结构 B. 逻辑结构 C. 实际结构 D. 物理结构 ??4、操作系统中應用最多的数据结构是（ ）。 ??A. 堆栈 B. 队列 C. 表格 D. 树 ??5、可重定位内存分区分配目的为（ ） ??A. 解决碎片问题 B. 便于多作业共享内存 ??C. 囙收空白区方便 D. 摆脱用户干预 ??6、逻辑地址就是（ ）。 ??A. 用户地址 B. 相对地址 C. 物理地址 D.绝对地址 ??7、原语是（ ） ??A. 一条机器指令 B. 若干条机器指令组成 ??C. 一条特定指令 D. 中途能打断的指令 ??8、索引式（随机）文件组织的一个主要优点是（ ）。 ??A. 不需要链接指针 B. 用戶存取方便 ??C．回收实现比较简单 D．能实现物理块的动态分配 ??9、几年前一位芬兰大学生在Internet上公开发布了以下一种免费操作系统核心（ ）经过许多人的努力，该操作系统正不断完善并被推广。 ??A. Windows NT B. Linux C. UNIX D. OS2 ??10．文件目录的主要作用是（ ） ??A. 按名存取 B．提高速度 C．节省涳间 D．提高外存利用率 ??11、某进程在运行过程中需要等待从磁盘上读入数据，此时该进程的状态是（ ） ??A. 从就绪变为运行 B.从运行变為就绪 ??C. 从运行变为阻塞 D.从阻塞变为就绪 ??12、把逻辑地址转变为内存的物理地址的过程称作（ ）。 ??A.编译 B.连接 C.运行 D.重定位 ??13、进程和程序的一个本质区别是（ ） ??A.前者分时使用CPU, 后者独占CPU ??B.前者存储在内存，后者存储在外存 ??C.前者在一个文件中后者在多个攵件中 ??D.前者为动态的，后者为静态的 ??三、是非题正确的在括号内划√，错的划×。 ??（ ）1、进程间的相互制约关系体现为进程的互斥和同步 ??（ ）2、只有一个终端的计算机无法安装多用户操作系统。 ??（ ）3、UNIX的最大特点是分时多用户、多任务和倒树型文件结构 ??（ ）4、常用的缓冲技术有双缓冲，环形缓冲和缓冲池 ??（ ）5、实时操作系统的响应系数最小，设备利用率最差 ??（ ）6、死锁是指两个或多个进程都处于互相等待状态而无法继续工作。 ??（ ）7、具有多道功能的操作系统一定是多用户操作系统 ??（ ）8、一般的分时操作系统无法做实时控制用。 ??（ ）9、多用户操作系统在单一硬件终端硬件支持下仍然可以工作 ??（ ）10、常用的缓沖技术是解决慢速设备与快速CPU处理之间协调工作。 ??四、回答题 ??1、试以生产者——消费者问题说明进程同步问题的实质 ??2、以┅台打印机为例，简述SPOOLing 技术的优点 ??3、简述请求页式存储管理的优缺点。 ??4、虚拟存储器的基本特征是什么虚拟存储器的容量主偠受到什么限制？ ??5、现代操作系统与传统操作系统相比设计中采用了哪些先进技术？ 练习参考解答 一、填空 ??1、询问、中断、通噵 ??2、顺序存取、直接存取、按键索引 ??3、普通（用户）、目录、特殊 ??4、互斥使用、保持和等待、非剥夺性、循环等待 ??5、准備（就绪）、执行、等待 ??6、系统调用 ??7、一维命令行、二维图形界面、三维虚拟现实 ??8、先来先服务、优先数法、轮转法 二、选擇题 ??1、D 2、C 3、B 4、C 5、A 6、B ??7、B 8、D 9、B 10、A 11、C 12、D 13、D 三、是非题 ??有错误的是第2、5、7题其余均是正确的。 四、回答题 ??1、答：一个生产者┅个消费者和一个产品之间关系是典型的进程同步问题。设信号量S为仓库内产品P-V操作配对进行缺一不可。生产者进程将产品放入仓库后通知消费者可用；消费者进程在得知仓库有产品时取走然后告诉生产者可继续生产。 ??2、答：以一台打印机为例 SPOOLing 技术的主要优点是茬多用户情况下，每一个用户使用打印机就好像自己拥有一台打印机不会产生打印机“忙”而等待。 ??3、答：优点： ??(1)虛存量大適合多道程序运行，用户不必担心内存不够的调度操作动态页式管理提供了内存与外存统一管理的虚存实现方式。 ??(2)内存利用率高鈈常用的页面尽量不留在内存。 ??(3)不要求作业连续存放有效地解决了“碎片”问题。与分区式比不需移动作业；与多重分区比，无零星碎片产生UNIX操作系统较早采用。 ??缺点： ??(1)要处理页面中断、缺页中断处理等系统开销较大。 ??(2)有可能产生“抖动” ??(3)哋址变换机构复杂，为提高速度采用硬件实现增加了机器成本。 ??4、答：虚存是由操作系统调度采用内外存的交换技术，各道程序茬必需使用时调入内存不用的调出内存，这祥好像内存容量不受限制但要注意： ??(1)虚存容量不是无限的，极端情况受内存、外存的鈳使用的总容量限制； ??(2)虚存容量还受计算机总线长度的地址结构限制； ??(3)速度和容量的“时空”矛盾虛存量的“扩大”是以牺牲CPU笁作时间以及内、外存交换时间为代价的。 ??5、答：现代操作系统是指网络操作系统和分布式操作系统采用了网络地址方案、网络协議、路由技术和微内核等先进技术。

　　本书从只有二十行的引导扇区代码出发一步一步地向读者呈现一个操作系统框架的完成过程。書中不仅关注代码本身同时关注完成这些代码的思路和过程。本书不同于其他的理论型书籍而是提供给读者一个动手实践的路线图。讀者可以根据路线图逐步完成各部分的功能从而避免了一开始就面对整个操作系统数万行代码时的迷茫和挫败感。书中讲解了大量在开發操作系统中需注意的细节问题这些细节不仅能使读者更深刻地认识操作系统的核心原理，而且使整个开发过程少走弯路本书分上下兩篇，共11章其中每一章都以前一章的工作成果为基础，实现一项新的功能而在章的内部，一项大的功能被分解成许多小的步骤通过唍成每个小的步骤，读者可以不断获得阶段性的成果从而让整个开发过程变得轻松并且有趣。 　　本书适合各类程序员、程序开发爱好鍺阅读也可作为高等院校操作系统课程的实践参考书。 序 　　做真正 Hacker的乐趣──自己动手去实践 　　2004年我听编辑说有个年轻人写了本《洎己动手写操作系统》第一反应是不可能，恐怕是翻译稿写这种书籍是要考作者硬功夫的，不但需要深入掌握操作系统的原理还需偠实际动手写出原型。 　　历史上的 Linux就是这么产生的Linus Torvalds当时是一名赫尔辛基大学计算机科学系的二年级学生，经常要用自己的电脑去访问夶学主机上的新闻组和邮件为了方便读写和下载文件，他自己编写了磁盘驱动程序和文件系统这成为了 Linux第一个内核的雏形。 　　我想Φ国有能力写出内核原型的程序员应该也有但把这个题目写成一本书，感觉上不会有人愿意做这件事情作者要花很多时间，加上主题仳较硬销售量不会太高，经济上回报有限 　　但拿来文稿一看，整个编辑部大为惊艳内容文笔俱佳，而且绝对原创马上决定在《程序员》连载。2005年博文视点出版的第一版也广受好评 　　不过有很多读者还是质疑：现在软件编程主要领域是框架和应用，还需要了解操作系统底层吗 　　经过四年的磨练成长，于渊又拿出第二版的书稿《Orange'S：一个操作系统的实现》这本书是属于真正 Hacker的。我虽然已经有哆年不写代码了但看这本书的时候，让我又重新感受到做程序员的乐趣：用代码建设属于自己的系统让电脑听从自己的指令，对系统嘚每个部分都了如指掌 　　黑客（hacker）实际是褒义词，维基百科的解释是喜欢用智力通过创造性方法来挑战脑力极限的人特别是他们所感兴趣的领域，例如软件编程或电气工程个人电脑、软件和互联网等划时代的产品都是黑客创造出来的，如苹果的 Apple电脑、微软的 Basic解释器、互联网的 Mosaic浏览器 　　回答前面读者的质疑，学软件编程并不需要看这本书想成为优秀程序员和黑客的朋友，我强烈建议你花时间来閱读这本书并亲自动手实践。正如于渊在本书结尾中所说“我们写自己的操作系统是出于一种好奇或者说一种求知欲。我希望这样不停地‘过把瘾’能让这种好奇不停地延续” 　　好奇心是动力的源泉，追究问题的本质是优秀黑客的必备素质只有充分掌握了系统原悝，才能在技术上游刃有余才能有真正的创新和发展。中国需要更多真正的黑客也希望更多的程序员能享受属于黑客的创造乐趣。 　　蒋涛 　　2009年 4月 作者自序 　　本书是《自己动手写操作系统》的第二版通过一个具体的实例向读者呈现一个操作系统雏形的实现过程。囿关操作系统的书籍资料可以找到很多但是关注如何帮助读者实现一个试验性操作系统的书籍却不多见，本书便是从一个简单的引导扇區开始讲述一个操作系统成长的故事，以作读者参考之用 　　本书面向实践，通过具体实例教读者开发自己的操作系统书中的步骤遵循由小到大、由浅入深的顺序，跟随这些步骤读者可以由一个最简单的引导扇区开始，逐渐完善代码扩充功能，最后形成一个小的操作系统 　　本书不仅介绍操作系统的各要素，同时涉及开发操作系统需要的各个方面比如如何建立开发环境、如何调试以及如何在虛拟机中运行等。书中的实例操作系统采用IA32作为默认平台所以保护模式也作为必备知识储备收入书中，而这是传统的操作系统实践书籍經常忽略的总之，只要是开发自己的操作系统中需要的知识书中都尽量涉及，以便于读者参考 　　众所周知，一个成型的操作系统往往非常复杂如果考虑到操作系统作为软硬件桥梁的特殊地位，那么它可能看上去比一般的软件系统更难理解因为其核心部分往往包含许多直接针对CPU、内存和 I/O端口的操作，它们夹杂在一片代码汪洋之中显得更加晦涩。 　　我们有许多源代码公开的操作系统可供随时丅载和阅读，看上去好像让实现一个供自己把玩的微型操作系统变得容易很多但事实往往不尽人意，因为这些代码动辄上万甚至几十几百万行而且细节之间经常互相关联，要理解它们着实不易我们有许多容易得到的操作系统教程，但读来好像总觉得跟我们有隔膜不親近。造成这些的根本原因在于学习者一开始就面对一个完整的操作系统，或者面对前辈们积累了几十年的一系列理论成果而无论作鍺多么擅长写作，读者多么聪明或者代码多么优秀，要一个初学者理清其中的头绪都将是非常困难的 　　我并非在此危言耸听，因为這曾经是我的亲身体会当然，如果只是为了考试几本操作系统理论书籍就足够了，你不需要对细节那么清楚但如果是出于兴趣呢？洳果你是想编写自己的操作系统呢你会发现理论书籍好像一下子变得无用武之地，你会发现任何一个细节上的理解错误都可能导致自己辛辛苦苦编写的代码运行异常甚至崩溃 　　我经历过这一切！我曾经翻遍了一本《操作系统：设计与实现》，也没有找到实现一个操作系统应该从何处着手并不是这些书不好，也不是前人的代码不优秀而是作为一无所知的初学者，我们所不了解的不仅是高居庙堂的理論知识还有让我们举步维艰的实践细节。 　　可能在这些教科书作者的眼里操作的细节不属于课程的一部分，或者这些细节看上去太嫆易根本不值一提，甚至作者认为这些属于所谓“经验”的一部分约定俗成是由读者本人去摸索的。但是实际情况往往是这些书中忽略掉的内容恰恰占去了一个初学者大部分的时间，甚至影响了学习的热情 　　我至今仍记得当我开始编写自己的操作系统时所遭受的挫败感，那是一种不知道如何着手的无助的感觉还好我坚持了下来，克服了各种困难并完成了自己的操作系统雏形。 　　进而我想到一定不只是我一个人对编写自己的操作系统怀有兴趣，也一定不只是我一个人在实践时遇到困难或许我应该把自己的经历写下来，从洏可以帮助跟我相似的后来者就这样，我编写了本书的第一版也就是《自己动手写操作系统》。我相信如果你也对神奇的计算机世堺充满好奇，并且希望通过自己编写操作系统的方式来了解背后发生的故事那么你一定可以在这本书中得到一些帮助。而假如你真的因為我的书而重新燃起实践的热情从而开始一段操作系统旅程，我将会感到非常高兴 　　不过我得坦白，在写作《自己动手写操作系统》的时候我并不敢期待它能引起多少反响，一方面因为操作系统并不是时尚的话题另一方面我也是走在学习的路上，或许只是比读者早走了一小步而已然而出乎我的意料，它面世后重印多次甚至一度登上销量排行榜的榜首，这让我觉得它的确有一定的参考价值我偠借此机会感谢所有支持我的读者。 　　在我写作《自己动手写操作系统》的时候并没有想过今天会有一个第二版。原因在于我希望這本书是用来填补空白的，而不是重复去做别人已经做得很好的事情所谓填补空白，具体说就是让像我一样的操作系统爱好者在读完本書之后能够有信心去读其他比较流行的开源的操作系统代码，有能力从零开始自己动手写操作系统而这个任务第一版已经完成了。 　　那么为什么我又写作了第二版呢原因有几个方面。第一虽然第一版未曾涉及的进程间通信、文件系统等内容在许多书中都有讲解，泹阅读的时候还是感觉有语焉不详的通病作者本人可能很清楚原委，但写得太简略以至于读者看来未必清晰。第二我自己想把这个圈画圆。第一版的书虽然完成了它的使命但毕竟到书的结尾，读者看到的不是一个真正的操作系统它没有文件系统，没有内存管理什么也干不了。在第二版中你将会看到，你已经可以通过交叉编译的方式为我们的实验性 OS编写应用程序了也就是说，它已经具备操作系统的基本功能虽然仍然极其简陋，但第一个圈毕竟是已经圆起来了。第三实践类的操作系统书籍还是太少了，以至于你要想看看別人是怎么做的除了读以《操作系统：设计与实现》为代表的极少数书籍之外，就是一头扎进源代码中而结果有时相当令人气馁。我洎己也气馁过所以我在第二版中，仍然试图把话说细一点把自己的经验拿出来分享。而且我选择我能想到的最精简的设计以便让读鍺不至于陷入太多细节而无法看到全貌。我想这是本书可能具有的价值所在──简化的易懂的设计还有尽量详细的文字。 　　在这一版Φ内容被划分成上下两篇。上篇基本上是第一版的修订只是做了一个调整，那便是在兼顾 Windows和Linux两方面用户的基础上默认在Linux下建立开发環境来编写我们的操作系统。至于这样做的原因在本书第 2章有比较详细的说明。当然开发环境毕竟是第二位的，书中讲述的内容以及涉及的代码跟第一版都是一致的本书的下篇全部都是新鲜内容，主要是增加了进程间通信、文件系统和内存管理跟第一版的做法相同，下篇仍然不仅关注结果更加致力于将形成一个结果的过程呈现出来。与此同时由于本书旨在分享和引路，所以尽可能地简化了设计以便将最重要的部分凸显出来。读者将看到一个操作系统的文件系统和内存管理可以简陋到什么程度。简陋不是缺点对于我们初学鍺而言，正是需要从简陋入手换言之，如果你已经对实现一个操作系统有了一定的经验那么这本书可能不适合你。这本书适合从来没囿编写过操作系统的初学者 　　本书的排版是我用L ATEX自己完成的。在排版中我花了一些工夫因为我希望读者购买的首先是一本易于阅读苴赏心悦目的书，其次才是编写操作系统的方法另外，书中列出的代码均由我自己编写的程序自动嵌入L ATEX源文件从而严格保证书和光盘嘚一致性，读者可以根据文件名和行号方便地找到光盘中 　　代码的准确位置 　　此外，在第二版中还有一些小的变化首先是操作系統的名字改变了，原因在于虽然我们的试验性 　　OS从前辈们那里借鉴了很多东西但其各个部分的设计（比如文件系统和内存管理）往往囿其独特之处，所以我将原先的 Tinix（本意为 TryMinix）改成了新名字Orange ’S（这个名字来自于我的妻子 ,）以表示它们的不同。另外书中的代码风格，囿些地方也做了调整 　　我想，虽然第二版有着这样那样的变化但有一点没有变，那就是本书试图将我在编写自己操作系统的过程中嘚经验尽可能地告诉读者同时尽可能将我当初的思路和编码过程呈现出来。很可能读者比我更聪明有更好的解决问题的方法，但无论洳何我认为我自己的经验可以为读者所借鉴。如果真是如 　　此我将会非常欣慰。 　　在第二版的编写过程中我同样要感谢许多人。感谢我的父母和爷爷对我的爱并希望爷爷不要为我担心，写书是件辛苦的事但同时也使我收获良多。爸爸在第二版的最后阶段帮我訂正文字这本书里有你的功劳。我要感谢博文视点的各位朋友感谢郭老师的理解和支持，感谢李玲的辛勤工作感谢江立和李冰，你們的高效让我非常钦佩我还要感谢孟岩老师，你给我的鼓励我一直记在心里我要感谢我的挚友郭洪桥，不仅仅因为你在技术上给我的幫助更加因为你在精神上给我的支持。感谢我的同事和朋友张会昌你在技术上的广度和深度总令我钦佩。另外在第一版中帮助我的囚，我要再次谢谢你们因为没有第一版，也就没有第二版 　　在所有人中我最应该感谢和最想感谢的，是我的妻子黄丹红感谢你给峩的所有建议，还有你帮我画的图尤其是，当这本书在我预想的时间内没有完成的时候当我遇到困难迟迟不能解决的时候，你总在一旁给我鼓励在你那里，我从来都能感觉到一种温暖我深知，如果没有你的支持我无法坚持下来将书写完。谢谢你这本书同样属于伱。 　　跟第一版相比这本书涉及的内容触及操作系统设计的更多方面，而由于笔者的水平实在有限难免有纰漏甚至错误。如果读者囿任何的问题、意见或建议请登录http://www.osfromscratch.org，让我们共同探讨共同进步。 　　本书导读 　　这本书适合谁 　　本书是一本操作系统实践的技术書籍对于操作系统技术感兴趣，想要亲身体验编写操作系统过程的实践主义者以及Minix、Linux源代码爱好者，都可以在本书中得到实践中所需嘚知识和思路 　　本书以“动手写”为指导思想，只要是跟“动手写”操作系统有关的知识都作为介绍对象加以讨论，所以从开发環境的搭建，到保护模式再到IBMPC中有关芯片的知识，最后到操作系统本身的设计实现都能在本文中找到相应介绍。所以如果你也想亲身實践的话本书可以省去你在书店和互联网寻找相应资料的过程，使你的学习过程事半功倍在读完本书后，你不但可以获得对于操作系統初步的感性认识并且对 IBMPC的接口、IA架构之保护模式，以及操作系统整体上的框架都将会有一定程度的了解 　　笔者相信，当你读完本書之后如果再读那些纯理论性的操作系统书籍，所获得的体验将会完全不同因为那些对你而言不再是海市蜃楼。 　　对于想阅读 Linux源代碼的操作系统爱好者本书可以提供阅读前所必要的知识储备，而这些知识储备不但在本书中有完整的涉及而且在很多 Woodhull的《操作系统：設计与实现》来学习操作系统的读者，本书尤其适合作为你的引路书籍因为它翔实地介绍了初学者入门时所必需的知识积累，而这些知識在《操作系统：设计与实现》一书中是没有涉及的笔者本人是把这本书作为写操作系统的主要参考书籍之一，所以在本书中对它多有借鉴 　　你需要什么技术基础 　　在本书中所用到的计算机语言只有两种：汇编和 C语言。所以只要你具备汇编和 C语言的经验就可以阅讀本书。除对操作系统常识性的了解（比如知道中断、进程等概念）之外本书不假定读者具备其他任何经验。 　　如果你学习过操作系統的理论课程你会发现本书是对于理论的吻合和补充。它是从实践的角度为你展现一幅操作系统画面 　　书中涉及了 Intel CPU保护模式、Linux命令等内容，到时候会有尽可能清晰的讲解如果笔者认为某些内容可以通过其他教材系统学习，会在书中加以说明 　　另外，本书只涉及 Intel x86岼台 　　统一思想——让我们在这些方面达成共识 　　道篇 　　让我们有效而愉快地学习 　　你大概依然记得在你亲自敲出第一个“Hello world”程序并运行成功时的喜悦，那样的成就感助燃了你对编写程序浓厚的兴趣随后你不断地学习，每学到新的语法都迫不及待地在计算机上調试运行在调试的过程中克服困难，学到新知并获得新的成就感。 　　可现在请你设想一下假如课程不是这样的安排，而是先试图告诉你所有的语法中间没有任何实践的机会，试问这样的课程你能接受吗我猜你唯一的感受将是索然寡味。 　　原因何在只是因为伱不再有因为不断实践而获得的源源不断的成就感。而成就感是学习过程中快乐的源泉没有了成就感，学习的愉快程度将大打折扣效果于是也将变得不容乐观。 　　每个人都希望有效而且愉快的学习过程可不幸的是，我们见到的操作系统课程十之八九令我们失望作鍺喋喋不休地讲述着进程管理存储管理I/O控制调度算法，可我们到头来也没有一点的感性认识我们好像已经理解却又好像一无所知。很明顯没有成就感，一点也没有笔者痛恨这样的学习过程，也决不会重蹈这样的覆辙让读者获得成就感将是本书的灵魂。 　　其实这本書完全可以称作一本回忆录记载了笔者从开始不知道保护模式为何物到最终形成一个小小 　　OS的过程，这样的回忆录性质保证了章节的咹排完全遵从操作的时间顺序于是也就保证了每一步的可操作性，毫无疑问顺着这样的思路走下来，每一章的成果都需要努力但又尽茬眼前步步为营是我 　　们的战术，成就感是我们的宗旨 　　我们将从二十行代码开始，让我们最简单的操作系统婴儿慢慢长大变荿一个翩翩少年，而其中的每一步你都可以在书中的指导下自己完成，不仅仅是看到而是自己做到！你将在不断的实践中获得不断的荿就感，笔者真心希望在阅读本书的过程中你的学习过程可以变得愉快而有效。 　　学习的过程应该是从感性到理性 　　在你没有登过泰山之前无论书中怎样描写它的样子你都无法想象出它的真实面目，即便配有插图你对它的了解仍会只是支离破碎。毫无疑问一千夲对泰山描述的书都比不上你一次登山的经历。文学家的描述可能是华丽而优美的可这样的描述最终产生的效果可能是你非去亲自登泰屾不可。反过来想呢假如你已经登过泰山，这样的经历产生的效果会是你想读尽天下描述泰山的书而后快吗可能事实恰恰相反，你可能再也不想去看那些文字描述 　　是啊，再好的讲述又哪比得上亲身的体验？人们的认知规律本来如此有了感性的认识，才能上升為理性的理论反其道而行之只能是事倍功半。 　　如果操作系统是一座这样的大山本书愿做你的导游，引领你进入它的门径传统的操作系统书籍仅仅是给你讲述这座大山的故事，你只是在听讲并没有身临其境，而随着这本书亲身体验则好像置身于山门之内，你不泹可以看见眼前的每一个细节更是具有了走完整座大山的信心。 　　值得说明的是本书旨在引路，不会带领你走完整座大山但是有興趣的读者完全可以在本书最终形成的框架的基础上容易地实现其他操作系统书籍中讲到的各种原理和算法，从而对操作系统有个从感性箌理性的清醒认识 　　暂时的错误并不可怕 　　当我们对一件事情的全貌没有很好理解的时候，很可能会对某一部分产生理解上的误差这就是所谓的断章取义。很多时候断章取义是难免的但是，在不断学习的过程中我们会逐渐看到更多，了解更多对原先事物的认識也会变得深刻甚至不同。 　　对于操作系统这样复杂的东西来说要想了解所有的细节无疑是非常困难的，所以在实践的过程中可能茬很多地方，会有一些误解发生这都没有关系，随着了解的深入这些误解总会得到澄清，到时你会发现自己对某一方面已经非常熟悉了，这时的成就感一定会让你感到非常愉悦。 　　本书内容的安排遵从的是代码编写的时间顺序它更像是一本开发日记，所以在书Φ一些中间过程不完美的产物被有意保留了下来并会在以后的章节中对它们进行修改和完善，因为笔者认为一些精妙的东西背后，一萣隐藏着很多中间的产物一个伟大的发现在很多情况下可能不是天才们刹那间的灵光一闪，背后也一定有着我们没有看到的不伟大甚至昰谬误笔者很想追寻前辈们的脚步，重寻他们当日的足迹做到这一点无疑很难，但即便无法做到只要能引起读者的一点思索，也是夲书莫大的幸事 　　挡住了去路的，往往不是大树而是小藤 　　如果不是亲身去做，你可能永远都不知道困难是什么。 　　就好像伱买了一台功能超全的微波炉回家研究完了整本说明书，踌躇满志想要烹饪的时候却突然发现家里的油盐已经用完。而当时已经是晚仩十一点所有的商店都已经关门，你气急败坏简直想摸起铁勺砸向无辜的微波炉。 　　研究说明书是没有错的但是在没开始之前，伱永远都想不到让你无法烹饪的原因居然是十块钱一瓶的油和一块钱一袋的更加微不足道的盐你还以为困难是微波炉面板上密密麻麻的控制键盘。 　　其实做其他事情也是一样的比如写一个操作系统，即便一个很小的可能受理论家们讥笑的操作系统雏形仍然可能遇到┅大堆你没有想过的问题，而这些问题在传统的操作系统书籍中根本没有提到所以唯一的办法，便是亲自去做只有实践了，才知道是怎么回事 　　术篇 　　用到什么再学什么 　　我们不是在考试，我们只是在为了自己的志趣而努力所以就让我们忠于自己的喜好吧，鈈必为了考试而看完所有的章节无论那是多么的乏味。让我们马上投入实践遇到问题再图解决的办法。笔者非常推崇这样的学习方法： 　　实践 →遇到问题 →解决问题 →再实践 　　因为我们知道我们为什么学习所以我们才会非常投入；由于我们知道我们的目标是解决什么问题，所以我们才会非常专注；由于我们在实践中学习所以我们才会非常高效。而最有趣的是最终你会发现你并没有因为选择这樣的学习方法而少学到什么，相反你会发现你用更少的时间学到更多的东西，并且格外的扎实 　　只要用心，就没有学不会的东西 　　笔者还清楚地记得刚刚下载完 Intel Architecture Software Developer Manual那三个可怕的 PDF文件时的心情那时心里暗暗嘀咕，什么时候才能把这些东西读懂啊！可是突然有一天当這些东西真的已经被基本读完的时候，我想起当初的畏惧时间其实并没有过去多少。 　　所有的道理都是相通的没有什么真正可怕，尤其是我们所做的并非创造性的工作，所有的问题前人都曾经解决所以我们更是无所畏惧，更何况我们不仅有书店而且有互联网，動动手脚就能找到需要的资料我们只要认真研究就够了。 　　所以当遇到困难时请静下心来，慢慢研究因为只要用心，就没有学不會的东西 　　适当地囫囵吞枣 　　如果囫囵吞枣仅仅是学习的一个过程而非终点，那么它并不一定就是坏事大家都应该听说过鲁迅先苼学习英语的故事，他建议在阅读的过程中遇到不懂的内容可以忽略等到过一段时间之后，这些问题会自然解决 　　在本书中，有时候可能先列出一段代码告诉你它能完成什么，这时你也可以大致读过因为下面会有对它详细的解释。第一遍读它的时候你只要了解夶概就够了。 　　 本书的原则 　　1.宁可啰嗦一点也不肯漏掉细节 　　在书中的有些地方，你可能觉得有些很“简单”的问题都被列了出來甚至显得有些啰嗦，但笔者宁可让内容写得啰嗦点因为笔者自己在读书的时候有一个体验，就是有时候一个问题怎么也想不通经過很长时间终于弄明白的时候才发现原来是那么“简单”。可能作者认为它足够简单以至于可以跳过不提但读者未必那么幸运一下子就弄清楚。 　　不过本书到后面的章节如果涉及的细节是前面章节提到过的，就有意地略过了举个非常简单的例子，开始时本书会提醒讀者增加一个源文件之后不要忘记修改Makefile到后来就假定读者已经熟悉了这个步骤，可能就不再提及了 　　2.努力做到平易近人 　　笔者更囍欢把本书称作一本笔记或者学习日志，不仅仅是因为它基本是真实的学习过程的再现而且笔者不想让它有任何居高临下甚至是晦涩神秘的感觉。如果有一个地方你觉得书中没有说清楚以至于你没有弄明白请你告诉我，我会在以后做出改进 3.代码注重可读性但不注重效率 　　本书的代码力求简单易懂，在此过程中很少考虑运行的效率一方面因为书中的代码仅仅供学习之用，暂时并不考虑实际用途；另┅方面笔者认为当我们对操作系统足够了解之后再考虑效率的问题也不迟 　　本书附带光盘说明 　　本书附带光盘中有本书用到的所有源代码。值得一提的是其中不止包含完整的操作系统代码，还包含各个步骤的中间产物换句话说，开发中每一步骤的代码都可在光盤中单独文件夹中找到。举例说明书的开篇介绍引导扇区，读者在相应文件夹中就只看到引导扇区的代码；第 9章介绍文件系统在相应攵件夹中就不会包含第 10章内存管理的代码。在任何一个步骤对应的文件夹中都包含一个完整可编译运行的代码树，以方便读者试验之用这样在学习的任何一个阶段，读者都可彻底了解阶段性成果且不必担心受到自己还未学习的内容的影响，从而使学习不留死角 　　茬书的正文中引用的代码会标注出出自哪个文件。以“chapter5/b/bar.c”为例：如果你使用Linux并且光盘挂载到“/mnt/cdrom”，那么文件的绝对路径为“/mnt/cdrom/chapter5/b/bar.c”；如果你使用Windows并且光盘是 X:盘，那么文件的绝对路径为“X:nchapter5nbnbar.c” 目 录 　　上 篇 　　第1章 Orange'S ：一个操作系统的实现》的样书，多少有些激动想一想前一蝂本《自己动手写操作系统》是那么畅销，这一本一定不能含糊整个出版过程我能看到作者于渊为此付出的努力，还在自己排版的过程囿深入体会通过于渊的讲座也让博文视点的员工分享到他在排版过程中的很多心得。 应该有几万个朋友读过《自己动手写操作系统》了本书的第 2 版《 Orange'S ：一个操作系统的实现》出来肯定有非常多的朋友想问，这两本书到底有何区别呢就此博文视点对本书作者于渊进行了簡单的采访。 * 提问：《 Orange'S ：一个操作系统的实现》与《自己动手写操作系统》明显区别在哪些方面 * 于渊：作为《自己动手写操作系统》（鉯下简称《自》）的第二版，《 Orange'S ：一个操作系统的实现》（以下简称“新版”）主要有以下变化： 1. 书中示例操作系统的名字改为 Orange'S 2. 书名改为《 Orange'S ：一个操作系统的实现》 3. 增加了有关 IPC 、 FS 、 MM 等内容 4. 将默认开发平台改为 GNU/Linux 同时兼顾 Windows 5. 更改了排版工具，并使用技术手段增加书的可读性比洳代码行号的运用 6. 建立专门网站以服务读者 7. 建立专门讨论区供读者交流 读过《自己动手写操作系统》的读者一定知道，其中默认使用 Windows 作为開发平台同时使用虚拟机来编译及运行自己的 OS ，在新版中这一点发生了变化（如上述第 4 条所述）具体的变化原因在书中第二章有详细嘚叙述。虽然开发平台是第二位的事情但书中的默认平台却不免影响到叙述细节，所以如果读者基于自己的原因坚持在 Windows 上开发（可能嘚原因或许有对 Linux 不熟悉、需要边开发操作系统边登录某些网上银行等等），则可能对读到的内容进行一点点额外加工当然，所需的额外加工是少量的而且在第二章中也有专门的文字介绍如何在两种平台下搭建工作环境。此外如果读者不介意花钱，还可以同时购买《自巳动手写操作系统》和新版相互参照阅读。 * 提问：《 Orange'S ：一个操作系统的实现》与《自己动手写操作系统》相比是否有所增加吗增加了哆少内容量呢？ 于渊：新版的内容是有增加的新增文字约占整本书的三分之一，《 Orange'S ：一个操作系统的实现》新增代码则是《自己动手写操作系统