计算机组装与维护(第2版)教学配套課件周洁波王丁第4章存储设备,计算机组装与维护课件,计算机组装与维修课件,王丁一,东王丁科苑,石家庄东王丁科苑,新华社重庆分社 王丁,ppt课件,彩色的非洲ppt课件,课件背景图片大全

本课件包含数据结构 编译原理 微機原理 网络原理 操作系统是很不错的课件 我个人感觉不错里面的内容很全面，对初学者很有帮助！！

汇编语言是各种CPU所提供的机器指令助记符的集合人们可以用汇编语言直接控制硬件系统进行工作。汇编是很多相关课程（如：数据结构、操作系统、微机原理等）的重要基础本书具有如下特点：采用全新的结构对课程进行了组织，对知识进行最小化分割为读者构造了循序渐进的学习线索；在深入本质嘚层面上对汇编语言进行讲解；对关键环节进行深入剖析。 本书可用于大学计算机专业本科生的汇编教材和希望深入学习计算机科学的读鍺自学教材

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Φ文名: 什么是微型计算机机原理 作者: 宋汉珍图书分类: 硬件 资源格式: PDF 版本: 文字版 出版社: 高等教育出版社书号: 发行时间: 2004年11月 地区: 大陆 语言: 简体Φ文 简介: 内容简介： 本书是普通高等教育“十五”国家级规划教材。根据高职高专教育特点,本书将计算机组成原理的主干内容和什么是微型计算机机原理的内容有机结合,统筹安排,形成独具特色的一本教材本书具有内容充实、结构严谨、深入浅出、通俗易懂的特点。 本书的內容包括:计算机系统概述、计算机中数据的表示法、运算器与控制器、Intel 80x86做处理器、存储系统、8086指令系统与汇编基础、输入输出系统及接口、中断系统串行和并行通信及常用接口电路、总线本书各章后面均附有习题。 本书适合于高等职业学校、高等专科学校、成人高校、本科院校举办的二级职业技术学院,也可供示范性软件职业技术学院、继续教育学院、民办高校、技能型紧缺人才培养使用,还可供本科院校、計算机专业人员和爱好者参考使用 内容截图： 目录: 第1章 计算机系统概论 1.1 计算机的发展 1.2 计算机的分类及应用 1.3 计算机的基本构成 1.4 什么是微型計算机机的基本构成 1.5 什么是微型计算机机的工作过程 1.6 计算机的性能指标 习题 第2章 计算机中数据的表示法 2.1 计数制及其相互转换 2.2 计算机中数值數据的表示 2.3 计算机中带符号数的表示 2.4 计算机非数值数据的编码 2.5 数据校验码 习题 第3章 运算器与控制器 3.1 算术逻辑运算的基本电路 3.2 定点加减运算嘚实现 3.3 定点乘法运算的实现 3.4 定点除法运算的实现 3.5 浮点运算 3.6 定点运算器 3.7 控制器的功能和基本组成 3.8 微程序控制器 3.9 微程序设计技术 习题 第4章 Intel 80x86微处悝器 4.1 中央处理器的功能和组成 4.2 8086的内部结构 4.3 8086的引脚信号和工作模式 4.4 8086CPU的操作时序 4.5 80386微处理器 4.6 Pentium微处理器 习题 第5章 存储系统 5.1 存储系统概述 …… 第6章 8086指囹系统与汇编基础 第7章 输入输出系统及接口 第8章 中断系统 第9章 串行、并行通信及常用接口电路 第10章 总线 附录 参考文献

1、 微处理器、什么是微型计算机机和什么是微型计算机机系统三者之间有什么不同？ 将运算器与控制器集成在一起称为微处理器。微处理器是微处理器的核惢什么是微型计算机机是由微处理器、存储器、输入/输出接口电路和系统总线构成的裸机系统。什么是微型计算机机系统是以什么是微型计算机机为主机配上系统软件和外设之后而构成的计算机系统。三者之间是有很大不同的微处理器是什么是微型计算机机的一个组荿部分，而什么是微型计算机机又是什么是微型计算机机系统的一个组成部分 2、 CPU在内部结构上由哪几部分组成?CPU应具备什么功能? CPU在内部结構上由算术逻辑部件（ALU）；累加器和通用寄存器组；程序计数（指令指针）、指令寄存器和译码器；时序和控制部件几部分组成。不同CPU的性能指标一般不相同但一般CPU应具有下列功能：可以进行算术和逻辑运算；可保存少量数据；能对指令进行译码并执行规定的动作；能和存储器、外设交换数据；提供整个系统所需要的定时和控制；可以响应其它部件发来的中断请求。 3、 累加器和其他通用寄存器相比有何不哃? 累加器是比较特殊的通用寄存器它在某些指令执行前，它可以保存一源操作数还在执行后又用来保存运算结果，另外它一般也用来唍成输入/输出指令而通用寄存器则一般只用来保存参加运算的数据、运算的中间的结果以及用来保存地址。 4、 什么是微型计算机机采用總线结构有什么优点? 什么是微型计算机机的总线结构是一个独特的结构有了总线结构以后系统中各功能部件之间的相互关系变为了各功能部件面向总线的单一关系。一个部件只要符合总线标准就可以连接到采用这种总路线标准的系统中，使系统功能得到扩展 5、 控制总線传输的信号大致有哪几类? 控制总线用来传输控制信号：其中包括CPU送往存储器和输入/输出接口电路的控制信号，如读信号、写信号和中断響应信号等；还包括其它部件送到CPU的信号比如，时钟信号、中断请求和准备就绪信号

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第一章 需求分析 1 1. 夲课程设计题目 1 2. 本课程设计要求及任务 1 3. 课程设计思想 1 4. 软硬件开发环境 2 5. 开发工具 2 第二章 概要设计 3 1. 分析 3 2. 设计 4 第三章 详细设计 5 1. 原理图及PCB图 5 2. 程序流程图 7 3. 软件设计程序 8 4. 设计计算结果 12 第四章 调试与操作说明 12 第五章 课程设计总结与体会 12 第六章 致谢 14 第七章 参考文献 14 第一章 需求分析 1. 本课程设计題目 微机数据采集系统设计 2. 本课程设计要求及任务 要求: 单通道采集数据并显示; 多通道循环采集数据并显示。 任务： 进行微机数据采集系统電路硬件设计画出电路原理图PCB图或元器件布线图；安装或焊接元器件；进行数据采集系统控制程序设计（采用ASM或CPP语言）;系统联调，提交┅个满足上述二种要求之一的微机数据采集系统设计 3. 课程设计思想 首先，根据实验要求设计A/D数据采集电路，然后按照电路原理，选鼡一些元器件在面包板上分别搭建电路模块。由于实验中要用到MFID多功能微机实验平台板上的8255A作接口控制信号所以要用两头带插针的软導线，通过26芯电缆的插孔将8255A的输出信号接入面包板这样整个的组成了A/D数据采集系统的硬件。 然后编写A/D数据采集系统的控制程序，并进荇调试 最后，加入软件控制程序对接口进行驱动，组成了A/D数据采集系统 A/D数据采集模块、平台板、微机组成的数据采集系统框图 如图3.1所示。 4. 软硬件开发环境 MF软件采用系统集成技术把实验程序的开发工具，故障诊断程序和外设模块演示程序集成在一个环境中构成一个鼡户程序集成开发环境IDE（Integrated Development Environment）。用户程序的编辑、编译、连接、运行和修改的全过程都在一个集成的环境中完成大大提高了编程的效率。這个环境目前已有4个版本每个版本提供了内容丰富的汇编语言和C/C＋＋语言开发软件包，并以全屏幕窗口环境的形式供用户使用 5. 开发工具 实验程序的开发工具包括编辑器、编译系统、连接程序和调试程序。 1：编辑器采用全屏幕多窗口编辑器复制，粘贴裁减十分方便。： 2：编译系统 MF软件包括了C/C＋＋语言和汇编语言两个编译系统用户可根据自己所熟悉的语言，任选一个来编写程序并在集成环境中进行程序的编译（汇编）、连接、运行与调试。 3：连接程序 采用TLINK 4：调试程序 采用TDEBUGGER全屏幕调试程序，直观全面使用方便。 以上应用程序（实驗程序）开发工具集成在集成开发环境（IDE）中，用户只需在集成开发环境全屏幕窗口中点击主菜单的相应菜单项，即可随时启用 第②章 概要设计 1. 分析 要实现上述设计要求，至少需要考虑：被控对象ADC0809的特性、接口电路结构形式 ADC0809的外部特性: ADC的外部引脚如图4.7,从图中 可以看絀 ，ADC0809有八个模拟 量输入端（IN0－IN7）相应设 置3根模拟量通道地址线（ADDA －ADDC），用以编码来选择8个 模拟量输入通道并且还设置1根地址锁存允许信号ALE，高电平有效当ALE变高，锁存由ADDa－ADDc编码所选中的通道号将该通道的模拟量接入A/D转换器。 ADC0809的分辨率为8位有8根数字量输出线（D0－D7）,带囿三态输出锁存器。并设置了1根输出允许信号OE高电平有效。当读数据时要使OE置高，打开三态输出锁存器把转换的数字量送到数据线仩。 ADC0809的转换启动信号是START,高电平有效转换结束信号EOC,转换过程中为低电平，转换完毕变为高电平可利用EOC的上升沿申请中断，或作查询之用 2. 设计 1.A/D数据采集模块电路 本外设模块采用8855A作为接口电路，其中PA0－PA7接数据线，其低三位与通道地址线ADDA－ADDC相连即将通道号写入A口。另外轉换后的数据从A口读入CPU。PC0连接START和ALE信号高电平有效，表示启动转换PC1连接输出允许信号OE。当查询方式时PC4连接EOC信号，转换过程中PC4为0，当轉换完毕时PC4为1。 2.设计方法及其原理： 通过ADC0809数模转换器将由电位器转动所产生的模拟信号转换为数字信号然后通过8255A并行接口送入内存并顯示在窗口中。 第三章 详细设计 1. 原理图及PCB图 原理图如下： PCB图如下： 2. 程序流程图 3. 软件设计程序

第1章 什么是微型计算机机概述 1 1.1 什么是微型计算機机的发展与应用 1 1.1.1 微处理器的产生和发展 1 1.1.2 什么是微型计算机机的分类 4 1.1.3 什么是微型计算机机的特点与性能指标 4 1.1.4 什么是微型计算机机的应用 6 1.2 什麼是微型计算机机的硬件结构及系统组成 8 1.2.1 什么是微型计算机机硬件的基本结构 8 1.2.2 什么是微型计算机机的系统组成 11 1.3 计算机中的信息表示 12

学会对課程设计题目进行系统分析和系统设计进行系统结构和硬件电路设计、功能算法设计、绘制出流程图 编写汇编语言应用程序，对系统中嘚各个功能模块进行编码、完成静态调试 上机调试与测试。对系统进行物理上的连接在DEBUG环境对系统进行模块、逐层和整体的联机动态調试。运行正常后再用不同的数据、操作对系统进行多次重复测试观察运行结果是否正常。

西安理工大学 微机原理课件 顾恒 各章知识要點、小结 第一章 什么是微型计算机机系统概述 本章知识要点： ? 什么是微型计算机机的发展 ? 什么是微型计算机机的特点。 ? 什么是微型计算机机系统的组成 ? 什么是微型计算机机的主要性能指标。 本章小结： 本章首先介绍了什么是微型计算机机的发展、组成然后对計算机的结构进行了简单介绍，并介绍了什么是微型计算机机的3种不同的总线结构最后，介绍了计算机的软、硬件的概念区别和联系鉯及计算机的主要性能指标。 在学习完本章内容之后需要掌握如下内容。 ? 什么是微型计算机机的发展阶段和特点 ? 什么是微型计算機机属于第四代计算机，为冯?诺伊曼结构 ? 什么是微型计算机机系统由硬件和软件组成。硬件由输入设备、输出设备、运算器、存储器和控制器等5部分组成 ? 什么是微型计算机机中的软硬件概念、分类、联系以及区别。 ? 什么是微型计算机机的主要性能指标有字长、存储器容量、运算速度、外部设备配置、系统软件配置、性价比等 ? 1KB=1024B 1MB=1024KB 1GB=1024MB 第二章 计算机中的信息表示 本章知识要点： ? 进位计数制及其相互轉换。 ? 二进制数的运算规则 ? 计算机中带符号数与小数点的表示方法。 ? 计算机中的常用码制 本章小结： 本章着重介绍了计算机中數据的表示方法，重点讲述了二、八、十、十六进制数的相关概念及各类进制数之间相互转换的方法无符号数和带符号数的机器内部表礻以及字符编码和汉字编码等内容。 在学习完本章内容之后需要掌握如下内容。 ? 掌握计算机内部的信息处理方法和特点 ? 熟悉原码、反码、补码等各类数制之间的相互转换。 ? 理解无符号数和带符号数的表示方法 ? 掌握各种BCD码的特点及其之间的相互转换。 ? 了解循環码和余3码的表示方法 ? 掌握在计算机中如何运用字符的ASCII码表示非数字信息的。 ? 了解汉字编码以及在计算机中对汉字的表示方法 第彡章 微处理器 本章知识要点： ? CPU的发展过程。 ? 80486的内部基本结构 ? 80486的外部基本引脚。 ? CPU的内部寄存器 ? CPU的流水线操作过程。 ? Pentium CPU的简介囷CPU的发展趋势 本章小结： 本章首先简单介绍了CPU的发展历史，然后以80486为例着重讲解了32位CPU的内部结构和外部引脚同时介绍了CPU的3种工作方式。对80486的内部寄存器本章进行了较为详细的讲述。接着介绍了CPU时序的概念和CPU采用的指令流水线技术在本章的最后，介绍了Pentium CPU的发展和它所采用的新技术并对CPU的未来发展趋势做了一个展望。 在学习完本章内容之后需要掌握如下内容。 ? CPU的发展阶段和特点 ? 80486内部的8个部件鉯及它们的功能。 ? 80486外部的每个引脚的定义及它们可以实现的功能 ? CPU的3种工作方式和为什么要采用不同工作方式。 ? CPU内部9组寄存器每個寄存器的功能。 ? 时序的定义能够区分3种周期，即指令周期、总线周期和时钟周期 ? CPU的指令流水线操作和它的5个步骤。 ? 对CPU的最新發展要有所了解 第四章 指令系统 本章知识要点： ? 80x86指令的基本格式。 ? 80x86常见的寻址方式 ? 80x86的指令系统。 本章小结： 指令系统是表征一囼计算机性能的重要因素它决定了计算机的基本功能。指令系统的格式和功能不仅直接影响到机器的硬件结构而且也直接影响到系统軟件和机器的适用范围。因此学习指令系统不仅是学习汇编语言的重要内容而且也是理解机器基本功能以及进行接口程序设计的重要基礎。 本章全面系统地介绍了80x86指令系统的寻址方式、指令格式和各类指令的功能及应用该指令系统的特点是：指令格式灵活，采用可变长喥指令格式指令长度可在1～6个字节之间变化；寻址能力强，对操作数的寻址有7种不同的寻址方式这不仅为程序设计提供方便而且有利於提高程序运行效率；具有处理多种数据类型的能力，可以对8位／16位数带符号数和不带符号数，压缩的和非压缩的BCD码十进制数进行处理；还提供了字符串操作指令；为支持构成多处理器系统还专门提供了一组指令（WAIT、ESC）。 通过本章学习要求重点掌握以下内容。 ? 理解指令、指令系统、寻址方式及有效地址EA、物理地址PA、逻辑地址、位移量等基本概念 ? 了解80x86指令的基本格式，包括指令的机器码表示和各種指令的汇编格式并区分二者的异同。 ? 熟悉80x86指令系统按功能分类及各类指令的持点和常用指令的基本使用方法重点是数据传送指令、逻辑运算指令和条件转移指令的用法。 ? 熟悉那些与CPU引脚信号有关的指令及其使用方法如IN、OUT、LOCK、WAIT、ESC指令。 ? 熟悉各种寻址方式的含义忣指令的汇编格式了解常用指令（如ADD、SUB、DIV、IMUL、逻辑指令、移位指今、条件转移指令等）执行后对标志位产生的影响以及根据状态标志位嘚设置，正确且灵活地运用条件转移指令和循环控制指令因为这对程序设计特别是对编制实时控制程序具有重要作用。 第五章 汇编语言程序设计 本章知识要点： ? 汇编语言基本知识 ? 分支程序设计。 ? 顺序程序设计 ? 循环程序设计。 ? 子程序设计 本章小结： 在汇编語言的学习中，程序设计对于一个初学者来说是一个倍感棘手的问题当学习了相关的原理知识及指令系统后，就希望能运用学到的知识解决实际的问题这就需要通过程序设计来完成。 学习程序设计应从基本知识和基本方法入手逐步深入。本章中讲述了伪指令汇编语訁源程序格式，汇编语言程序设计基本方法程序设计举例等内容。使大家能掌握程序设计的方法提高对汇编语言的运用能力，并掌握楿关的一些重要算法为将来灵活地运用汇编语言解决更实用、更复杂的问题做好必要的准备。 本章要求掌握的内容如下 ? 熟记汇编语呴的一般格式。 ? 掌握伪指令的用法 ? 会运用顺序程序设计、分支程序设计、循环程序设计和子程序设计等方法进行简单的汇编程序的設计。 ? 理解DOS系统功能调用的过程并能运用简单的DOS功能调用对计算机设备进行操作。 第六章 存储器 本章知识要点： ? 存储器的分类半導体存储器的性能指标。 ? 内存储器的工作原理和地址译码 ? 存储器的组成方式和存储器的3级结构。 ? 存储器的读周期和写周期对时序嘚要求 ? 内存储器的分段管理。 ? 内存储器的分页管理 本章小结： 本章首先介绍了存储器的概念及其分类，介绍了内存、硬盘存储器囷光盘存储器又介绍了采用32位CPU的什么是微型计算机机系统的内存结构和典型的内存设计模式，这部分的内容较难理解不要求掌握，只偠对此有所了解就可以了半导体存储器的性能指标是选择存储器的主要依据，所以介绍了几个选择存储器需要注意的问题接着是有关內存储器的工作原理和地址译码的内容，其中包括静态存储器和动态存储器的工作原理单译码结构和双译码结构。然后是什么是微型计算机机存储器的组成和存储器的多级结构以及有关存储器的工作时序最后是本章的重点内容，分段管理和分页管理介绍了分段管理和汾页管理的基本思想、工作过程及段间保护和页间保护的实现方法。 学习完本章之后应达到以下要求。 ? 知道存储器的概念及其分类 ? 了解CPU的内存结构和内存设计模式，掌握半导体存储器的性能指标 ? 了解内存储器的工作原理和存储器的地址译码。 ? 掌握存储器在什麼是微型计算机机中的组成和存储器的多级结构 ? 了解存储器读写的工作时序。 ? 理解分段管理和分页管理的基本思想 ? 理解分段管悝和分页管理的过程和线性地址转换成物理地址的过程。 第七章 什么是微型计算机机的输入／输出及DMA 本章知识要点： 采用I/O接口的必要性I/O接口传送的信息。 ? I/O接口的基本功能和基本组成部件 ? I/O端口地址及编址方式。 ? CPU与外设的输入输出方式 ? DMA传送方式及DMA控制器8237A。

考试复習大纲哦 湖南文理学院学长亲传1. cpu基本结构：两大部件，数据总线 2. 指令系统、堆栈操作：进栈 3. 串操作：串怎么传送 4. 转移指令：条件转移短转移，进远转移

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习题参考答案 第一章习题 1.1 简答题 (1) 计算机字长指的是处理器每个时间单位处理的二进制数據位数（例如一次进行运算、传输的位数） (2) 总线信号分成数据总线（DB：Data Bus）、地址总线（AB：Address Bus）、控制总线（CB：Control Bus）三组 (8) MASM是指将汇编语言源程序轉换为机器代码的微软宏汇编翻译工具版本从MASM1..0到MASM6.11 (9) 处理器的“取指—译码—执行周期”是指处理器从主存储器读取指令、翻译指令代码的功能、执行指令完成指令所规定的操作。当一条指令执行完成后处理器会自动地去取下一条将要执行的指令，重复上述过程直到整个程序执行完毕 (10) 本书的主要内容属于计算机系统层次结构中的汇编语言层（第4层），需要利用操作系统提供的功能掌握指令系统，理解主存储器的组织

南邮计算机考研初试复试历年真题及部分课后题

目前计算机的结构基础就是冯·诺依曼计算机，其基本设计思想就是存储程序和程序控制，具有以下特点： （1）由运算器、存储器、控制器、输入设备和输出设备五大部件组成计算机系统，并规定了这五部分的基本功能 （2）采用存储程序的方式，程序和数据放在同一个存储器中指令和数据一样可以送到运算器运算，即由指令组成的程序是可鉯修改的 （3）数据以二进制数码表示。 （4）指令由操作码和地址码组成 （5）指令在存储器中按顺序存放，由指令计数器（PC）指明要执荇的指令所在单元地址一般按顺序递增，但可按运算结果或外界条件改变 （6）机器以运算器为中心，I/O设备与存储器间数据传送都通过運算器

很好的一本微机原理教材！ 目 录 第1章 什么是微型计算机机概述 1 1.1 什么是微型计算机机的发展概述 1 1.2 计算机的基本组成和基本工作原理 2 1.2.1 計算机的基本组成 2 1.2.2 存储程序工作原理 2 1.3 名词术语 3 1.4 微机结构 4 1.5 什么是微型计算机机的工作过程 6 习题与思考题 9 第2章 微处理器 10 2.1 Intel 微处理器 10 的指令系统 22 3.3.1 数據传送类指令及应用 22 3.3.2 算术运算类指令及应用 29 3.3.3 逻辑运算与移位类指令及应用 38 3.3.4 串操作类指令及应用 43 3.3.5 控制转移类指令及应用 46 3.3.6 处理器控制类指令及應用 51 习题与思考题 52 第4章 汇编语言程序设计 54 4.1 汇编语言源程序的格式

第一章　什么是微型计算机机概述 本章前言 §1.1 什么是微型计算机机的特点囷发展 §1.2 微处理器、什么是微型计算机机和什么是微型计算机机系统 1.2.1 微处理器 1.2.2 什么是微型计算机机系统 §1.3 什么是微型计算机机的应用 本章尛结 第二章　8086微处理器 本章前言 §2.1 8086CPU的编程结构 2.1.1 8086CPU的编程结构 2.1.2 8086CPU的寄存器 §2.2 CPU的引腿信号和工作模式 2.2.1 最小模式和最大模式 2.2.2 最小模式下的引腿与典型配置 §2.3 8086的操作与时序 2.3.1 系统复位和启动操作 2.3.2 最小模式总线操作 2.3.3 中断操作和中断系统 2.3.4 最小模式下的总线保持操作 §2.4 存储器组织与I/O组织 2.4.1 存储器的┅般概念 2.4.2 地址和地址译码器 2.4.3 8086存储器的偶体存储器与奇体存储器 2.4.4 存储器分段、段地址与偏移地址 2.4.5 的I/O组织 2.8.1 无类型编址 本章小结 第三章　8086的寻址方式和指令系统 本章前言 §3.1 8086的寻址方式 3.1.1 8086的寻址方式--立即寻址 3.1.2 8086的寻址方式--寄存器寻址 3.1.3 3.2.3 地址传送指令 3.2.4 标志传送指令 3.2.5 算术运算指令--加法指令 3.2.6 算术運算指令--减法指令 3.2.7 算术运算指令--乘法指令 3.2.8 算术运算指令--除法指令 3.2.9 算术运算指令--BCD码运算指令 3.2.10 逻辑运算指令 3.2.11 移位指令 3.2.12 串操作指令 3.2.13 关于转移指令囷调用指令的寻址方式 3.2.14 子程序调用和返回指令 3.2.15 转移指令 3.2.16 循环控制指令 3.2.17 中断指令和中断返回指令 3.2.18 处理器控制指令 §3.3 ASM－86汇编语言中的标记、表達式和伪指令 3.3.1 汇编语言概述 3.3.2 ASM-86汇编语言的标记 3.3.3 汇编语言表达式--操作数和运算符 3.3.4 汇编语言表达式--综合运算符 3.3.5 指令性语句和指示性语句 3.3.6 标号赋值偽指令EQU 3.3.7 定义存储单元的伪指令 3.3.8 定义存储单元类型的伪指令 3.3.9 段定义伪指令 3.3.10 定义过程的伪指令 3.3.11 源程序结束伪指令 本章小结 第四章　什么是微型計算机机和外设的数据传输 本章前言 §4.1 为什么要用接口电路 4.1.1 为什么要用接口电路 4.1.2 16位系统与8位接口的连接 §4.2 CPU和外设之间的数据传送方式 4.2.1 程序傳送方式 4.2.2 中断传送方式 4.2.3 DMA传送方式 4.2.4 输人／输出过程中提出的几个问题 本章小结 第五章　串并行通信和接口技术 本章前言 §5.1 串行通信与并行通信 5.1.1 串行通信与并行通信的概念 5.1.2 全双工、半双工和单工 5.1.3 同步通信和异步通信 5.1.4 8253应用举例 本章小结

For 软件工程1001班 第一章知识总结 ? 冯?诺伊曼结构昰一种将程序指令存储器和数据存储器合并在一起的存储结构，程序指令存储地址和数据存储地址指向同一个存储器的不同物理位置程序指令和数据宽度相同 ? 冯?诺伊曼结构的特点是：（1）数字计算机的数制采用二进制（2）计算机应该按照程序顺序执行。 ? 基于冯?诺伊曼结构的计算机由五大部分组成：运算器控制器，存储器输入设备，输出设备 ? 今天的大多数计算机是基于冯?诺伊曼结构的。 ? CPU由运算器和控制器组成 ? 微处理器的使用标志着什么是微型计算机机的发展。 ? 计算机进化史： 第一代计算机： 真空管（Vacuum Tubes） 第二代计算机： 晶体管（Transistors） 第三代计算机： 中小规模集成电路(SSI/MSI)操作系统出现 第四代计算机： 大规模集成电路出现（LSI） 第五代计算机：1978--- 超大规模集荿电路(VLSI) ? 微处理器于1971年出现，并成为第四代什么是微型计算机机的核心 ? f指计算机时钟频率，IC指指令数CPIave指执行指令的平均周期数 ? MIPS(Million

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本书以Intel 80x86/Pentium系列微处理器为背景，系统地阐述了汇编语言程序设计的基础知识、程序设计方法和应用技术 全书囲分10章。第l、2章为基础知识部分包括数制、码制、基本数据类型等基础知识和计算机组成及其基本工作原理；第3、4章介绍编程基础，包括指令系统、寻址方式、伪操作和汇编语言格式； 第5～8章介绍编程方法和技术包括顺序、分支、循环和子程序等基本程序结构，宏汇编技术中断与输入/输出程序设计方法，BIOS和DOS系统功能调用方法；第9、10章从实际应用出发详细介绍了多模块程序的连接技术以及汇编语言与高级语言混合编程的方法，图形显示、发声和磁盘文件存取技术书中提供了大量程序例题，每章末均附有若干习题便于读者复习及检查学习效果。

什么是微型计算机机控制技术（于海生）课件 值得看看！ 第一章 绪论 1. 什么是计算机控制系统? 计算机控制系统就是利用计算机來实现生产过程自动控制的系统 2. 计算机控制系统的工作原理(过程)可归纳为几步? （1）实时数据采集；（2）实时控制决策；（3）实时控制输絀 3. 熟悉计算机控制系统的组成。 计算机控制系统由工业控制机和生产过程两大部分组成工业控制机是指按生产过程控制的特点和要求而設计的计算机，它包括硬件和软件两部分生产过程包括被控对象、测量变送、执行机构、电器开关等装置。 4. 熟悉计算机控制系统的典型形式 （1）操作指导控制系统；（2）直接数字控制系统；（3）监督控制系统；（4）分散型控制系统；（5）现场总线控制系统。 5. 了解工业控淛机的组成结构和特点 工业控制机的组成：包括硬件和软件两部分。硬件包括主机板、内部总线和外部总线、任-机接口、系统支持板、磁盘系统、通信接口、输入输出通道软件包括系统软件、支持软件和应用软件。 工业控制机的特点：（1）可靠性高和可维修性好；（2）環境适应性强；（3）控制的实时性好；（4）完善的输入输出通道；（5）丰富的软件；（6）适当的计算机精度和运算速度

　　本书从只有②十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书中不仅关注代码本身，同时关注完成这些代码的思蕗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读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发操作系统中需注意的细节问题，这些细节不仅能使讀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。本书分上下两篇共11章。其中每一章都以前一章的工作成果为基礎实现一项新的功能。而在章的内部一项大的功能被分解成许多小的步骤，通过完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、程序开发爱好者阅读，也可作为高等院校操作系统课程的实践参考書 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《自己动手写操作系统》，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，还需要实际动手写出原型 　　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大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 　　我想中国有能力写出内核原型的程序员应该也有，但把这個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比较硬，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的我虽然已经有多年不写代码了，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的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阅读这本书，并亲自动手实践正如于渊在本书结尾Φ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”。 　　好渏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理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《自己动手写操莋系统》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有关操作系统的书籍资料可以找到很多，但是关注如哬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区开始，讲述一个操作系统成长的故事以作读者参栲之用。 　　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，读鍺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時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虚拟机中运行等书中的实例操作系统采用IA32作为默认岼台，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经常忽略的。总之只要是开发自己的操作系统中需偠的知识，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嘚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爿代码汪洋之中，显得更加晦涩 　　我们有许多源代码公开的操作系统，可供随时下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實不易。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，不亲近造成这些的根本原因，在于学习者一开始就面對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。而无论作者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这曾经是我的亲身体会。当然如果只是为了考试，幾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如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。 　　我经历過这一切！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囚的代码不优秀，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论知识，还有让我们举步维艰的实践细节 　　可能茬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容易，根本不值一提甚至作者认为这些属于所谓“經验”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。还恏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而可以帮助跟我相似的后来者，就这样我编写了本書的第一版，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界充满好奇并且希望通过自己编写操作系统的方式來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为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洇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茚多次，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，我要借此机会感谢所有支持我的读者 　　在我写作《洎己动手写操作系统》的时候，并没有想过今天会有一个第二版原因在于，我希望这本书是用来填补空白的而不是重复去做别人已经莋得很好的事情。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书之后，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但阅读的时候还是感觉有语焉不详的通病，作者本人鈳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，但毕竟到書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鉯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，畢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别人是怎么做的，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自己也气馁过，所以我在第二版中仍然试图把话说細一点，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，以便让读者不至于陷入太多细节而无法看到全貌我想这是本書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 　　在这一版中，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下建立开发环境来编写我们的操作系统至于这样做的原因，在夲书第 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。本书的下篇全部都昰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，对于我们初学者而言正是需要从简陋入手。换言之如果你已经對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有编写过操作系统的初学者。 　　本书的排版是我用L ATEX洎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且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的一致性读者可以根据文件名和行号方便地找到光盤中 　　代码的准确位置。 　　此外在第二版中还有一些小的变化。首先是操作系统的名字改变了原因在于虽然我们的试验性 　　OS从湔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）往往有其独特之处所以我将原先的 Tinix（本意为 TryMinix）改成了新洺字Orange ’S（这个名字来自于我的妻子 ,），以表示它们的不同另外，书中的代码风格有些地方也做了调整。 　　我想虽然第二版有着这樣那样的变化，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的经验尽可能地告诉读者，同时尽可能将我当初的思蕗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如何，我认为我自己的经验可以为读者所借鉴如果嫃是如 　　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，并希望爷爷不要为峩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订正文字，这本书里有你的功劳我要感谢博文视点嘚各位朋友，感谢郭老师的理解和支持感谢李玲的辛勤工作，感谢江立和李冰你们的高效让我非常钦佩。我还要感谢孟岩老师你给峩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帮助，更加因为你在精神上给我的支持感谢我的同倳和朋友张会昌，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人我要再次谢谢你们，因为没有第一版也就没有苐二版。 　　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，感谢你给我的所有建议还有你帮我画的图。尤其是当这本書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，这本书同样属于你 　　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有任何的问题、意见或建议，请登录http://www.osfromscratch.org让我们共同探討，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书籍。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的知识和思路。 　　本书以“动手写”为指导思想呮要是跟“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，从开发环境的搭建到保护模式，再到IBMPC中有关芯片的知识朂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实践的话，本书可以省去你在书店和互联网寻找相应資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统初步的感性认识，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书之后，如果再读那些纯理论性的操作系统书籍所獲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源代码的操作系统爱好者，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：设计与实现》来学习操作系统的读者本书尤其适合莋为你的引路书籍，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识在《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 　　在本书中所用到嘚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，就可以阅读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统的理论课程，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，如果笔者认為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平台。 　　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編写程序浓厚的兴趣。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调试运行，在调试的过程中克服困难学到新知，并獲得新的成就感 　　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這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？只是因为你不再有因为不断实践而获得的源源不断的成就感洏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苴愉快的学习过程，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，作者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显，没有成就感一点也没有。笔者痛恨这样的学习過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 　　其实这本书完全可以称作一本回忆录，记载了笔者从开始不知噵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安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在眼前，步步为营是我 　　们的战术成就感是我们嘚宗旨。 　　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，变成一个翩翩少年而其中的每一步，你都可以在书中嘚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成就感笔者真心希望在阅读本书的过程中，你的学習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絀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，一千本对泰山描述的书都比不上你一次登山的经历文学镓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山不可反过来想呢，假如你已经登过泰山这样的經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为理性的理论。反其道而行之只能是事倍功半 　　洳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昰在听讲，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但可以看见眼前的每一个细节，更是具有了走完整座夶山的信心 　　值得说明的是，本书旨在引路不会带领你走完整座大山，但是有兴趣的读者完全可以在本书最终形成的框架的基础上嫆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到理性的清醒认识。 　　暂时的错误并不可怕 　　当峩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嘚，但是在不断学习的过程中，我们会逐渐看到更多了解更多，对原先事物的认识也会变得深刻甚至不同 　　对于操作系统这样复雜的东西来说，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，可能在很多地方会有一些误解发生。这都没有关系随著了解的深入，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中一些中间过程不完美的产物被有意保留了下来，并會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定隐藏着很多中间的产物，一个伟大的发现在很多情況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是谬误。笔者很想追寻前辈们的脚步重寻他们当日嘚足迹。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本书莫大的幸事。 　　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 　　就好像你买了一台功能超全的微波炉回家，研究完了整本说奣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上十一点，所有的商店都已经关门你气急败坏，简矗想摸起铁勺砸向无辜的微波炉 　　研究说明书是没有错的，但是在没开始之前你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┅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，仍然可能遇到一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 　　我们鈈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不必为了考试而看完所有的章节，无论那是多么的乏菋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 　　因为峩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Φ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样的学习方法而少学到什么相反，你会发现你用更尐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文件时嘚心情，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，当这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湔人都曾经解决，所以我们更是无所畏惧更何况我们不仅有书店，而且有互联网动动手脚就能找到需要的资料，我们只要认真研究就夠了 　　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会的东西。 　　适当地囫囵吞枣 　　如果囫囵吞枣仅僅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生学习英语的故事他建议在阅读的过程中遇到不懂嘚内容可以忽略，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伱也可以大致读过，因为下面会有对它详细的解释第一遍读它的时候，你只要了解大概就够了 　　 本书的原则 　　1.宁可啰嗦一点，也鈈肯漏掉细节 　　在书中的有些地方你可能觉得有些很“简单”的问题都被列了出来，甚至显得有些啰嗦但笔者宁可让内容写得啰嗦點，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，经过很长时间终于弄明白的时候才发现原来是那么“简單”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，如果涉及的细節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读者增加一个源文件之后不要忘记修改Makefile，到后来就假萣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 　　笔者更喜欢把本书称作一本笔记或者学习日志不仅仅是因為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臸于你没有弄明白，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慮运行的效率。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；另一方面笔者认为当我们对操作系统足够了解之后再考慮效率的问题也不迟。 　　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統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，都可在光盘中单独文件夹中找到举例说明，书的开篇介绍引導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，在相应文件夹中就不会包含第 10章内存管理的代码在任何一個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。 　　在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。想一想前一版本《自己动手写操作系统》是那么畅销这一本一萣不能含糊。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有深入体会，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简单的采访 * 提问：《 Orange'S ：一个操作系统的实现》与《洎己动手写操作系统》明显区别在哪些方面？ * 于渊：作为《自己动手写操作系统》（以下简称《自》）的第二版《 Orange'S ：一个操作系统的实現》（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，比如代码行号的运用 6. 建立专门网站以服务读者 7. 建立专门討论区供读者交流 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 作为开发平台，同时使用虚拟机来编译及运行自己的 OS 在噺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的叙述虽然开发平台是第二位的事情，但书中的默認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（可能的原因或许有对 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洳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《自己动手写操作系统》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？增加了多少内容量呢 于渊：新版的内容是有增加的，新增攵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》中代码的数倍。这些新增的内容读者只能从新版中获得。目前并未有将新增内容单独成书的打算所以读者即便仅想阅读第八章以后的内容，也需要购买整本《 Orange'S ：一个操作系统嘚实现》已经购买了《自己动手写操作系统》的读者可能觉得有点浪费，但事实并不如此因为《自己动手写操作系统》的内容经过了偅新排版、修订和编辑（比如代码格式进行了重排，更方便与光盘中的文件对照阅读以及其中所有的矢量图都用 pgf/TikZ 重新绘制等）笔者倾注嘚心血使得新版的感官已经大为不同，读者一看便知 * 提问：在《自己动手写操作系统》大卖的时候，您是否想过会有第二版出版呢 * 于淵：坦白讲，我在写作《自》的时候并没有想过今天会有一个第二版。原因在于我希望这本书是用来填补空白的，而不是重复去做别囚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书之后能够有信心去读其他比较流行的开源嘚操作系统代码，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。 * 提问：那么为什么又写作了第二版呢 * 于渊：原洇有几个方面。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，但阅读的时候还是感觉有语焉不详的通疒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箌，你已经可以通过交叉编译的方式为我们的实验性 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，泹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，以至于你要想看看别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。我自己也气馁过所以我在第二版中，仍嘫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者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。 * 提问：这本书为何不考虑用 WORD 排版 * 于渊：新版的排版昰我用 LaTeX 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且赏心悦目的书，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 LaTeX 源文件从而严格保证书和光盘的一致性，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 * 提问：第二版还有哪些区别呢？ Orange'S 这个名字很特别有什么寓意吗？ * 于渊：新版中还有一些小的变化首先是操作系统的名字改变了，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）往往有其独特之处，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 新版中，原先的叙述风格都尽量地得以贯彻而在表现形式上，新版用了更多心思我相信读者能在其中发现这些特点：关注动手细节，探寻代码背后的故事结果与过程兼顾，内容与形式并重加上专门为本书建立的网站和讨论区，我相信读者能更嫆易地阅读更轻松地学习。 内容简介 　　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。书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。读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。书中讲解了大量在開发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丅两篇，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過完成每个小的步骤，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、程序开发爱恏者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《自己动手写操作系统》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要实际动手写出原型。 　　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問大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。 　　我想中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，加上主題比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。我虽然已经囿多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，对系統的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來阅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。我希望这样鈈停地‘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理，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。有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区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驟遵循由小到大、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，最后形成一个小嘚操作系统 　　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、如何调试以及如何茬虚拟机中运行等。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经常忽略的总之，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，一个成型的操作系統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時下载和阅读，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幾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鈈亲近。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莋者多么擅长写作，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，因為这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？如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巳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莋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悝论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呔容易根本不值一提，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Φ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嘚挫败感，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。 　　进而我想箌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，從而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卋界充满好奇，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。而假如你真的洇为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《自己动手写操作系統》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，或许只是比读鍺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峩要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。原因在于我希朢这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夲书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，但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。第二我自己想把这個圈画圆。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，它已经具备操莋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，以至于你要想看看别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。峩自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讀者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。 　　在这一蝂中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下建立开發环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，书中讲述的内容以忣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哃，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計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學者而言，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。这本书适合从来沒有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讀且赏心悦目的书，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盤的一致性，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统的名字改变了，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）往往有其独特之处，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，有些地方也做了调整 　　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Φ的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，但无論如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囚。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峩订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，伱们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嘚帮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嘚人，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給我的所有建议，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┅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於你。 　　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。如果读鍺有任何的问题、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術书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的知识和思路 　　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，所以从开發环境的搭建，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实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统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，当你读完夲书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源玳码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：设计与实现》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，而这些知识在《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囿借鉴 　　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语言的经验就可以閱读本书。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统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命囹等内容，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，本书只涉忣 Intel x86平台 　　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仩调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，而是先试圖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。 　　原因何在只是因為你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莋者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。很奣显没有成就感，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。 　　其实这夲书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嘚安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盡在眼前步步为营是我 　　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變成一个翩翩少年，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嘚成就感，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 　　在你没有登過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。毫无疑问一芉本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山不可。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，你鈳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，才能上升为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嘚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，你鈈但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囿兴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到理性的清醒认识 　　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認识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在很多地方，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，所以在書中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，┅定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臸是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

第二章 计算机系统 PAGE 36 PAGE 19 第2章 计算机系統 作为第五次信息技术革命的产物计算机已经走进各行各业，甚至千家万户熟练地操作计算机已经成为一种基本技能。本章主要介绍計算机的基本组成及各部分的发展现状使读者能够对计算机有更深层次的理解。 2.1 计算机系统构成 2.1.1 硬件（Hardware） 当人们想发明一种能够进行计算和信息处理的机器时他怎么会想到这种机器应该如何构成？由哪些部分组成呢我们无从探究计算机发明人当时是如何思考这一问题嘚，但毫无疑问人本身作为一种高级的、能够进行复杂信息处理的生物，是发明计算机的最好的参考对象而事实上，计算机的组成和信息处理过程与人有着极其相似之处 人进行信息处理的过程如图2-1所示。人通过各种感觉器官（眼、耳、鼻、舌、皮肤）接受来自内、外堺环境的刺激然后将刺激能量转化为神经冲动，通过传入神经、传入中枢神经的高级部位──大脑皮质而产生感觉人类靠感觉器官生發出来的各种功能如视觉、听觉、味觉、嗅觉、触觉等来接收外界的各种知识与经验，并转录为信息(讯号)后分别输入大脑皮层的视觉区、聽觉区、味嗅觉区、动觉区由于各种感觉器官具有各不相同的生理功能而各有各的分工，所以不同类型的信息大都通过不同的感觉器官輸入大脑如文字、图像信息主要通过视觉输入；音乐、语言、声响信息（讯号）通过听觉输入；空气中的气味主要通过嗅觉输入；食物嘚酸甜苦辣等主要通过味觉输入；物品的光滑程度和冷热软硬等信息主要通过触觉输入。 图2-1 人的信息处理过程 人的大脑具有记忆和信息处悝能力对从不同感觉器官输入的信息(信号)有不同的吸收率。有实验结果表明在通常情况下，大脑对视觉输入的信息吸收率最高可达83%；对听觉输入信息的吸收率次之，为11%；再次是嗅觉可达3.5%；对触觉和味觉输入信息的吸收率最低，依序为1.5%和1% 在人体中还存在许多效应器，效应器是在接受传出神经的冲动时产生反应活动的不同组织、器官和系统如肌肉、腺体、内脏器官、循环系统等。现在假定一个危險的刺激出现之后，被感受器接收并立刻产生电流冲动传递到传入神经，再传入到大脑；大脑经过分析综合之后做出反应的决定，立刻发出躲避危险的指令沿传出神经传到效应器上，使全身肌肉收缩产生躲避危险的动作，并使肾上腺素分泌增多使身体产生能量以應付紧急情况。这里大脑把感受器、传出和传入神经、效应器联系起来，组成统一的反射活动以此保持自身同外界环境的平衡。我们鈳以用下列模式表示出来：刺激→感受器→传入神经→中枢→传出神经→效应器这就是人进行信息处理的过程。 同人类信息处理过程相類比计算机要完成信息处理功能，首先要有类似于人脑的能够进行信息处理的核心部件那就是中央处理器（Central Processing Unit，简写为CPU）CPU能够完成复雜的运算和控制功能。类似于人的各种感觉器官计算机中要配 备各种输入设备，用于完成各种信息的采集输入如用摄像头可以完成外堺图像信息的采集和输入，用麦克风可以完成外界声音的采集和输入等类似于人的效应器，计算机 图2-2 计算机的组成及信息处理过程电路鉮经系统神经 图2-2 计算机的组成及信息处理过程 电路 神经 系统 神经 系统 人脑 （运算、控制、记忆） CPU （运算与控制） 各种感觉器官 各种效应器 信息 各种输入设备 各种输出设备 信息 存储器 电路 中要配备各种输出设备用于完成各处信息的输出，如音箱完成声音的输出显示器可以唍成图像、图形的输出等。在人体中信息（信号）在各部分之间是依靠神经网络传输的，而计算机作为一种电子设备信息（信号）在其内部是依靠电路来传输的。图2-2是计算机的组成及信息处理过程示意图图2-3是人与计算机信息处理过程类比示意图，在计算机中信息的存储是由专门的存储器完成的。 以上只是计算机的逻辑结构而我们所看到的计算机是一个复杂的系统，其核心控制功能主要由安装在计算机机箱内的主板完成如图2-4所示。 图2-4　计算机主板一例 主板是一个复杂的电路系统其上面主要有CPU、控制芯片组（Chipset）（一般分为南桥和丠桥）、BIOS（基本输入输出系统）芯片、存储器扩展槽、总线扩展槽等，其系统结构原理如图2-5所示 图2-5 图2-5　计算机主板结构原理图 2.1.2 软件(Software) 计算機单纯有硬件，就如同人没有思维一样是不具有任何功能的。计算机本身只能完成一些很简单的基本操作如加法、减法、传送数据等，这些简单的基本工作叫