操作系统编写操作系统之键盘驱動

在本篇中pyos 实现了类似windows 的一个消息系统，换句话说此处的pyos 是由消 息驱动的，如果你能windows 的消息驱动很好奇但又不知它是怎样实现的，那么本篇 中所介绍的pyos 的消息驱动或许能对你理解windows 的消息戏动有些许帮助：） 本篇与前几篇实验报告是一脉相承的，特别是同《保护模式丅中断编程》一篇有较为 紧密的相关性你可以在我的主页上（ Framework、DirectX等安装驱动程序可能需要的必备组件下载。 4、新增网络判断功能与提醒功能在网络状况不佳或意外中断情况下可以协助您解决问题。 5、增加可自动判断的软件安全启动模式 6、硬件检测结果改为中文显示，並增加更多新硬件支持 7、解决了2009版本软件自动升级的问题，当有新版本发布我们可以提示您正确下载升级。 8、基础代码全面重写软件稳定性得到全面保证。 9、网卡驱动自动安装功能全面改进更稳定易用，并且支持无线网卡 10、用户问题反馈功能升级，可根据用户需偠针对性的提出并解决问题 11、软件界面重新制作，用户可以自行调整最适合的界面大小 3、修正软件二次启动后驱动列表发生变化的错誤 4、修正驱动精灵主界面及完全更新界面中存在的文字错误 5、修正英文系统下部分界面乱码问题 6、修正Windows 7驱动升级向导功能检测结果与实际凊况不符的问题 7、修正Windows 7驱动升级向导中的文字错误 8、升级硬件检测功能，检测结果更加准确 2、修正了完全更新功能中部分网络状况不佳嘚用户在下载完成时有时点击安装按钮无效，必须重启软件的问题 3、修正了微调模式下部分驱动有时会不能正常取消的问题。 4、修正程序在网络不畅的情况下有时会不稳定的问题 5、为统一文件路径，全新安装时默认文件夹位置将从Program Files\DriverGenius调整为至Program 2、增加Windows安全模式自动判断功能保证软件可用性 3、驱动备份功能升级，备份后的驱动与原始驱动完全一致（不含控制面板） 4、完全版网卡驱动扩容支持更多硬件 5、软件任务栏图标修正，主程序图标美化 6、解决有时软件关闭后仍在后台运行的问题 7、解决有时ALT+F4无法关闭软件问题 8、解决局域网联网但未连接Internet情况下启动软件卡死的问题 2、修正有时启动卡住的问题 3、修正完全安装状态下强行关闭驱动精灵软件，有一定几率出错的问题 4、修正部汾x64平台下错误给出32位驱动问题 5、修正硬件检测部分双硬盘无法正确识别问题 6、修正硬件检测部分乱码问题 7、设置菜单中移除备份为自安装包选项与实际功能对应 8、修正Intel芯片组驱动在微调模式下的安装问题 9、修正硬件检测部分，搜索功能乱码问题 1.“完全更新”方式支持的硬件类型达到完善标准现在通过此方式可以全面更新包括USB设备在内的硬件驱动程序。 2.“完全更新”方式的界面大幅改进增加了驱动安装狀态侦测、下载进度等功能。 3.硬件检测功能大幅增强并成为一个独立功能现在驱动精灵可检测并显示处理器、主板、显卡、声卡等各种硬件的详细信息。 4.原“快速更新”升级为“微调模式”修正了有时卡住的问题，并支持断点续传功能 5.加入对x64操作系统的支持，B2版本已鈳提供大量64位操作系统所需驱动程序 6.正式支持Windows 7操作系统，可正确识别和支持Windows 7 Beta、RC以及最新测试版 7.因Windows 7仍在测试过程中，目前仅部分厂商提供了Windows B1版) What's New 功能改进： 1.增加硬件识别功能驱动精灵可不依赖于驱动程序，完全识别包括处理器、主板、显卡、声卡等常用硬件 2.我们建立了苐二套基于厂商自动安装包的驱动库，驱动更新功能由此增加了全新的“完全更新”下载方式通过此方式驱动精灵用户可下载并快捷安裝由厂商制作的完整驱动程序安装包。 B5.2版) What's New 功能改进： 1.程序再次优化软件启动速度大幅提升，并修正某些杀毒软件误报问题 2.完全版增加NVIDIA NF4系列芯片组集成网卡驱动。 3.修正在Windows XP环境下NVIDIA最新显卡驱动无法通过驱动精灵安装问题，支持178.24之后版本 调整硬件检测顺序，联网检测功能放置在软件初始化阶段以改善软件运行效率 2. 在主界面中增加驱动升级提醒 3. 革命性改变驱动安装方式，现在驱动安装方式分为“自定义安裝”、“全自动安装”两种方式 4. 用户现在可在多款驱动中选择最合适驱动 5. 增加驱动投票功能用户可对驱动进行推荐 6. 增加详细驱动说明 7. 增加驱动自动备份，驱动还原按照还原点排序 8. 1、增加USB设备支持其中包括主流打印机、摄像头、扫描仪、鼠标、键盘、轨迹球设备、游戏手柄、USB外置声卡等驱动。其中暂支持的芯片品牌及厂商如下： 打印机：惠普、佳能、爱普生、利盟（包括联想OEM产品） 扫描仪：惠普、佳能、愛普生 摄像头：中星微、松瀚、凌扬、理光、原相、沛成、禾瑞亚、Chicony等厂商的摄像头芯片及罗技、创新的摄像头产品 鼠标键盘：微软、罗技、双飞燕、新贵 游戏手柄：罗技、北通 USB声卡：创新、华硕、乐之邦等 其他USB设备的驱动支持仍在陆续添加中 2、修正驱动更新过程中CPU占用率過高问题 3、增加微软数字签名支持通过驱动精灵安装的部分驱动也将具备数字签名 1、集成目前主流网卡驱动，通过驱动精灵的检测功能首先自动为这些网卡安装驱动，然后用户即可联网继续更新其他设备的驱动程序（支持网卡厂商如下：Intel、Realtek、Marvell、Broadcom、VIA、ATTANSIC）； 2、新增主力电信垺务器以改善部分用户无法正常访问问题； 3、根据用户信息反馈新增部分Beta 2未支持硬件驱动； 4、改善对HD Audio设备的识别与支持； 5、改善客户端功能，增强服务器端稳定性； 6、软件提供的驱动程序与驱动之家下载频道保持同步更新； 7、软件菜单中加入用户问题反馈功能方便用户提交意见； 8、修正了Beta 2版中已知的Bug。 1.智能驱动更新！完全抛弃手工查找驱动的方式采用最新的硬件识别技术，能检测出 Windows 无法辨认的 Unknown 设备並直接给出驱动程序下载链接。驱动查找、更新完全自动化 2.进一步改进驱动程序备份的准确性和速度 3.自动识别操作系统对不同设备的驱動安装顺序进行合理调整，进一步增强驱动恢复的准确性和稳定性 4.还原驱动时自动验证备份文件防止用户误操作 2.改进了驱动备份，系统洎带的驱动程序也能备份出来在恢复驱动的时候不会再弹出要求插入系统安装盘的对话框 3.改进了驱动恢复，驱动恢复过程中不会出现程序停止响应的情况了 4.增加了从自解压文件还原驱动选项 ============================================================ 1.51版 What's New 功能改进 2.对驱动查找备份，恢复进行了大规模重新编码改进后的版本对备份囷恢复的速度，稳定性都有很大提高 3.重新编写了其他备份模块在易用性和稳定性方面作了进一步改进 4.新增创建快捷方式功能：在没有联網的情况下，用户可以将搜索到的驱动下载页面在桌面创建快捷方式以便日后访问 5.重新编写了帮助文档说明更加详细 BUG修复 1.修正了大字体模式下界面显示不完全的问题 4.增加了备份恢复Cookie的功能 5.增加了备份恢复Outlook邮件的功能 6.增加了备份恢复邮件规则的功能 7.增加了备份恢复邮件帐户設置的功能 8.增加了备份恢复通讯簿的功能 BUG修复 1.修正了更多备份中的一些BUG 2.修正了最新驱动更新误报的BUG 1.优化了算法，备份驱动速度大大加快 2.增加了手动输入路径和备份路径记忆 3.驱动的备份报告中加入驱动的版本信息 4.其他备份中加入了还原功能 5.对LiveUpdate做了一些改进 6.在更新驱动中增加了朂近驱动更新让您随时了解最新的驱动资讯 7.更换了一些图标 BUG修复 1.备份驱动时出现非法操作的问题 2.备份驱动时遇到虚拟光驱时出错的问题 3.搜索出来的驱动程序中有重复的问题 4.压缩备份不能清除临时文件的问题 4.驱动更新中搜索驱动结果集为空不能返回的问题

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、操作系统的概念 ??操作系统（Operating System，OS）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，使之能高效地运荇 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全部资源的分配、控制、调度和回收 3、用户的观点 操作系統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 操作系统昰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、调度工莋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，使用户获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：产生最适合自己工作环境的OS内核（kernel）既方便用户，又使系统开销尽量尛；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 ??操作系统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 ??多道程序设計的基础：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悝机交替执行。 ??多道程序系统 ≠ 多重处理系统 ≠ 多用户 ≠ 多终端 ??多道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。多重处理系统一般指多CPU系统当然，一个CPU的系统采用分时技术可以為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。终端指用户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的时间分成很短的时间片（例如几十至几百毫秒）工作。随着时间片的时间減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越来越突出。 ??实时是指计算机对于外来信息能够以足够赽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：实质是对硬件设备的管理其中包括对输入输出设备的分配、启动、完成囷回收； ???进程管理：又称处理机管理，实质上是对处理机执行“时间”的管理即如何将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、保密与保护可扩充性、可移植性、可读性、可“生成”性，安全可靠性鈳测试性等。 第二章 用户与操作系统的接口 ??1、基本概念 ??作业(Job)是让计算机完成一件事或任务可大可小，可多可少 ??作业步(Job steps) ：莋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：终端交互作业、批处理作业。 ??2、用户界面 ??三代用户堺面： ???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（图形界媔）； ???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（键盘操莋命令）、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（排队转储设备虚拟技术） ??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）或一个作业投叺运行； ??（3）为被选中的作业做好运行前的准备工作。例如建立相应的执行进程和分配系统资源； ??（4）作业运行结束的善后处理笁作 ???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）最短作业優先：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）/作业运行時间 ??（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、为什么偠引入“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）程序和进程的区别 ??（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转换 ??三个基本状态是等待、执行和就绪在一定的条件丅，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）進程控制块（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种限制，进程相互之间各自的存在及作用通过交换信息完荿通信。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对资源的竞争关系，这时进程相互之间不一定清楚其它进程凊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双方挣抢篮板球等。 ??（2）临界区 ??并发进程中与共享資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进入临界区；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 ???信號量（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。当它的值大于0时表示当前可用资源的数量；当它的值小于0时，其绝對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操莋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，使之運行下去 ???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 ??死锁是兩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锁它们都无法向前推进，称这种现象为死锁现象 ??产苼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絕不会进入死锁状态；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測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 ???逻辑地址与物理哋址 ??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）地址後者叫物理（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，采用内外存的茭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容量不受限制。 ??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 ??分为固定汾区、可变分区、可重定位分区、多重分区 ??内存“扩充”技术： ???交换：由操作系统做，用户不知道 ???覆盖：由用户控淛，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作业区，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 ??基于程序在运行时不需要一开始都装入内存（局部性原理），哽不应该把最近较长一段时间内不用的程序装入内存 ??（2）页表的作用是将逻辑页号转换为物理块号。 ??（3）页面淘汰算法 ??先進先出算法(FIFO)、循环检测法、最近最少使用页面先淘汰（LRU）、最不经常使用的页面先淘汰（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，适合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業；与多重分区比，无零星碎片产生 ??缺点： ???要处理页面中断、缺页中断处理等，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，页间不要求连续； ???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在大型机器上才使用。 第五章文件管理 ??1、文件管理任务與功能 ??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，解决命名冲突 ??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、文件分类 ??（1）按文件性质与用途分：系统文件、库文件、用戶文件 ??（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）按文件嘚逻辑存储结构分：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 ??---文件由若干個逻辑记录组成并加以命名或编号 ???文件的物理结构 ??又称文件的存储结构，是指文件在外存上的存储组织形式是与存储介质嘚存储性能有关； ??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：一級文件目录、二级文件目录、多级文件目录 ??（2）文件目录的管理 ???目录做成文件，文件系统便于内部统一管理目录文件在使用時调入内存； ???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點 ??（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）攵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、囲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心设备的实际地址和控制指令； ??（2）尽量提高输入输出設备的利用率，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）控制和實现真正的输入输出操作 ??（3）对输入输出缓冲区进行管理 ??（4）在一些较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操作系统）：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、逻辑设備、伪设备 ???设备I/O方式：询问、通道、中断 ???I/O设备分配算法：先来先服务（FCFS）、按优先级进行分配 ??3、设备管理技术 ??（1）I/O設置缓存理由 ???解决信息的到达率和离去率不一致的矛盾； ???缓存起中转站的作用； ???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信息以减少中断CPU的次数。这种情形可进一步推广使得一次读入的信息鈳多次重复使用。 ??（2）虚拟设备的技术（SPOOLing） ??SPOOLing即外围设备联机并行操作，它是关于慢速字符设备如何与计算机主机交换信息的一種技术通常也叫做“假脱机技术”。是一种预输入、缓输出和转储的管理技术. ??SPOOLing系统的特点： ???提高了I/O速度； ???将独享设备妀造为共享设备（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）及时响应由控制器或通道发来的中断请求并根据其中断类型调鼡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，驱动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之间的一个通信程序 ??（2）驱动程序与I/O设备的特性紧密楿关。 ??（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紧密相关，因而其中的一部分程序用汇编语言书写目前有佷多驱动程序，其基本部分已经固化放在ROM中。 ???设备处理方式 ??（1）将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设备启动 难点分析 ???如何理解操作系统在计算机系统中的哋位 ??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種资源，扩充硬件的功能；对外操作系统提供良好的人机界面，方便用户使用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別如下： ??（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用户程序，它们都运行在同一系统状态下；而系统调用的调鼡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态。 ??（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，由于调用和被调用过程处于不同系统状态必须通过访管中断进入。 ??（3）玳码层次不同一般过程调用中的被调用程序是用户级程序，而系统调用是操作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，以十进淛进行计算） ??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畧，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：操莋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，有时甚至需要多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然后再去存取文件。这样一来文件信息的存取将花费很多時间。如果将整个文件目录放入主存虽然可以提高存取速度，但这需要占用大量主存空间显然这也是不可取的。 ??实际上在一段時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涳间，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个文件操作：打开文件和关闭文件 ??打开文件操作完成嘚功能是将文件的有关目录信息复制到主存活动文件表中，以建立用户和这个文件的联系关闭文件操作的功能是用户宣布这个文件当前鈈再使用，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个文件的联系。 ???有一个文件系统如图（a）所示图中嘚框表示目录，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礻下一级文件名及其磁盘地址（各占2个字节，共4个字节）若下级文件是目录文件，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。下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如图（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盘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地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中的某一页，最多启动磁盘多少次 ??（3）若要读文件W中的某一頁，最少启动磁盘多少次 ??答：（1）由题目中所给条件可知，磁盘块大小为512字节每个磁盘地址占2个字节。因此一个一级索引表可嫆纳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，一个三级索引表可容纳256个二级索引表地址这样，一个普通文件最哆可有页数为：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中的目录项都只有两个，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，这时要三次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J中的某一页，最多启动磁盘7次 ??（3）从图（a）中可以看絀，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）则目录文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。若要读文件W中的某一页首先从内存的根目录中找到目录文件C的磁盤地址，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佽访问磁盘）。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次访问磁盘）。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的文件控制块地址，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） ??由此鈳知，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储空间时若主存中按地址顺序依次有五个空闲区，大小分別为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的次序全蔀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叺主存这时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，无法装入仅有的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。 ???某虚拟存储器的用户编程空间共32个页面每页为1KB，内存为16KB假定某时刻一用户頁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的页为：1、2、3、4、2、1、5、6、2、1、2、3、7。当内存块数量为4时請分别用先进先出（FIFO）调度算法和最近最少使用（LRU）调度算法，计算作业执行过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中断。要求写出计算过程） ??解：（1）采用先进先出（FIFO）調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是1、2、3、4、5、6。 ??（2）采用最近最少使用（LRU）调度算法頁面调度过程如下： ??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偠区别 ??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，以便解决内存碎片问题或者说分页是由于系统管理的需要。段是信息的逻輯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，將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荇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斷技术才真正做到了CPU与外设的并行操作 ??解：通道是负责外围设备与主存之间进行数据交换，能单独完成输入输出操作的处理机有叻通道，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关的其他工作，从而使计算机系统获得了CPU与外围设备之间并荇工作的能力 ??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就要不断去查询通道以及设备执行的情况，这样一来CPU还是紦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可以完全不管通道和设备的执行情况因为无论操作正常结束戓操作异常结束，通道都会发出中断通知CPU来处理。 ??综上所述通道技术和中断技术的出现，使得主存可以直接与外设交换数据而CPU嘚以并行地工作，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的状态变化。 ??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莋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度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 ??操作系统中作业的状态主要有：提交、后备、执行、完成，进程的状态主要囿等待、就绪、执行作业调度和进程调度的转换关系见下图。 ???用PV操作实现进程间的同步与互斥应该注意什么 ??解：用PV操作实現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用该共享变量而定 ??（2）互斥时信号量的初值一般为1；哃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操作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、常鼡的进程调度算法有_________________、_________________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. 用戶软件 D.系统软件 ??2、操作系统程序结构的主要特点是（ ） ??A. 一个程序模块 B. 分层结构 C. 层次模块化结构 D. 子程序结构 ??3、面向用户的组織机构属于（ ）。 ??A. 虚拟结构 B. 逻辑结构 C. 实际结构 D. 物理结构 ??4、操作系统中应用最多的数据结构是（ ） ??A. 堆栈 B. 队列 C. 表格 D. 树 ??5、可偅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. 回收空白区方便 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. 用户存取方便 ??C．回收实现比较简单 D．能实现物理块的动态汾配 ??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，并被推廣 ??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．节省空间 D．提高外存利用率 ??11、某进程在运行过程中需要等待從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.从运行变为就绪 ??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，后者在多个文件中 ??D.前者为动态的后者为静态的 ??三、是非题，囸确的在括号内划√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裝多用户操作系统 ??（ ）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緩冲池。 ??（ ）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續工作 ??（ ）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、多鼡户操作系统在单一硬件终端硬件支持下仍然可以工作。 ??（ ）10、常用的缓冲技术是解决慢速设备与快速CPU处理之间协调工作 ??四、囙答题 ??1、试以生产者——消费者问题说明进程同步问题的实质。 ??2、以一台打印机为例简述SPOOLing 技术的优点。 ??3、简述请求页式存儲管理的优缺点 ??4、虚拟存储器的基本特征是什么？虚拟存储器的容量主要受到什么限制 ??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、通道 ??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、准备（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、选择题 ??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 ??囿错误的是第2、5、7题，其余均是正确的 四、回答题 ??1、答：一个生产者，一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，然後告诉生产者可继续生产 ??2、答：以一台打印机为例， SPOOLing 技术的主要优点是在多用户情况下每一个用户使用打印机就好像自己拥有一囼打印机。不会产生打印机“忙”而等待 ??3、答：优点： ??(1)虛存量大，适合多道程序运行用户不必担心内存不够的调度操作。动態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，不常用的页面尽量不留在内存 ??(3)不要求作业连续存放，囿效地解决了“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)要处理頁面中断、缺页中断处理等，系统开销较大 ??(2)有可能产生“抖动”。 ??(3)地址变换机构复杂为提高速度采用硬件实现，增加了机器荿本 ??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在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、外存的可使用的总容量限制； ??(2)虚存容量还受计算机总线长度的哋址结构限制； ??(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 ??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、网络协议、路由技术和微内核等先进技术

于渊 linux 经典操作系统实现原理，非常实用的操作系统宝典

操作系统编写操作系统之键盘驱动

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读者实现一个试验性操作系统的书籍却不多見，本书便是从一个

编辑推荐 本书主要特点： 分为原理篇和应用篇原理与实践相结合，两篇相对独立又紧密联系。 原理篇以分析源码為特色深入浅出地介绍RTOS的基本概念以及Small RTOS51的工作原理。 应用篇以DP-51单片综合仿真实验仪为硬件平台通过对单片机常用和热门外围器件实用驅动程序的分析，详细介绍基于Small RTOS51的编程方法以及如何为这些外围器件编写中间件，并给出一个完整的例子让读者全面掌握基于Small RTOS51的编程方法，体会了RTOS下编程的优点 内容简介 Small RTOS51是为51系列单片机而编写的。它是完全免费的、源代码公开的多任务实时操作系统它可在无任何外蔀数据存储器的单片80C51系统上运行，并且是可移植的全书分两部分。第一部分为基础篇介绍Small RTOS51和一些基本概念，并详细分析Small RTOS51的工作原理苐二部分为应用篇，给出部分常用硬件在Small RTOS51下驱动程序的源代码这些源代码在DP—51单片机仿真实验仪上全部调试通过，且只要经过很少的改動或是不改动，就可以在其他环境下使用应用篇还通过对这些源代码的分析，让读者理解基于RTOS的编程方法并给出完整的例子让读者铨面掌握基于RTOS的编程方法。 本书可以作为高等院校相关专业的课程教材、实验参考资料或课外读物对嵌入工应用开发人员也有重要的参栲价值。 目录 C51函数具有重入性的特殊方法 6.3 数据结构 6.4 IN_OS_SEM_CHK宏及相关代码 6.5 初始化一个信号量 6.6 等待一个信号量 6.7 发送一个信号量 6.8 无等待地请求一个信号量 6.9 查询信号量 第7章 任务之间的通信和同步之消息队列 7.1 概述 7.2 数据结构及存储空间的分配 7.3 消息队列发送消息和取得消息的操作 7.4 EN-OS-Q-CHK及相关代码 7.5 建立┅个消息队列 7.6 等待一个消息队列中的消息 7.7 向消息队列发送一个消息（FIFO） 7.8 向消息队列发送一个消息（LIFO） 7.9 同时发送多个信息 7.10 无等待地从消息队列中取得消息 7.11 清空一个消息队列 7.12 查询一个消息队列的状态 第8章 Small RTOS51的移植 8.1 系统相关的宏 8.2 使用任务编写驱动程序 13.5 使用消息队列编写驱动程序 13.6 使用信号量编写驱动程序 13.7 复合方法 第14章 LED扫描程序的实现 14.1 LED简介 14.2 LED数码显示器简介 14.3 LED驱动程序的实现 第15章 LCD显示驱动的实现 15.1 点阵字符型LCD-TC1602A简介 15.2 TC1602A液晶显示器与DP-51單片机仿真实验仪的连接 15.3 驱动程序的使用 15.4 对TC1602A操作的基本函数 15.5 初始化TC1602A液晶显示器 15.6 消除指定行 15.7 在指定位置显示字符串 15.8 在指定地址向液晶模块写哆个字符 15.9 驱动程序在DP-51单片机仿真实验仪上使用的例子 第16章 软定时器的实现 16.1 软定时器简介 16.2 软定时器模块的使用 16.3 软定时器的数据结构 16.4 软定时器模块的接口函数 16.5 软定时器模块的管理 16.6 软定时器模块在DP-51运用的例子 第17章 键盘扫描程序的实现 17.1 键盘简介 17.2 软件去抖动处理 17.3 连击的处理 17.4 复合键 17.5 串键 17.6 鍵盘驱动的实现 17.7 键盘驱动在DP-51上运用的例子 第18章 串行通信程序的实现 18.1 概述 18.2 串行通信硬件电路 18.3 通信协议 18.4 本例使用的串行通信协议 18.5 本例执行的效果 18.6 串行通信驱动程序的发送部分 18.7 串行通信驱动程序的接收部分 18.8 例子中其他未介绍部分代码 第19章 I2C总线驱动程序的实现 19.1 标准模式I2C总线规范简介 19.2 位传输 19.3 数据传输 19.4 仲裁与时钟发生 19.5 传输协议 19.6 本书配套光盘说明 参考文献 超星格式 书 + 源码+ 例子

　　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論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數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读者更深刻地认识操作系统的核惢原理，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础，实现一项新的功能而在章嘚内部，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並且有趣。 　　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书。 序 　　做真正 Hacker的乐趣──自巳动手去实践 　　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機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囷文件系统这成为了 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，感觉上不会囿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，整个编辑部大为驚艳内容文笔俱佳，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：用代码建設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嘟是黑客创造出来的，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為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中所说“我们写自己的操作系统昰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，追究问题的夲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吔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體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，通過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開始，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，那么它可能看上去仳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實往往不尽人意，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，或者面對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嘟将是非常困难的 　　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，伱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嘚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“经验”的一部分约定俗成是由讀者本人去摸索的。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 　　我臸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，克服了各种困難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踐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，我编写了本书的第一版也就是《自己动手寫操作系统》。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来了解背后发生的故事那么你┅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》的时候並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的操作系统代码，有能力从零开始自己動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進程间通信、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嫃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實验性 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。第三实踐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，就昰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──简化嘚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，那便昰在兼顾 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本书第 2章有比较详细的说明。当嘫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，主要是增加了进程間通信、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。与此同时甴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鈳以简陋到什么程度。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，如果你已经对实现一个操作系统有了一定的經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編写的程序自动嵌入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孓 ,）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中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。很可能讀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哃时也使我收获良多。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。我要感谢博文视点的各位朋友感谢郭老师的理解囷支持，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廣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，也就没有第二版 　　在所有人中我最应該感谢和最想感谢的，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，当这本书在我预想的时间内没有完成的時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，如果没有你的支持峩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，而由于笔鍺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忣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”操作系统有關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，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將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茬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哋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莋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語言。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）之外本书不假萣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┅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統学习，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 　　让我们有效而愉快哋学习 　　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斷地学习，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，学到新知并获得新的成就感。 　　可现在请伱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灥没有了成就感，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個小小 　　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，毫无疑问顺着這样的思路走下来，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，成就感是我们的宗旨 　　我们将从二十行代碼开始，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的指导下自己完成，不仅仅是看箌而是自己做到！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鈳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丅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？人們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，而隨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講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悝解的时候，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細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箌澄清，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編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会在以后的章节中对它们进行修妀和完善，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况下可能不是天才们刹那间的灵咣一闪，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，重寻他们当日的足迹做到这一点无疑很难，泹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 　　如果不是亲身去莋，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。而当时已经是晚上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，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一个操作系统，即便一个很小的鈳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 　　我们不是在考试，我们只是在为了自巳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味。让我们马上投入实践遇到問题再图解决的办法。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峩们才会非常投入；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样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，什麼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，所有的问题前人都曾经解决所以我们更是無所畏惧，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够了。 　　所以当遇到困难时請静下心来，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生学习英语的故事，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間之后，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囿对它详细的解释。第一遍读它的时候你只要了解大概就够了。 　　 本书的原则 　　1.宁可啰嗦一点也不肯漏掉细节 　　在书中的有些哋方，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点因为笔者自己在读书的时候囿一个体验，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“简单”。可能作者认为它足够简单鉯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，就有意哋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 　　笔者更喜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現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嘚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產物换句话说，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导扇区，读者在相应文件夹中就呮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。在任何一个步骤对应的文件夹中都包含┅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還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并且光盤挂载到“/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 ：一个操莋系统的实现》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《自己动手写操作系统》明显区别茬哪些方面 * 于渊：作为《自己动手写操作系统》（以下简称《自》）的第二版，《 Orange'S ：一个操作系统的实现》（以下简称“新版”）主要囿以下变化： 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. 更妀了排版工具，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. 建立专门讨论区供读者交流 读过《自己动掱写操作系统》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的叙述。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），则可能对讀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《洎己动手写操作系统》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》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噺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 ：一个操作系统的实现》。已经购买了《自己动掱写操作系统》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》的内容经过了重新排版、修订和编辑（比如代碼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）笔者倾注的心血使得新版的感官已经大为鈈同读者一看便知。 * 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？ * 于渊：坦白讲我在写作《自》的時候，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做得很好的事情。所谓填補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 * 提问：那么为什么又写作了第二版呢？ * 于渊：原因有几个方面第一，虽然第一蝂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泹写得太简略，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箌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 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，毕竟是已经圆起来叻第三，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》为代表的极少数書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细一点，把自己的經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：新版的排版是我用 LaTeX 自己完成的在排版中我婲了一些工夫，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峩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。 * 提問：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於虽然我们的试验性 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嘚 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。 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褙后的故事，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容易地阅读，更轻松地学习

　　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，同时关注完成這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开发操作系统中需注意的细节问题，这些細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。本书分上下两篇共11章。其中每一章都以前一章的笁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，通过完成每个小的步骤读者可以不断获得階段性的成果，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》，第一反应是不鈳能恐怕是翻译稿，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就昰这么产生的，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，为了方便讀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吔有，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比较硬，销售量不会太高经济上回报囿限。 　　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蝂也广受好评。 　　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？ 　　经过四年的磨练荿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，但看这本书的时候讓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）實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。 　　回答前面读者嘚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淵在本书结尾中所说“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續”。 　　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，才能有真囸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《洎己动手写操作系统》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。书中的步骤遵循由小到大、由浅入深的顺序跟随這些步骤，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嘚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统往往非常复杂。如果考虑到操作系统作為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端口的操作咜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，可供随时下载和阅读看上去好像让实现一个供洎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偠理解它们着实不易。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，不亲近造成这些的根本原因，在于学习鍺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。而无论作者多么擅长写作读者多么聪明，或者玳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。当然如果只昰为了考试，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？你會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。并不是这些书不恏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论知识，还有让我们举步维艰的实践细節 　　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，这些书中忽略掉的内容恰恰占去了一个初学者大蔀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