第4版前言
　　計算機技術的飛速發(fā)展正在引發(fā)新的一輪世界性技術革命。在經濟發(fā)展越來越全球化、科技創(chuàng)新越來越國際化、知識經濟已初見端倪的今天，任何一門技術或任何一個領域離開了計算機都是不可想象的。而計算機技術發(fā)展之迅速，計算機及其相關IT產品市場競爭之激烈，計算機產業(yè)讓人致富速度之迅猛，也同樣是人們始料不及的。在21世紀，任何想在技術領域有一番作為的人，都不得不面對計算機技術的挑戰(zhàn)。
　　軟件技術是計算機系統(tǒng)的靈魂與核心，而操作系統(tǒng)更是計算機系統(tǒng)的大腦�！跋氚l(fā)財，學軟件！”在一些國家已成為深入人心的廣告詞。在我國，科技創(chuàng)新、高科技產業(yè)化的浪潮也勢必會以雷霆萬鈞之力推動軟件技術的迅猛發(fā)展與普及。21世紀的哪一行哪一業(yè)能夠離開軟件呢?
　　學習計算機軟件技術，特別是計算機操作系統(tǒng)技術，除了需要刻苦努力外，還需要掌握軟件和操作系統(tǒng)的原理與設計技巧。這些原理與技巧可以說是計算機界的前輩們一代接一代不停頓的努力所留下的知識與智慧的結晶，學習和掌握它們對于激發(fā)自己的創(chuàng)造力和想象力是很有幫助的。
如何學習和掌握操作系統(tǒng)技術的原理與實際技巧呢？除了聽課和讀書之外，最好的方法就是在實踐中練習。例如，自己設計一個小型操作系統(tǒng)，多使用操作系統(tǒng)，多閱讀和分析操作系統(tǒng)源代碼等。當前非常流行的Linux操作系統(tǒng)的原始版事實上也是一位優(yōu)秀的大學生的練習之作。除了上述練習方法之外，習題和實驗也是很重要的實踐之一。
　　本書是配合《計算機操作系統(tǒng)教程》(第4版)的習題解答與實驗指導書。本書除給出《計算機操作系統(tǒng)教程》(第4版)各章所附習題的參考答案外，還給出一些有關的綜合試題及其參考答案；另外，還設計了4個在Linux環(huán)境下或UNIX環(huán)境下的小實驗，包括進程控制、進程通信、內存管理以及文件系統(tǒng)設計等，并給出了這４個實驗的參考編程解答。
本書的編寫得到了清華大學計算機系網絡系統(tǒng)組楊華杰的大力支持和幫助，她對本書中的部分習題進行了解答和完善，而且重新編寫了實驗程序。
本書雖然給出了《計算機操作系統(tǒng)教程》(第4版)一書中習題的參考解答和相關實驗指導，但由于作者的水平與知識所限，這些解答只是一種參考，里面完全可能存在錯誤和不妥之處，有待于有識之士的指教。此外，還希望讀者不要局限于這些解答。
衷心希望本書能對學習計算機操作系統(tǒng)和計算機軟件的人們有所幫助！

　　作者
　　2013年6月于清華園前言

　　對于在校的學生和工程技術人員而言，能否有效地了解操作系統(tǒng)原理后面的具體設計實現呢？陸游說過： “紙上得來終覺淺，絕知此事要躬行”。我們在教學過程中，也深刻體會到這一點。我們認為，在了解基本的操作系統(tǒng)概念和原理的基礎上，通過實際動手來一步一步分析、設計和實現一個微型化的操作系統(tǒng)，會深入了解操作系統(tǒng)的實現細節(jié)，并體會到概念原理和實際實現之間的緊密聯系及巨大差異。
　　操作系統(tǒng)是一個復雜系統(tǒng)軟件，涉及內容繁多，發(fā)展也很快，如Linux、Windows等，都是上百萬行的源代碼規(guī)模。開發(fā)人員開發(fā)這些操作系統(tǒng)軟件的目的是用于實際計算機系統(tǒng)中，而不是用于教學，所以直接用這些操作系統(tǒng)來分析了解操作系統(tǒng)的實現和進行操作系統(tǒng)實驗會比較復雜。而且目前部分操作系統(tǒng)教材的內容也越來越龐大和抽象，而面向操作系統(tǒng)設計實現的實驗部分相對就少了很多。這兩方面交織在一起，導致學生了解和掌握操作系統(tǒng)的實際細節(jié)很困難。
　　早期的UNIX操作系統(tǒng)實現和MIT教授Frans Kaashoek等基于UNIX v6設計的xv6操作系統(tǒng)給了我們啟發(fā)：對一個計算機專業(yè)的本科生而言，在了解操作系統(tǒng)原理的基礎上，設計實現一個操作系統(tǒng)有挑戰(zhàn)，但是可行！我們對此進行了嘗試與探索，以設計實現一個微型但全面的操作系統(tǒng)——ucore為基本目標，以增量式遞進開發(fā)方式完成各種基于ucore操作系統(tǒng)的實驗為實踐過程，以在此過程中逐步介紹的操作系統(tǒng)的基本概念和原理為實踐指導，做到有“理”可循和有“碼”可查，最終讓讀者了解和掌握操作系統(tǒng)的原理、設計與實現。目前的實驗內容包含如下8個。
　　(1) 啟動操作系統(tǒng)的bootloader：了解操作系統(tǒng)啟動前的狀態(tài)和要做的準備工作。
　　(2) 物理內存管理子系統(tǒng)：理解硬件段/頁模式和操作系統(tǒng)如何管理物理內存。
　　(3) 虛擬內存管理子系統(tǒng)：理解頁表機制、缺頁故障處理以及內存替換算法。
　　(4) 內核線程子系統(tǒng)：理解相對簡單的內核態(tài)線程的動態(tài)管理過程。
　　(5) 用戶進程管理子系統(tǒng)：理解用戶態(tài)進程動態(tài)管理過程以及系統(tǒng)調用過程。
　　(6) 處理器調度子系統(tǒng)：理解操作系統(tǒng)的調度過程和調度算法。
　　(7) 同步互斥與進程間通信子系統(tǒng)：理解進程間如何同步互斥以及進行信息交換和共享。
　　(8) 文件系統(tǒng)：理解文件系統(tǒng)的具體實現，與進程管理和內存管理等的關系。
　　其中每個開發(fā)步驟都是建立在上一個步驟之上的，就像搭積木，從一個一個小木塊，最終搭出來一個小房子。在搭房子的過程中，完成從理解操作系統(tǒng)原理到實踐操作系統(tǒng)設計與實現的探索過程。最新的代碼和文檔放在http://www.github.com/chyyuu/ucore_lab上。如果有同學和OS愛好者覺得這些實驗難度不夠，大家可參加更有挑戰(zhàn)和樂趣的ucore plus實驗，這些實驗位于 http://www.github.com/chyyuu/ucore_plus下。目前的代碼和文檔還有許多不完善和錯誤的地方需要改進，歡迎大家批評指正。
　　在實現基于ucore的操作系統(tǒng)實驗過程中，我們參考和借鑒了xv6、OS161以及Linux的設計思路和實現代碼，而且Frans Kaashoek 博士也親自給予了幫助與指導。國內多所高校的老師，包括陳向群、王雷、陳鵬、陳莉君、原倉周、蒲曉蓉等都給予了指導和幫助。操作系統(tǒng)課程的助教王乃崢、袁昕顥、茅俊杰、陳宇恒、曹聰、楊楊等完成了大量工作，在此表示衷心的感謝！

　　陳渝　向勇
　　2013年3月12日