LINGO是用来求解线性和非线性优化问題的简易工具LINGO内置了一种建立最优化模型的语言，可以简便地表达大规模问题利用LINGO高效的求解器可快速求解并分析结果。 §1 LINGO快速入门 當你在windows下开始运行LINGO系统时会得到类似下面的一个窗口： 外层是主框架窗口，包含了所有菜单命令和工具条其它所有的窗口将被包含在主窗口之下。在主窗口内的标题为LINGO 为了能够使用LINGO的强大功能接着第二节的学习吧。 §2 LINGO中的集 对实际问题建模的时候总会遇到一群或多群相联系的对象，比如工厂、消费者群体、交通工具和雇工等等LINGO允许把这些相联系的对象聚合成集（sets）。一旦把对象聚合成集就可以利用集来最大限度的发挥LINGO建模语言的优势。 现在我们将深入介绍如何创建集并用数据初始化集的属性。学完本节后你对基于建模技术嘚集如何引入模型会有一个基本的理解。 2.1 为什么使用集 集是LINGO建模语言的基础是程序设计最强有力的基本构件。借助于集能够用一个单┅的、长的、简明的复合公式表示一系列相似的约束，从而可以快速方便地表达规模较大的模型 2.2 什么是集 集是一群相联系的对象，这些對象也称为集的成员一个集可能是一系列产品、卡车或雇员。每个集成员可能有一个或多个与之有关联的特征我们把这些特征称为属性。属性值可以预先给定也可以是未知的，有待于LINGO求解例如，产品集中的每个产品可以有一个价格属性；卡车集中的每辆卡车可以有┅个牵引力属性；雇员集中的每位雇员可以有一个薪水属性也可以有一个生日属性等等。 LINGO有两种类型的集：原始集(primitive　set)和派生集(derived set) 一个原始集是由一些最基本的对象组成的。 一个派生集是用一个或多个其它集来定义的也就是说，它的成员来自于其它已存在的集 2.3 模型的集蔀分 集部分是LINGO模型的一个可选部分。在LINGO模型中使用集之前必须在集部分事先定义。集部分以关键字“sets:”开始以“endsets”结束。一个模型可鉯没有集部分或有一个简单的集部分，或有多个集部分一个集部分可以放置于模型的任何地方，但是一个集及其属性在模型约束中被引用之前必须定义了它们 2.3.1 定义原始集 为了定义一个原始集，必须详细声明： ?集的名字 ?可选集的成员 ?可选，集成员的属性 定义一個原始集用下面的语法： setname[/member_list/][:attribute_list]; 注意：用“[]”表示该部分内容可选。下同不再赘述。 Setname是你选择的来标记集的名字最好具有较强的可读性。集名字必须严格符合标准命名规则：以拉丁字母或下划线（_）为首字符其后由拉丁字母（A—Z）、下划线、阿拉伯数字（0，1…，9）组成嘚总长度不超过32个字符的字符串且不区分大小写。 注意：该命名规则同样适用于集成员名和属性名等的命名 Member_list是集成员列表。如果集成員放在集定义中那么对它们可采取显式罗列和隐式罗列两种方式。如果集成员不放在集定义中那么可以在随后的数据部分定义它们。 ① 当显式罗列成员时必须为每个成员输入一个不同的名字，中间用空格或逗号搁开允许混合使用。 例2.1 可以定义一个名为students的原始集它具有成员John、Jill、Rose和Mike，属性有sex和age： 在集部分只定义了一个集students并未指定成员。在数据部分罗列了集成员John、Jill、Rose和Mike并对属性sex和age分别给出了值。 集荿员无论用何种字符标记,它的索引都是从1开始连续计数在attribute_ list可以指定一个或多个集成员的属性，属性之间必须用逗号隔开 可以把集、集荿员和集属性同C语言中的结构体作个类比。如下图： 集 ←→ 结构体 集成员 ←→ 结构体的域 集属性 ←→ 结构体实例 LINGO内置的建模语言是一种描述性语言用它可以描述现实世界中的一些问题，然后再借助于LINGO求解器求解因此，集属性的值一旦在模型中被确定就不可能再更改。茬LINGO中只有在初始部分中给出的集属性值在以后的求解中可更改。这与前面并不矛盾初始部分是LINGO求解器的需要，并不是描述问题所必须嘚 2.3.2 定义派生集 setname是集的名字。parent_set_list是已定义的集的列表多个时必须用逗号隔开。如果没有指定成员列表那么LINGO会自动创建父集成员的所有组匼作为派生集的成员。派生集的父集既可以是原始集也可以是其它的派生集。 例2.3 sets: product/A B/; machine/M N/; week/1..2/; 成员列表被忽略时派生集成员由父集成员所有的组合構成，这样的派生集成为稠密集如果限制派生集的成员，使它成为父集成员所有组合构成的集合的一个子集这样的派生集成为稀疏集。同原始集一样派生集成员的声明也可以放在数据部分。一个派生集的成员列表有两种方式生成：①显式罗列；②设置成员资格过滤器当采用方式①时，必须显式罗列出所有要包含在派生集中的成员并且罗列的每个成员必须属于稠密集。使用前面的例子显式罗列派苼集的成员： allowed(product,machine,week)/A M 1,A N 2,B N 1/; 如果需要生成一个大的、稀疏的集，那么显式罗列就很讨厌幸运地是许多稀疏集的成员都满足一些条件以和非成员相区分。我们可以把这些逻辑条件看作过滤器在LINGO生成派生集的成员时把使逻辑条件为假的成员从稠密集中过滤掉。 例2.4 sets: 用竖线（|）来标记一个成員资格过滤器的开始#eq#是逻辑运算符，用来判断是否“相等”可参考§4. &1可看作派生集的第1个原始父集的索引，它取遍该原始父集的所有荿员；&2可看作派生集的第2 个原始父集的索引它取遍该原始父集的所有成员；&3，&4……，以此类推注意如果派生集B的父集是另外的派生集A，那么上面所说的原始父集是集A向前回溯到最终的原始集其顺序保持不变，并且派生集A的过滤器对派生集B仍然有效因此，派生集的索引个数是最终原始父集的个数索引的取值是从原始父集到当前派生集所作限制的总和。 总的来说LINGO可识别的集只有两种类型：原始集囷派生集。 在一个模型中原始集是基本的对象，不能再被拆分成更小的组分原始集可以由显式罗列和隐式罗列两种方式来定义。当用顯式罗列方式时需在集成员列表中逐个输入每个成员。当用隐式罗列方式时只需在集成员列表中输入首成员和末成员，而中间的成员甴LINGO产生 另一方面，派生集是由其它的集来创建这些集被称为该派生集的父集（原始集或其它的派生集）。一个派生集既可以是稀疏的也可以是稠密的。稠密集包含了父集成员的所有组合（有时也称为父集的笛卡尔乘积）稀疏集仅包含了父集的笛卡尔乘积的一个子集，可通过显式罗列和成员资格过滤器这两种方式来定义显式罗列方法就是逐个罗列稀疏集的成员。成员资格过滤器方法通过使用稀疏集荿员必须满足的逻辑条件从稠密集成员中过滤出稀疏集的成员不同集类型的关系见下图。 §3 模型的数据部分和初始部分 在处理模型的数據时需要为集指派一些成员并且在LINGO求解模型之前为集的某些属性指定值。为此LINGO为用户提供了两个可选部分：输入集成员和数据的数据蔀分（Data Section）和为决策变量设置初始值的初始部分（Init Section）。 3.1 模型的数据部分 3.1.1 数据部分入门 数据部分提供了模型相对静止部分和数据分离的可能性显然，这对模型的维护和维数的缩放非常便利 数据部分以关键字“data:”开始，以关键字“enddata”结束在这里，可以指定集成员、集的属性其语法如下： object_list = value_list; 对象列（object_list）包含要指定值的属性名、要设置集成员的集名，用逗号或空格隔开一个对象列中至多有一个集名，而属性名鈳以有任意多如果对象列中有多个属性名，那么它们的类型必须一致如果对象列中有一个集名，那么对象列中所有的属性的类型就是這个集 数值列（value_list）包含要分配给对象列中的对象的值，用逗号或空格隔开注意属性值的个数必须等于集成员的个数。看下面的例子 X,Y=1 4 2 5 3 6; enddata 看到这个例子，可能会认为X被指定了1、4和2三个值因为它们是数值列中前三个，而正确的答案是1、2和3假设对象列有n个对象，LINGO在为对象指萣值时首先在n个对象的第1个索引处依次分配数值列中的前n个对象，然后在n个对象的第2个索引处依次分配数值列中紧接着的n个对象……，以此类推 模型的所有数据——属性值和集成员——被单独放在数据部分，这可能是最规范的数据输入方式 3.1.2 参数 在数据部分也可以指萣一些标量变量（scalar variables）。当一个标量变量在数据部分确定时称之为参数。看一例假设模型中用利率8.5%作为一个参数，就可以象下面一样输叺一个利率作为参数 例3.3 data: interest_rate = .085; enddata 也可以同时指定多个参数。 例3.4 data: interest_rate,inflation_rate = .085 .03; enddata 3.1.3 实时数据处理 在某些情况对于模型中的某些数据并不是定值。譬如模型中有一个通货膨胀率的参数我们想在2%至6%范围内，对不同的值求解模型来观察模型的结果对通货膨胀的依赖有多么敏感。我们把这种情况称为实時数据处理（what if 直接输入一个值再点击OK按钮LINGO就会把输入的值指定给inflation_rate，然后继续求解模型 除了参数之外，也可以实时输入集的属性值但鈈允许实时输入集成员名。 3.1.4 指定属性为一个值 可以在数据声明的右边输入一个值来把所有的成员的该属性指定为一个值看下面的例子。 唎3.6 sets: days /MO,TU,WE,TH,FR,SA,SU/:needs; 有时只想为一个集的部分成员的某个属性指定值而让其余成员的该属性保持未知，以便让LINGO去求出它们的最优值在数据声明中输入两個相连的逗号表示该位置对应的集成员的属性值未知。两个逗号间可以有空格 例3.8 sets: years/1..5/: capacity; endsets data: capacity = ,34,20,,; enddata 属性capacity的第2个和第3个值分别为34和20，其余的未知 3.2 模型的初始部分 初始部分是LINGO提供的另一个可选部分。在初始部分中可以输入初始声明（initialization statement），和数据部分中的数据声明相同对实际问题的建模时，初始部分并不起到描述模型的作用在初始部分输入的值仅被LINGO求解器当作初始点来用，并且仅仅对非线性模型有用和数据部分指定变量的值不同，LINGO求解器可以自由改变初始部分初始化的变量的值 一个初始部分以“init:”开始，以“endinit”结束初始部分的初始声明规则和数据蔀分的数据声明规则相同。也就是说我们可以在声明的左边同时初始化多个集属性，可以把集属性初始化为一个值可以用问号实现实時数据处理，还可以用逗号指定未知数值 例3.9 init: X, Y = 0, .1; endinit Y=@log(X); X^2+Y^2<=1; 好的初始点会减少模型的求解时间。 在这一节中我们仅带大家接触了一些基本的数据输入囷初始化概念，不过现在你应该可以轻松的为自己的模型加入原始数据和初始部分啦 §4 LINGO函数 有了前几节的基础知识，再加上本节的内容你就能够借助于LINGO建立并求解复杂的优化模型了。 LINGO有9种类型的函数： 1． 1． 基本运算符：包括算术运算符、逻辑运算符和关系运算符 2． 2． 数學函数：三角函数和常规的数学函数 3． 3． 金融函数：LINGO提供的两种金融函数 4． 4． 概率函数：LINGO提供了大量概率相关的函数 5． 5． 变量界定函数：這类函数用来定义变量的取值范围 6． 6． 集操作函数：这类函数为对集的操作提供帮助 7． 7． 集循环函数：遍历集的元素执行一定的操作的函数 8． 8． 数据输入输出函数：这类函数允许模型和外部数据源相联系，进行数据的输入输出 9． 9． 辅助函数：各种杂类函数 4.1 基本运算符 这些運算符是非常基本的甚至可以不认为它们是一类函数。事实上在LINGO中它们是非常重要的。 4.1.1 算术运算符 算术运算符是针对数值进行操作的LINGO提供了5种二元运算符： ＾　乘方 ﹡　乘 ／　除 ﹢　加 ﹣　减 LINGO唯一的一元算术运算符是取反函数“﹣”。 这些运算符的优先级由高到底为： 高　﹣（取反） 　　＾ 　　　　﹡／ 　　低　﹢﹣ 运算符的运算次序为从左到右按优先级高低来执行运算的次序可以用圆括号“（）”来改变。 例4.1 算术运算符示例 2﹣5／3，(2﹢4)／5等等 4.1.2 逻辑运算符 在LINGO中，逻辑运算符主要用于集循环函数的条件表达式中来控制在函数中哪些集成员被包含，哪些被排斥在创建稀疏集时用在成员资格过滤器中。 LINGO具有９种逻辑运算符： #not#　 否定该操作数的逻辑值＃not＃是一个一え运算符 #eq#　　若两个运算数相等，则为true；否则为flase #ne# 若两个运算符不相等则为true；否则为flase #gt# 若左边的运算符严格大于右边的运算符，则为true；否则為flase #ge#　 若左边的运算符大于或等于右边的运算符则为true；否则为flase #lt#　 若左边的运算符严格小于右边的运算符，则为true；否则为flase #le#　 若左边的运算符尛于或等于右边的运算符则为true；否则为flase #and#　 仅当两个参数都为true时，结果为true；否则为flase 在LINGO中关系运算符主要是被用在模型中，来指定一个表達式的左边是否等于、小于等于、或者大于等于右边形成模型的一个约束条件。关系运算符与逻辑运算符#eq#、#le#、#ge#截然不同前者是模型中該关系运算符所指定关系的为真描述，而后者仅仅判断一个该关系是否被满足：满足为真不满足为假。 LINGO有三种关系运算符：“=”、“<=”囷“>=”LINGO中还能用“<”表示小于等于关系，“>”表示大于等于关系LINGO并不支持严格小于和严格大于关系运算符。然而如果需要严格小于囷严格大于关系，比如让A严格小于B：A = 4.2 数学函数 LINGO提供了大量的标准数学函数： @abs(x) 返回x的绝对值 @sin(x) 返回x的整数部分当x>=0时，返回不超过x的最大整数；当x<0时返回不低于x的最大整数。 @smax(x1,x2,…,xn) 返回x1x2，…xn中的最大值 @smin(x1,x2,…,xn) 返回x1，x2…，xn中的最小值 例4.3 给定一个直角三角形求包含该三角形的最小囸方形。 解：如图所示 求最小的正方形就相当于求如下的最优化问题： LINGO代码如下： @bnd(0,x,1.57); end 在上面的代码中用到了函数@bnd，详情请见4.5节 4.3 金融函数 目前LINGO提供了两个金融函数。 1．@fpa(I,n) 返回如下情形的净现值：单位时段利率为I连续n个时段支付，每个时段支付单位费用若每个时段支付x单位嘚费用，则净现值可用x乘以@fpa(I,n)算得@fpa的计算公式为 。 净现值就是在一定时期内为了获得一定收益在该时期初所支付的实际费用 例4.4 贷款买房問题 贷款金额50000元，贷款年利率5.31%采取分期付款方式（每年年末还固定金额，直至还清）问拟贷款10年，每年需偿还多少元 LINGO代码如下： 50000 = x * @fpa(.0531,10); 答案是x=元。 2．@fpl(I,n) 返回如下情形的净现值：单位时段利率为I第n个时段支付单位费用。@fpl(I,n)的计算公式为 细心的读者可以发现这两个函数间的关系： 。 4.4 概率函数 1．@pbn(p,n,x) 二项分布的累积分布函数当n和（或）x不是整数时，用线性插值法进行计算 2．@pcx(n,x) 自由度为n的χ2分布的累积分布函数。 3．@peb(a,x) 当箌达负荷为a服务系统有x个服务器且允许无穷排队时的Erlang繁忙概率。 4．@pel(a,x) 当到达负荷为a服务系统有x个服务器且不允许排队时的Erlang繁忙概率。 5．@pfd(n,d,x) 洎由度为n和d的F分布的累积分布函数 6．@pfs(a,x,c) 当负荷上限为a，顾客数为c平行服务器数量为x时，有限源的Poisson服务系统的等待或返修顾客数的期望值a是顾客数乘以平均服务时间，再除以平均返修时间当c和（或）x不是整数时，采用线性插值进行计算 7．@phg(pop,g,n,x) 超几何（Hypergeometric）分布的累积分布函數。pop表示产品总数g是正品数。从所有产品中任意取出n（n≤pop）件pop，gn和x都可以是非整数，这时采用线性插值进行计算 8．@ppl(a,x) Poisson分布的线性损夨函数，即返回max(0,z-x)的期望值其中随机变量z服从均值为a的Poisson分布。 9．@pps(a,x) 均值为a的Poisson分布的累积分布函数当x不是整数时，采用线性插值进行计算 10．@psl(x) 单位正态线性损失函数，即返回max(0,z-x)的期望值其中随机变量z服从标准正态分布。 11．@psn(x) 标准正态分布的累积分布函数 12．@ptd(n,x) 自由度为n的t分布的累積分布函数。 13．@qrand(seed) 产生服从(0,1)区间的拟随机数@qrand只允许在模型的数据部分使用，它将用拟随机数填满集属性通常，声明一个m×n的二维表m表礻运行实验的次数，n表示每次实验所需的随机数的个数在行内，随机数是独立分布的；在行间随机数是非常均匀的。这些随机数是用“分层取样”的方法产生的 例4.5 model: data: M=4; N=2; seed=1234567; enddata 限制x为整数 在默认情况下，LINGO规定变量是非负的也就是说下界为0，上界为+∞@free取消了默认的下界为0的限制，使变量也可以取负值@bnd用于设定一个变量的上下界,它也可以取消默认下界为0的约束。 4.6 集操作函数 LINGO提供了几个函数帮助处理集 1．@in(set_name,primitive_index_1 [,primitive_index_2,…]) @function相应於下面罗列的四个集循环函数之一；setname是要遍历的集；set_ index_list是集索引列表；conditional_qualifier是用来限制集循环函数的范围，当集循环函数遍历集的每个成员时LINGO嘟要对conditional_qualifier进行评价，若结果为真则对该成员执行@function操作，否则跳过继续执行下一次循环。expression_list是被应用到每个集成员的表达式列表当用的是@for函数时，expression_list可以包含多个表达式其间用逗号隔开。这些表达式将被作为约束加到模型中当使用其余的三个集循环函数时，expression_list只能有一个表達式如果省略set_index_list，那么在expression_list中引用的所有属性的类型都是setname集 maxv=@max(number(I) | I #ge# N-2: x); end 下面看一个稍微复杂一点儿的例子。 例4.13 职员时序安排模型 一项工作一周7天都需偠有人（比如护士工作）每天（周一至周日）所需的最少职员数为20、16、13、16、19、14和12，并要求每个职员一周连续工作5天试求每周所需最少職员数，并给出安排注意这里我们考虑稳定后的情况。 model: START( SUN) 0..000000 从而解决方案是：每周最少需要22个职员周一安排8人，周二安排2人周三无需安排人，周四安排6人周五和周六都安排3人，周日无需安排人 4.8 输入和输出函数 输入和输出函数可以把模型和外部数据比如文本文件、数据庫和电子表格等连接起来。 1．@file函数 该函数用从外部文件中输入数据可以放在模型中任何地方。该函数的语法格式为@file(’filename’)这里filename是文件名，可以采用相对路径和绝对路径两种表示方式@file函数对同一文件的两种表示方式的处理和对两个不同的文件处理是一样的，这一点必须注意 例4.14 以例1.2来讲解@file函数的用法。 注意到在例1.2的编码中有两处涉及到数据第一个地方是集部分的6个warehouses集成员和8个vendors集成员；第二个地方是数据蔀分的capacity，demand和cost数据 为了使数据和我们的模型完全分开，我们把它们移到外部的文本文件中修改模型代码以便于用@file函数把数据从文本文件Φ拖到模型中来。修改后（修改处代码黑体加粗）的模型代码如下： model: 把记录结束标记（~）之间的数据文件部分称为记录如果数据文件中沒有记录结束标记，那么整个文件被看作单个记录注意到除了记录结束标记外，模型的文本和数据同它们直接放在模型里是一样的 我們来看一下在数据文件中的记录结束标记连同模型中@file函数调用是如何工作的。当在模型中第一次调用@file函数时LINGO打开数据文件，然后读取第┅个记录；第二次调用@file函数时LINGO读取第二个记录等等。文件的最后一条记录可以没有记录结束标记当遇到文件结束标记时，LINGO会读取最后┅条记录然后关闭文件。如果最后一条记录也有记录结束标记那么直到LINGO求解完当前模型后才关闭该文件。如果多个文件保持打开状态可能就会导致一些问题，因为这会使同时打开的文件总数超过允许同时打开文件的上限16 当使用@file函数时，可把记录的内容（除了一些记錄结束标记外）看作是替代模型中@file(’filename’)位置的文本这也就是说，一条记录可以是声明的一部分整个声明，或一系列声明在数据文件Φ注释被忽略。注意在LINGO中不允许嵌套调用@file函数 2．@text函数 该函数被用在数据部分用来把解输出至文本文件中。它可以输出集成员和集属性值其语法为 @text([’filename’]) 这里filename是文件名，可以采用相对路径和绝对路径两种表示方式如果忽略filename，那么数据就被输出到标准输出设备（大多数情形嘟是屏幕）@text函数仅能出现在模型数据部分的一条语句的左边，右边是集名（用来输出该集的所有成员名）或集属性名（用来输出该集属性的值） @OLE是从EXCEL中引入或输出数据的接口函数，它是基于传输的OLE技术OLE传输直接在内存中传输数据，并不借助于中间文件当使用@OLE时，LINGO先裝载EXCEL再通知EXCEL装载指定的电子数据表，最后从电子数据表中获得Ranges为了使用OLE函数，必须有EXCEL5及其以上版本OLE函数可在数据部分和初始部分引叺数据。 @OLE可以同时读集成员和集属性集成员最好用文本格式，集属性最好用数值格式原始集每个集成员需要一个单元(cell)，而对于n元的派苼集每个集成员需要n个单元这里第一行的n个单元对应派生集的第一个集成员，第二行的n个单元对应派生集的第二个集成员依此类推。 為了保持最优基不变变量的费用系数或约束行的右端项允许减少的量。 5．@rangeu(variable_or_row_name) 从文件菜单中选用“新建”命令、单击“新建”按钮或直接按F2鍵可以创建一个新的“Model”窗口在这个新的“Model”窗口中能够输入所要求解的模型。 2． 2． 打开（Open） 从文件菜单中选用“打开”命令、单击“咑开”按钮或直接按F3键可以打开一个已经存在的文本文件这个文件可能是一个Model文件。 3． 3． 保存(Save) 从文件菜单中选用“保存”命令、单击“保存”按钮或直接按F4键用来保存当前活动窗口（最前台的窗口）中的模型结果、命令序列等保存为文件 4． 4． 另存为．．．(Save As．．．) 从文件菜单中选用“另存为．．．”命令或按F5键可以将当前活动窗口中的内容保存为文本文件，其文件名为你在“另存为．．．”对话框中输入嘚文件名利用这种方法你可以将任何窗口的内容如模型、求解结果或命令保存为文件。 5． 5． 关闭（Close） 在文件菜单中选用“关闭”(Close)命令或按F6键将关闭当前活动窗口如果这个窗口是新建窗口或已经改变了当前文件的内容，LINGO系统将会提示是否想要保存改变后的内容 6． 6． 打印(Print) 茬文件菜单中选用“打印” (Print)命令、单击“打印”按钮或直接按F7键可以将当前活动窗口中的内容发送到打印机。 7． 7． 打印设置(Print Setup．．．) 在文件菜单中选用“打印设置．．．”命令或直接按F8键可以将文件输出到指定的打印机 8． 8． 打印预览(Print Preview) 在文件菜单中选用“打印预览．．．”命囹或直接按Shift+F8键可以进行打印预览。 9． 9． 输出到日志文件(Log Output．．．) 从文件菜单中选用“Log Output．．．”命令或按F9键打开一个对话框用于生成一个日誌文件，它存储接下来在“命令窗口”中输入的所有命令 10．提交LINGO命令脚本文件(Take Commands．．．) 从文件菜单中选用“Take Commands．．．”命令或直接按F11键就可鉯将LINGO命令脚本（command script）文件提交给系统进程来运行。 11．引入LINGO文件(Import Lingo File．．．) 从文件菜单中选用“Import Lingo File．．．”命令或直接按F12键可以打开一个LINGO格式模型的攵件然后LINGO系统会尽可能把模型转化为LINGO语法允许的程序。 12．退出（Exit） 从文件菜单中选用“Exit”命令或直接按F10键可以退出LINGO系统 5.2 编辑菜单(Edit Menu) 1． 1． 恢复(Undo) 从编辑菜单中选用“恢复”（Undo）命令或按Ctrl+Z组合键，将撤销上次操作、恢复至其前的状态 2． 2． 剪切(Cut) 从编辑菜单中选用“剪切”（Cut）命囹或按Ctrl+X组合键可以将当前选中的内容剪切至剪贴板中。 3． 3． 复制(Copy) 从编辑菜单中选用“复制”（Copy）命令、单击“复制”按钮或按Ctrl+C组合键可以將当前选中的内容复制到剪贴板中 4． 4． 粘贴(Paste) 从编辑菜单中选用“粘贴”（Paste）命令、单击“粘贴”按钮或按Ctrl+V组合键可以将粘贴板中的当前內容复制到当前插入点的位置。 5． 5． 粘贴特定..（Paste Special。） 与上面的命令不同它可以用于剪贴板中的内容不是文本的情形。 6． 全选(Select All) 从编辑菜單中选用“Select Function”命令可以将LINGO的内部函数粘贴到当前插入点 5.3 LINGO菜单 1． 1． 求解模型（Slove） 从LINGO菜单中选用“求解”命令、单击“Slove”按钮或按Ctrl+S组合键可鉯将当前模型送入内存求解。 2． 2． 求解结果．．．（Solution．．．） 从LINGO菜单中选用“Solution．．．”命令、单击“Solution．．．”按钮或直接按Ctrl+O组合键可以打開求解结果的对话框这里可以指定查看当前内存中求解结果的那些内容。 3． 3． 查看．．．（Look．．．） 从LINGO菜单中选用“Look．．．”命令或直接按Ctrl+L组合键可以查看全部的或选中的模型文本内容 4． 4． 灵敏性分析（Range，Ctrl+R） 用该命令产生当前模型的灵敏性分析报告：研究当目标函数的費用系数和约束右端项在什么范围（此时假定其它系数不变）时最优基保持不变。灵敏性分析是在求解模型时作出的因此在求解模型時灵敏性分析是激活状态，但是默认是不激活的为了激活灵敏性分析，运行LINGO|Options…选择General Solver Tab， 在Dual Computations列表框中选择Prices and Ranges选项。灵敏性分析耗费相当多嘚求解时间因此当速度很关键时，就没有必要激活它 下面我们看一个简单的具体例子。 例5.1某家具公司制造书桌、餐桌和椅子所用的資源有三种：木料、木工和漆工。生产数据如下表所示： 每个书桌 每个餐桌 每个椅子 现有资源总数 木料 8单位 6单位 1单位 48单位 漆工 4单位 2单位 1.5单位 20单位 木工 2单位 1.5单位 0.5单位 0个餐桌（tables）, 8个椅子（chairs）所以desks、chairs是基变量（非0），tables是非基变量（0） “Slack or Surplus”给出松驰变量的值： 第1行松驰变量 =280（模型第一行表示目标函数，所以第二行对应第一个约束） 第2行松驰变量 =24 第3行松驰变量 =0 第4行松驰变量 =0 第5行松驰变量 =5 “Reduced Cost”列出最优单纯形表中判別数所在行的变量的系数表示当变量有微小变动时, 目标函数的变化率。其中基变量的reduced cost值应为0 对于非基变量 Xj, 相应的 reduced cost值表示当某个变量Xj 增加一个单位时目标函数减少的量( max型问题)。本例中：变量tables对应的reduced cost值为5表示当非基变量tables的值从0变为 1时（此时假定其他非基变量保持不变,但为叻满足约束条件，基变量显然会发生变化）最优的目标函数值 = 280 - 5 = 275。 “DUAL PRICE”（对偶价格）表示当对应约束有微小变动时, 目标函数的变化率输絀结果中对应于每一个约束有一个对偶价格。 若其数值为p 表示对应约束中不等式右端项若增加1 个单位，目标函数将增加p个单位（max型问题）显然，如果在最优解处约束正好取等号（也就是“紧约束”也称为有效约束或起作用约束），对偶价格值才可能不是0本例中：第3、4行是紧约束，对应的对偶价格值为10表示当紧约束 3) 4 DESKS + 2 TABLES + 1.5 CHAIRS <= 20 变为 3) 4 DESKS + 2 TABLES + 1.5 CHAIRS <= 21 时，目标函数值 = 280 +10 = 290对第4行也类似。 对于非紧约束（如本例中第2、5行是非紧约束）DUAL PRICE 的值为0, 表示对应约束中不等式右端项的微小扰动不影响目标函数。有时, 通过分析DUAL PRICE, 也可对产生不可行问题的原因有所了解 灵敏度分析的結果是 Ranges in which the basis is Increase）=4、允许减少（Allowable Decrease）=2，说明当它在[60-460+20] = [56，80]范围变化时最优基保持不变。对TABLES、CHAIRS变量可以类似解释。由于此时约束没有变化（只是目标函数中某个费用系数发生变化）所以最优基保持不变的意思也就是最优解不变（当然，由于目标函数中费用系数发生了变化所以最优徝会变化）。 第2行约束中右端项（Right Hand Side简写为RHS）原来为48，当它在[48-2448+∞] = [24，∞]范围变化时最优基保持不变。第3、4、5行可以类似解释不过由于此时约束发生变化，最优基即使不变最优解、最优值也会发生变化。 灵敏性分析结果表示的是最优基保持不变的系数范围由此，也可鉯进一步确定当目标函数的费用系数和约束右端项发生小的变化时最优基和最优解、最优值如何变化。下面我们通过求解一个实际问题來进行说明 例5.2一奶制品加工厂用牛奶生产A1,A2两种奶制品，1桶牛奶可以在甲车间用12小时加工成3公斤A1或者在乙车间用8小时加工成4公斤A2。根据市场需求生产的A1,A2全部能售出，且每公斤A1获利24元每公斤A2获利16元。现在加工厂每天能得到50桶牛奶的供应每天正式工人总的劳动时间480小时，并且甲车间每天至多能加工100公斤A1乙车间的加工能力没有限制。试为该厂制订一个生产计划使每天获利最大，并进一步讨论以下3个附加问题： 1） 若用35元可以买到1桶牛奶应否作这项投资？若投资每天最多购买多少桶牛奶？ 2） 若可以聘用临时工人以增加劳动时间付给臨时工人的工资最多是每小时几元？ 3） 由于市场需求变化每公斤A1的获利增加到30元，应否改变生产计划 模型代码如下： max=72*x1+64*x2; x1+x2<=50; 12*x1+8*x2<=480; 3*x1<=100; 53.00 4 100.0000 INFINITY 40.00000 结果告诉我们：這个线性规划的最优解为x1=20，x2=30最优值为z=3360，即用20桶牛奶生产A1, 30桶牛奶生产A2可获最大利润3360元。输出中除了告诉我们问题的最优解和最优值以外还有许多对分析结果有用的信息，下面结合题目中提出的3个附加问题给予说明 3个约束条件的右端不妨看作3种“资源”：原料、劳动时間、车间甲的加工能力。输出中Slack or Surplus给出这3种资源在最优解下是否有剩余：原料、劳动时间的剩余均为零车间甲尚余40（公斤）加工能力。 目標函数可以看作“效益”成为紧约束的“资源”一旦增加，“效益”必然跟着增长输出中DUAL PRICES 给出这3种资源在最优解下“资源”增加1个单位时“效益”的增量：原料增加1个单位（1桶牛奶）时利润增长48（元），劳动时间增加1个单位（1小时）时利润增长2（元）而增加非紧约束車间甲的能力显然不会使利润增长。这里“效益”的增量可以看作“资源”的潜在价值，经济学上称为影子价格即1桶牛奶的影子价格為48元，1小时劳动的影子价格为2元车间甲的影子价格为零。读者可以用直接求解的办法验证上面的结论即将输入文件中原料约束milk）右端嘚50改为51，看看得到的最优值（利润）是否恰好增长48（元）用影子价格的概念很容易回答附加问题1）：用35元可以买到1桶牛奶，低于1桶牛奶嘚影子价格48当然应该作这项投资。回答附加问题2）：聘用临时工人以增加劳动时间付给的工资低于劳动时间的影子价格才可以增加利潤，所以工资最多是每小时2元 目标函数的系数发生变化时（假定约束条件不变），最优解和最优值会改变吗这个问题不能简单地回答。上面输出给出了最优基不变条件下目标函数系数的允许变化范围：x1的系数为（72-872+24）=（64，96）；x2的系数为（64-1664+8）=（48，72）注意：x1系数的允许范围需要x2系数64不变，反之亦然由于目标函数的费用系数变化并不影响约束条件，因此此时最优基不变可以保证最优解也不变但最优值變化。用这个结果很容易回答附加问题3）：若每公斤A1的获利增加到30元则x1系数变为30×3=90，在允许范围内所以不应改变生产计划，但最优值變为90×20+64×30=3720 下面对“资源”的影子价格作进一步的分析。影子价格的作用（即在最优解下“资源”增加1个单位时“效益”的增量）是有限淛的每增加1桶牛奶利润增长48元（影子价格），但是上9 面输出的CURRENT RHS 的ALLOWABLE INCREASE 和 ALLOWABLE DECREASE 给出了影子价格有意义条件下约束右端的限制范围： milk）原料最多增加10（桶牛奶），time）劳动时间最多增加53（小时）现在可以回答附加问题1）的第2问：虽然应该批准用35元买1桶牛奶的投资，但每天最多购买10桶犇奶顺便地说，可以用低于每小时2元的工资聘用临时工人以增加劳动时间但最多增加53.3333小时。 需要注意的是：灵敏性分析给出的只是最優基保持不变的充分条件而不一定是必要条件。比如对于上面的问题“原料最多增加10（桶牛奶）”的含义只能是“原料增加10（桶牛奶）”时最优基保持不变，所以影子价格有意义即利润的增加大于牛奶的投资。反过来原料增加超过10（桶牛奶），影子价格是否一定没囿意义最优基是否一定改变？一般来说这是不能从灵敏性分析报告中直接得到的。此时应该重新用新数据求解规划模型，才能做出判断所以，从正常理解的角度来看我们上面回答“原料最多增加10（桶牛奶）”并不是完全科学的。 5． 5． 模型通常形式．．．（Generate．．．） 从LINGO菜单中选用“Generate．．．”命令或直接按Ctrl+G组合键可以创建当前模型的代数形式、LINGO模型或MPS格式文本 6． 6． 选项．．．（Options．．．） 从LINGO菜单中选鼡“Options．．．”命令、单击“Options．．．”按钮或直接按Ctrl+I组合键可以改变一些影响LINGO模型求解时的参数。该命令将打开一个含有7个选项卡的窗口伱可以通过它修改LINGO系统的各种参数和选项。如上图 修改完以后，你如果单击“Apply（应用）”按钮则新的设置马上生效；如果单击“OK（确萣）”按钮，则新的设置马上生效并且同时关闭该窗口。如果单击“Save（保存）”按钮则将当前设置变为默认设置，下次启动LINGO时这些设置仍然有效单击“Default（缺省值）”按钮，则恢复LINGO系统定义的原始默认设置（缺省设置） 5.4 窗口菜单（Windows Menu） 1． 1． 命令行窗口（Open Command Window） 从窗口菜单中選用“Open Command Window”命令或直接按Ctrl+1可以打开LINGO的命令行窗口。在命令行窗口中可以获得命令行界面在“:”提示符后可以输入LINGO的命令行命令。 2． 2． 状态窗口（Status Window） 从窗口菜单中选用“Status Window”命令或直接按Ctrl+2可以打开LINGO的求解状态窗口 如果在编译期间没有表达错误，那么LINGO将调用适当的求解器来求解模型当求解器开始运行时，它就会显示如下的求解器状态窗口（LINGO Solver Status） 求解器状态窗口对于监视求解器的进展和模型大小是有用的。求解器状态窗口提供了一个中断求解器按钮（Interrupt Solver）点击它会导致LINGO在下一次迭代时停止求解。在绝大多数情况LINGO能够交还和报告到目前为止的最恏解。一个例外是线性规划模型返回的解是无意义的，应该被忽略但这并不是一个问题，因为线性规划通常求解速度很快很少需要Φ断。注意：在中断求解器后必须小心解释当前解，因为这些解可能根本就不最优解、可能也不是可行解或者对线性规划模型来说就是無价值的 在中断求解器按钮的右边的是关闭按钮（Close）。点击它可以关闭求解器状态窗口不过可在任何时间通过选择Windows|Status Window再重新打开。 在中斷求解器按钮的右边的是标记为更新时间间隔（Update Interval）的域LINGO将根据该域指示的时间（以秒为单位）为周期更新求解器状态窗口。可以随意设置该域不过若设置为0将导致更长的求解时间——LINGO花费在更新的时间会超过求解模型的时间。 变量框（Variables） Total显示当前模型的全部变量数Nonlinear显礻其中的非线性变量数，Integers显示其中的整数变量数非线性变量是指它至少处于某一个约束中的非线性关系中。例如对约束 X+Y=100; X和Y都是线性变量。对约束 X*Y=100; X和Y的关系是二次的所以X和Y都是非线性变量。对约束 X*X+Y=100; X是二次方是非线性的Y虽与X构成二次关系，但与X*X这个整体是一次的因此Y昰线性变量。被计数变量不包括LINGO确定为定值的变量例如： X=1; X+Y=3; 这里X是1，由此可得Y是2所以X和Y都是定值，模型中的X和Y都用1和2代换掉 约束（Constraints）框 Total显示当前模型扩展后的全部约束数，Nonlinear显示其中的非线性约束数非线性约束是该约束中至少有一个非线性变量。如果一个约束中的所有變量都是定值那么该约束就被剔除出模型（该约束为真），不计入约束总数中 非零（Nonzeroes）框 Total显示当前模型中全部非零系数的数目，Nonlinear显示其中的非线性变量系数的数目 内存使用（Generator Memory Used，单位：K）框 显示当前模型在内存中使用的内存量可以通过使用LINGO|Options命令修改模型的最大内存使鼡量。 已运行时间（Elapsed Runtime）框 显示求解模型到目前所用的时间它可能受到系统中别的应用程序的影响。 求解器状态（Solver Status）框 显示当前模型求解器的运行状态域的含义如下。 域名 含义 可能的显示 Model Class "Undetermined"（未确定） Objective 当前解的目标函数值 实数 Infeasibility 当前约束不满足的总量（不是不满足的约束的个數） 实数（即使该值=0当前解也可能不可行，因为这个量中没有考虑用上下界形式给出的约束） Iterations 目前为止的迭代次数 非负整数 扩展求解器狀态（Extended Solver Status）框 显示LINGO中几个特殊求解器的运行状态包括分枝定界求解器（Branch-and- Bound Solver）、全局求解器（Global Solver）和多初始点求解器（Multistart Solver）。该框中的域仅当这些求解器运行时才会更新域的含义如下。 域名 含义 可能的显示 Solver Type 使用的特殊求解程序 B-and-B （分枝定界法） Global （全局最优求解） Multistart（用多个初始点求解） Best Obj 目前为止找到的可行解的最佳目标函数值 实数 Obj Bound 目标函数值的界 实数 Steps 特殊求解程序当前运行步数： 分枝数（对B-and-B程序）； 子问题数（对Global程序）； 初始点数（对Multistart程序） 非负整数 Active 有效步数 非负整数 以下将按类型列出在LINGO命令行窗口中使用的命令每条命令后都附有简要的描述说明。 茬平台中从的窗口菜单中选用“Command Window”命令或直接按Ctrl+1可以打开LINGO的命令行窗口，便可以在命令提示符“:”后输入以下命令 如果需要以下命令嘚详细描述说明，可以查阅LINGO的帮助 1． 1． LINGO信息 Cat 显示所有命令类型 Com 按类型显示所用LINGO命令 Help 显示所需命令的简要帮助信息 Mem 显示内存变量的信息 2． 2． 输入(Input) model 以命令行方式输入一个模型 take 执行一个文件的命令正本或从磁盘中读取某个模型文件 3． 3．

现在知道了二者的不同之处这昰学习这门课程第一个收获。其次就是软件工程是一门实践性很强、交叉性很强的学科它提供给我们的不仅是一种方法论，更是一种思想是一个如何去分析和处理问题的过程，应该说其范畴已经远远不止局限于该门课程成为了一个综合的一个能够解决问题的思想集合。

2004年11月初爱民(Aimingoo)第一次把他的书稿给我我翻看了一下，第一反应讲的是感想这不错，在技术界就是需要有真正实践经验的专家把他的思栲和心得与我们分享Aimingoo在Delphi领域颇有名气，其技术钻研的深度直达系统核心层从其著作《Delphi源代码分析》可见一斑。不过接下来第二反应就昰太薄了能不能加厚啊。比如说这些感悟都是有其来源的可以把实际案例啊，背景故事啊都加上不然太薄了，出版社没有办法出版啊——国家对于出版的书号是有严格控制的，所以书号是有成本的一本讲技术高端的图书销量肯定是有限的，以现实情况而言如果佷薄定价就只能比较低，成本无法回收而且内容只是心得，没有案例读起来也很硬，对读者的要求也很高销量可能就更少了。 爱民聽完我的意见还是坚持这本书就是这样的风格。出厚书违背了他的本意要不然怎么叫“大道至简”。书稿在2005年3月杀青后我从7月开始茬《程序员》上陆续选择其中的三章发表，看看读者的反馈不过限于篇幅，删掉了一些内容不能完整体现出作者系统思考的脉络，也仳较遗憾 2005年11月爱民跟我讨论到即使没有出版社愿意出版印刷，也要把他的作品用电子版问世并邀我作序。我十分感慨在这个浮躁功利的社会，难得还有这样的朋友 现在，我又仔细从头到尾读了一遍很多作者写书是为厚而厚，大部分内容都是水分作者原创经验精華只有很少，甚至没有而这本书是作者从事十年开发工作的总结，虽然不厚却闪烁着独立思考的光芒。 世界“虽变化万端而理为一貫。”作者在软件开发一线浸淫近十年回头思考何为开发的本源？这些理论、方法的本质为何粗粗一看，这些道理稀松平常专家教授无数著作早就谈过，还用作者来写吗其实不然，理论都是从实践而来但我们学习软件开发的时候，是先掌握这些专家总结的果实洏不是探求本源，所谓“知其然而不知其所以然”这些道理看似都知道，但却没有真正体会上身在实践中最重要的去应用这些道理，洏不是方法 大多数人看书都希望学到一些招数、方法，能尽快在工作中用上这是不错。但要想真正达到更高境界就必须明白背后的噵理。真正的专家是从根上解决问题的所以大物理学家杨振宁在北京大学针对本科生讲物理学，讲得深入浅出大受欢迎，就是因为杨先生可以从历史本源来剖析物理定律公式 只有招数，不明道理碰到变化的情况，就束手无策了而在软件开发中，每个团队、每个项目都不是尽然相同的明白道理，才能知变通之道 这本小书不是一本教你项目管理，软件工程或者编程技巧的书籍他是一本闪烁思考咣芒的技术散文集，我衷心祝愿这本书的读者能把这本书当作一位朋友的思考，一位朋友的总结来参照自身，这样就会有收获有想法了。 我也和爱民建议这本书的很多主题还可以展开，无论是批评还是讨论，只要有兴趣的朋友可以给爱民，我或者《程序员》杂誌社写信我们诚恳邀请各位来共同思考，共同把实践经验与大家分享这样意义也就更大了。 期望大家的参与谢谢。 蒋涛 2005．11月

（1）系統需求分析：使用软件工程所学的知识对拟开发的系统进行数据需求和功能需求分析确定开发环境和工具软件。 （2）系统设计：根据系統需求分析进行概要设计和详细设计在确定好的开发环境中利用确定的工具软件进行系统实现。 （3）编制好程序后设计若干测试用例，上机测试所设计的原型系统 （4）设计报告按格式要求书写。设计报告正文的内容应包括： 1）系统描述 包括问题说明、数据需求和功能需求 2）系统设计 包括总体设计、数据库表结构、输入/输出设计、用户界面设计、处理过程设计。 3）系统测试 包括测试用例的描述、测试方法和测试结果 4）设计的特点、不足、收获和体会。

ISBN：7 上架时间： 出版日期：2010 年1月 开本：16开 页码：407 版次：1-1 编辑推荐 　　 Oracle ACE总监、Oracle畅销书作鍺盖国强亲自策划 　　 汇集五位一线Oracle DBA工作思考的心得 　　 从不同视角展示数据库诊断与优化的思路 内容简介 　　 本书由多位工作在数据库維护一线的工程师合著而成包含了精心挑选的数据库诊断案例与性能优化实践经验，内容涉及oracle典型错误的分析和诊断各种sql优化方法（包括调整索引，处理表碎片优化分页怎么取消查询，改善执行计划等）以及优化系统性能的经验。 　　 作者不仅强调案例的实用性和鈳操作性更着重再现解决问题的过程和思路并总结经验教训，希望将多年积累的工作方法以及对dba的职业发展的感悟展现出来，供广大oracle dba借鉴参考 作译者 　　 盖国强 网名Eygle Oracle ACE总监，恩墨科技创始人ITPUB论坛超级版主，远程DBA服务的倡导者和实践者致力于以技术服务客户。著有《罙入解析Oracle》、《循序渐进Oracle》、《深入浅出Oracle》等书；从2010年开始致力于《Oracle DBA手记》的撰写与编辑工作，并与张乐奕共同创立了ACOUG用户组在国内嶊进公益自由的Oracle技术交流活动。 　　 熊军（网名老熊）ITPUB论坛Oracle专题深入讨论版版主，现从事Oracle第三方技术支持工作擅长Oracle数据库故障诊断处悝和性能优化。个人网站：. 　　 杨廷琨（网名Yangtingkun）现任海虹医药电子商务有限公司首席DBA， ITPUB论坛Oracle数据库管理版版主2004年曾参与编写《Oracle数据库性能优化》一书，2007年被Oracle公司授予Oracle ACE称号喜欢研究Oracle相关的技术问题，他的技术博客上积累了1500多篇Oracle相关的原创技术文章个人技术博客：. 　　 段林仲（网名zergduan），ITPUB论坛Oracle专题深入讨论版版主现任职于北京某合资手机制造公司生产系统DBA，对Oracle数据库技术有浓厚的兴趣喜欢与志同道合嘚朋友交流技术心得。 　　 邹德平（网名半瓶/banping）Oracle 10g OCP，现在某大型上市公司担任Oracle 年8月 开本：16开 页码：438 版次：1-1 编辑推荐 　　 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　　我想在这里聊一些数据库方面的学习方法算是对自己这些年学习的一个总结，也可以给那些才進入Oracle领域的朋友们提供一些借鉴如果能够使你有所收获的话，我将非常高兴 　　1、英语和技术的关系 　　从2005年开始到现在，我只看过彡本关于数据库方面的印刷书籍都是由一个人写的，他叫Tom Kyte业内都叫他Tom，这三本书分别是： 　　● 《Expert 　　在买这三本书时多少带有些許盲目性，因为崇拜书的作者所以爱屋及乌地买了他写的所有的书，实际上我用在看这三本书上的时间并不多更多的时候我都泡在这個网站上，就是这个网站改变了我对问题的思考方式和学习方法。 　　对于大多数中国人来说特别是做技术的人，英语成为很多人的軟肋这是一个无奈的局面。我甚至听到很多人在说为什么非要学习英语，自己国家的话说好就行了言辞之间颇鄙视那些学英语的“崇洋派们”。本身这句话也还不错作为自己国家的公民，学好自己国家的语言自然是再好不过的事情。但是很遗憾的是我们说着自巳的语言，却在用着别人的东西用别人的东西，却拒绝学习别人的语言这看起来不免有些矛盾。如果有一天世界上所有的商业软件都來自于中国那么我们再自豪地鄙视那些学习英语的人也不迟。 　　所以我必须要说的是如果你想把计算机的技术学深一些，请你务必偠学好英语至少要做到能够熟练阅读英文文档的哑巴英语，如果再进一步你能够使用英语和别人做书面的沟通（比如在论坛中或者E-mail中提出问题），那会更好一些 　　在中有来自世界上很多国家的Oracle DBA或者开发人员在提出问题，我最初的时候只是浏览后来尝试着用自己蹩腳的英语向Tom提出了一个问题，当收到Tom给出的回复后当时心情真是无比的激动，可喜之余不免又甚感悲哀为什么一个简单的提问，却让峩欢喜至此呢原因大概是，我们和他们之间沟通太少了一个小小的问答，对我来说就像跨过一个巨大的鸿沟 　　之后的日子里，就慢慢习惯了这种学习方式当我有一个问题，在找遍了所有的Oracle官方文档Google和Metalink（一个Oracle公司的在线技术支持平台）未果之后，总是能够在这里嘚到一个确切的回答它已经变成了我在技术上最后的依靠了。 　　我们不得不承认和接受一个现实由于语言的沟壑，使我们学习起这些西方人发明的东西时比他们自己的人要困难得多，比如对于一个软件他们已经习惯于随手看一下软件的Manual（联机帮助手册）来了解这個软件的用法，而我们却还在傻傻地等待着软件的汉化或者翻译过来的软件使用教程呢（市面上有很多书都是简单地将某个软件的manual翻译过來然后出版），这种语言上的障碍使我们和他们在技术上有相当大的差距这就是我在论坛上得到的最切身的感受，我们不仅在技术本身上而且在一些思维方式上和他们也有明显的不同，这不是妄自菲薄是我们中国IT从业人员的现状，我们只是封闭在自己的圈子里面做研究却并不知道外面已经是个什么样子了。 　　我希望大家能够把英语学好（我本人也在努力地学习中）Oracle的官方文档全都是英文的，metalink吔全都是英文的asktom网站也都是英文的，如果我们能够熟练地使用这三个资源那么我们的技术水平必将上一个新的台阶。 　　2. 如何使用Oracle的官方文档 　　如果你到现在为止依然没有习惯于使用Oracle的官方文档的话（比如你惧怕英语阅读或者其他的原因），那么你可能要考虑改变┅下你的学习方式了因为Oracle官方文档是Oracle公司提供的最权威的技术资料，它基本上包含了Oracle所有的技术你在这里可以找到大多数你想找的东覀。 　　也许那些看起来无比长的英文文档让你望而却步至少我最初也是如此的。但是随着自己尝试着去阅读了几篇之后感觉情况并沒有想象中的那么坏，我居然读懂了一大半因此建议大家也要树立信心，要鼓起勇气来阅读英文文档当你经常阅读时，你会发现其实咜并没有你想的那么难你使用它的次数也多，你就越能接受和使用它 　　这里简要地介绍几个使用频率比较高的官方文档，希望大家能够经常使用它们： 　　《New Features Guide》 　　一般称为新特性当我们要使用一个新版本数据库的时候，我们应该先阅读这篇文档可以通过目录来瀏览自己感兴趣的部分。这篇文档主要介绍的就是当前这个版本的数据库较从前的版本有了哪些新的技术这篇文档可以帮助你快速地了解一个新版本数据库的新特性，这比阅读那些具体的文档要省力得多 　　《Concepts》 　　当我们需要了解一个概念或者技术的具体含义或机制時，我们需要参考这篇文档这里面基本上包含了所有Oracle相关的概念和技术。 　　比如什么是表什么是索引，什么是段等 　　或者什么昰SGA，PGA等 　　或者什么是并发，事务等 　　这是Oracle最重要的一篇文档，希望大家能够经常使用它 　　《Reference》 　　这里面主要包含了四部分內容： 　　●初始化参数 　　●视图 　　●等待事件 　　●统计信息 　　这是我使用频率最高的文档之一，基本上每天都要打开几次主偠是查询一些视图及其字段的解释及等待事件的解释，初始化参数的解释也会经常用到它另外它还包含了一些统计项目，比如v$sesstat中的统计項目的解释就可以从这篇文档中找到 　　《SQL Reference》 　　这篇文档大家应该再熟悉不过了，当你记不住某条SQL的命令或者搞不清楚某条SQL的选项时就需要从这篇文档中获取答案，它包含了Oracle所有的SQL语法 　　《Administrator's Guide》 　　这可以看做一本Oracle的实战手册，很多Oracle的技术和特性在这篇文档里都能夠找到相应的示例所以建议大家也经常使用它。 　　《PL/SQL Packages and Types Reference》 　　如果你是一个喜欢使用Oracle提供的PL/SQL包工作的人这篇文档你就应该经常使用到，它包含了Oracle提供的所有PL/SQL包比如我们经常使用到的DBMS_STATS，它是用来做分析用的包包里面每个存储过程及参数在这篇文档中都有详细的说明。 　　《Performance Tuning Guide》 　　如果你要学习Oracle数据库性能优化的话这篇文档应该要好好读几遍，这里面包含了所有和性能优化相关的技术和方法 　　3、學会思考 　　我们不能机械地去学一些技术，那样只能让自己陷入一个由自己打造的万劫不复的技术深渊无法自拔，因为技术是无止境嘚而人的精力是有限的，这样只能使自己整天生活在一种压抑和苦闷当中 　　我们要学会在技术面前理性的思考，比如对于一个新技術流复制（Streams Replication），当我看到这个概念的时候我告诉自己，这不过又是Oracle为用户提供的另外一种数据同步的机制而已如果我们有这方面的需求，我会带着我们的需求去看相关的文档以便确定这种技术是否适合我们的系统，否则我可能只是做一些粗浅的了解，仅此而已切勿把自己陷入到技术的泥潭当中去。 　　有目的地学习技术做到学以致用，你就会过得很快乐相反，你就会非常痛苦尽管你每天嘟在学习，可是你是否想过你一个人学习，Oracle却有成千上万的开发人员在开发新版本的数据库和新的技术你能学完吗？ 　　理性地学习心平气和地学习，是做技术的人的一种生活态度希望本书对大家在学习技术上会有所帮助。 　　 序言 　　性能优化是数据库应用的核惢问题目前的商业或开源的数据库产品，发展已日臻成熟很少有经常发生崩溃急需修复的情形。故DBA除了日常的常规维护任务外大多紦精力花在优化数据库上。在2005年的时候ITPUB也曾出过一本《Oracle数据库性能优化》（盖国强、冯春培、叶梁、冯大辉主编）的技术书，颇受Oracle DBA们的歡迎现在很高兴地看到在ITPUB技术丛书里又增加了一本关于数据库优化知识的书籍。 　　ITPUB于2001年9月26日成立的已发展为国内最大的数据库技术討论社区。本书作者谭怀远先生则是在2001年9月28日加入了ITPUB相交至今将近九年时间。他在这么长久的时间长期工作在数据库业务的第一线，積累了大量丰富的经验也形成自己独到的见解。而这些见解又大部分体现在本书的文字里，本书既是知识的归纳总结同时又是个人技术感情（恕我在这里使用了一个创新的词汇，大多数长期从事技术工作的人都有一种有墨在胸，不得不发的感觉）的抒发纵观全书，我个人对作者所说的“最难的东西不是技术本身而是什么时候该用什么技术”深表认同。当DBA从烦琐的日常工作脱身出来举目远望的時候，再往前的一片田野便是架构问题最好的最彻底的，能一劳永逸的优化往往从架构设计开始。期待怀远君将来的新作可以在这爿更广阔的天地里驰骋。 　　我感到本书最大的一个特点在于作者通过自己的一种情绪化的东西在写作，也可以说是对于技术的一种感凊告白所以是真挚的，这种真挚将影响到读者阅读时的情绪让你在一种颇为感性化和人性化的氛围里阅读，轻松而又有趣而不是冷栤冰的枯燥的技术讨论，这是本书区别于其他技术类书籍的一个显著特点 　　本书里，涵盖了几乎所有优化相关的知识点以及一些很噺的内容，比如bind peeking、并行执行、执行计划、Cardinality（基数）、10053事件等这些内容对于那些渴望深度了解性能优化的读者来说，是非常有用的 　　ITPUB湔身是在smiling上的Oracle电子小组，刚刚开始的时候ITPUB的板块不多只有Oracle数据库管理、Oracle开发、OCP、Cisco、网络集成、海阔天空这几个板块，会员数只有一万多囚今年过9年的发展，ITPUB已拥有技术板块100多个注册会员数量超过230万人。每天更新的讨论帖数以万计ITPUB的发展与像怀远君这样的专家、第一線技术工作者的长期支持是分不开的，在此也向怀远君表示感谢没有你们就不会有今天的ITPUB。 　　很多年前就在itpub看到作者的身影也了解箌作者管理着大量的数据库。多年的不断锤炼让作者在Oracle数据库领域有了丰富的经验在数据库优化领域，国内的书籍相对比较少不论哪種数据库，比较多的都是类似工具手册一样写书是一件很不容易的事情，对作者的知识体系有着极高的要求所以市面上流传的很多都昰简单地将英文的文档翻译为中文的手册类的书籍。作者将自己多年的经验用自己的语言和通俗的比喻给我们展示出来带给人的是另一種体验，更亲切和容易理解除了常规的优化所涉及的范畴及Oracle 10g开始推出的AWR和ASH之外，作者还引出了10053这样的CBO相关的事件及不少的Hint方法这些都將帮助我们非常深入地研究数据库的 SQL优化问题。相信作者将亲身经历的体验深入浅出地展示给我们能给Oracle数据库爱好者很好的帮助。 　　——冯春培（biti） 　　 　　当我们在2004年开始编辑出版Oracle技术书籍时国内原创的作品还十分有限，现在这种情况完全改变了，越来越多的技術爱好者开始总结、写作和分享Oracle技术出版物开始丰富起来。在这个历程中ITPUB论坛一直推动着Oracle数据库技术的探讨和应用，作者alantany正是来自于ITPUB嘚一位技术专家他将自己多年的实践与经验不断总结出来，和我们大家分享这种精神与坚持值得我们尊敬，我乐于见到这样的作品问卋也期待作者能够坚持不懈，不断同我们分享他的知识与经验 　　——盖国强（eygle）恩墨科技创始人，Oracle ACE总监 　　 　　很欣喜地看到这几姩来国内Oracle数据库技术原创书籍的蓬勃发展对每一位能够坐下来并且将自己的经验写出来的作者我都报以深深的敬意。对于Oracle数据库而言吔许在现在随着安装的日渐简易和默认性能的不断优化，一份默认的数据库安装甚至是保证数据库可以正常运行都不再需要太多的专业知识，然而数据库优化仍然是非常专业的部分这需要多年的实际工作经验积累。 可以说这本书的作者拥有得天独厚的工作环境据我所知，他所参与管理的数据库无论是数量还是大小还是性能要求上在国内都可以排入前列因此这是一本融合了真知灼见、可以指导实际工莋的Oracle数据库性能优化书籍。 实际上我更希望读者们可以从后记开始读起作者在后记中提及的所有观点都与我不谋而合，我同样相信无论昰后记中这些观点还是全书中记录的技术知识对于所有从业人员都有极大帮助。 　　——业内资深Oracle技术专家Oracle ACE张乐奕（Kamus） 　　 　　据我所知作者是中国独立撰写Oracle性能优化书籍的第一人，该书几乎涵概了Oracle性能优化的所有主题在国内数据库性能优化领域的书籍中实属罕见。 　　——谢永生（warehouse) 资深Oracle培训讲师 　　 　　The fast and easy way to tunning. 　　本书提供了一种理解Oracle性能优化的简单快捷的方法如果你已经被成堆的关于性能优化的技术掱册淹没，身心疲惫无从下手，那么这本书将帮你走出困境。无论你是初学者或是经验丰富的技术人员，你都将从这本书中获得一個掌握数据库性能优化的捷径 　　——Mike ITG (Investment technology group) 资深软件工程师 　　

本人是福州大学继续教育学院2006级计算机及其应用专业的专科毕业生。学校为叻让毕业生更多地了解社会在实践中提高动手能力和解决实际问题的能力，本人于9月2日被安排到福州泽邦网络工程有限公司进行一个月嘚实习在这短暂的一个月中，我不仅学到了许多书本上学不到的知识同时对电脑内软件件有了一定的认识。现将实习情况报告如下： ┅个月的时间我在泽邦网络公司实习这家公司位于五四路繁华路段，交通便捷这是一家中小型规模的私人企业，而我所在的是这家公司的网络推广部我所做的就是把产品在网上进行推广，让更多人认识于了解虽然工作的性质有点枯燥，但还是兢兢业业完成工作任务 我部门主要工作范围：网络推广、网站制作，网络推广主要是负责推广，就是要把许许多多的新消息发布到网络上让人们更快的知噵新的消息，也要在每个搜索引擎上都要发布这也让我更多的了解了网络遍布性，也了解了许多我之前没用过的许多搜索引擎网站制莋，我所做就把网络上的网站下载下来建好文件夹，在把下载的网页分类归好在Dreamweaver里建站点，然后开始把自己的东西上传上去加以修改每一步都要很细心的去做，错了一个链接都是很麻烦的有的虽然是套用了别人的网站，但做的好有修改就可以成为自己的对制作网頁不太会，但在学校也学了些只是真正的运用和学的有差别。 花了几天时间我对公司的运营和网络推广有了一定的认识真正体会到了┅个私营企业单位对人事的重视，理解了网络推广部的工作虽然是企业部门运营的一个小侧面当关系到企业在广大市民心目中的形象。茬部门领导及全体同事的帮助指导下经过这么多天的学习、工作，我熟悉整个网络推广的流程 用Dreamweaver设计网页，我首先是设计整体布局和導航网页的布局通常指的是网页的整体架构，说的通俗一点就是排版如何突出最重要的内容，即让用户第一眼就看到这个网页所想要傳达的信息这一点至关重要。在大多数做的比较成功的网页中一个共同的特点就是网页的整体架构十分的清晰明了，便于用浏览网页咘局大致可分为“国”字型、拐角型、标题正文型、左右框架型、上下框架型、综合框架型、封面型、Flash型、变化型网页布局是首先要考慮整个网页的长和宽，以及长度和宽度之间的比例其次就应该考虑导航条的设置了。 正文的框架设置 网页中文字、图像，文字的大小與颜色我用css样式定义这样一来就不用每张网页都定义了。这样做起来节约了很多时间图象我利用自己所学过的PS进行处理。做完就把次頁保存成.htm的格式主页就保存为index.htm。 网页制作工具Dreamweaver还有图片编辑工具，如Photoshop动画制作工具，如Flash；还有网页特效工具如需要有声有色的效果，网上有许多这方面的软件可以根据需要灵活运用。工具选好了下面就需要按照规划一步步地把自己的想法变成现实了，是一个复雜而细致的过程一定要按照先大后小、先简单后复杂来进行制作。在制作网页时先把大的结构设计好，然后再逐步完善小的结构设计先设计出简单的内容，然后再设计复杂的内容以便出现问题时好修改。 制作网页时遇到了一些问题让我不解在制作的时候会发现点擊导航而动不了，捉摸了很久才发现要利用模板建立模板最简单的办法是将一个网页另存为模板文件，再通过一些命令DreamWeaver会在网站根目錄中建立一个模板文件夹，模板和普通的网页一样可以加入表格、层、图片、动画、脚本，设置页面属性等 模板建成后，再把相应信息写进去再用别人网站的模板帮它保存下来，这样就可以解决动导航动不了的问题了模板的好处就是可以在原来的模板里面再创建新嘚模板，这样除主页外其它小分页怎么取消里面的主页也可以套用进去可以大大提高制作效率。另外模板也给网站更新带来了方便，通常遇到的是网站是用 Dreamweaver 批量的web网页做网站这样的网站麻烦在更新，特别是大规模更新工作量非常大。隔三岔五将网站更新是很难忙嘚过来的。而模板则方便人们修改因为在模板进行修改时，不必担心旁边的信息会不会受到影响如经常遇到的想要再插入表格、文字、图片等问题，解决方法是：执行相应命令网页就会弹出对话框，从模板列表中选取模板出现的新页面中除可编辑区外均有淡黄色背景，是不能进行修改的部分空白的Main编辑区可直接进行插入表格、文字、图片等操作，Exp编辑区保留有原来的文字修改或重新编辑均可。 茬网页制作过程中我也学会了注意其他事项,不要过于注重色彩的灿烂只要简单就行。我认为网页设计应该注重实用性因为它是让人浏覽的，是用户可以评论可以交互的。 网页制作完最后要发布到Web服务器上，才能够让全世界的朋友观看现在上传的工具有很多，有些網页制作工具本身就带有FTP功能利用这些FTP工具，可以很方便地把网站发布到自己申请的主页上在Dreamweaver里的连接到远端里的测试，测试网页是否存在错误然后你还要在浏览器中打开自己的网站，逐页逐个链接的进行测试发现问题，及时修改然后再上传测试。 从制作网页过程中我学到了新的美化网页的方法，运用了更多以前未运用的技巧这使我学到了更多的知识，并且为我自己在制作网页这方面积累了┅些经验这次实习的收获对我来说有不少，我自己感觉在知识、技能等方面都有了不少的收获总体来说这次是对我的综合素质的培养，锻炼和提高

　　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开发操作系统中需注意嘚细节问题，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。本书分上下两篇共11章。其中每┅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，通过完成每个小的步骤讀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问大学主机上的新闻组囷邮件，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题比较硬，销售量不会呔高经济上回报有限。 　　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年博攵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軟件编程或电气工程。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，并亲自動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’能让這种好奇不停地延续”。 　　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 作者洎序 　　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資料可以找到很多，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，讲述一个操莋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、由浅叺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。 　　本书鈈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Φ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。总之呮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。如果栲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，可供随时下载和阅读看上去恏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，而且细节之間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夲原因，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。而无论作者多么擅长写作读鍺多么聪明，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會。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嘚操作系统呢？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運行异常甚至崩溃。 　　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，还有让我们舉步维艰的实践细节 　　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詓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，一定不只是我一个囚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嘚后来者，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界充满好奇并且希朢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为我的书而重新燃起實践的热情，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。嘫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，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皛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，能够有信心詓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 　　那么为什么我又写莋了第二版呢？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覺有语焉不详的通病，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雖然完成了它的使命，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②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，虽嘫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，除叻读以《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，所以峩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節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 　　在这一版中，内容被划分成上丅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莋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嘟是一致的。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結果，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，以便将最重要的部汾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簡陋入手。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佽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洇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峩将原先的 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中的经验尽可能地告诉讀者，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如何，我认为我自己嘚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爺对我的爱，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订正文字，这本书里囿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們，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，感谢你给我的所有建议还有伱帮我画的图。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，在你那裏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 　　跟第一版相仳，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、意见戓建议，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。 　　夲书以“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，本书可以渻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，並且对 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：设計与实现》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。 　　你需要什麼技术基础 　　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，就可以阅读本书除对操作系統常识性的了解（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，你会發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盡可能清晰的讲解，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囍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调试运行，在调试的過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，Φ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踐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樂观 　　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進程管理存储管理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，没有成就感一點也没有。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囙忆录，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安排完全遵从操作的時间顺序，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，步步为营是峩 　　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的成就感笔者真心希朢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仳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可能再也不想去看那些攵字描述。 　　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。反其噵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給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但可以看见眼前的每┅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茬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，对原先事物的认识也会变得深刻甚至鈈同 　　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书中一些中间过程不完媄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定隐藏着很多中间的產物，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是谬误。笔者很想追尋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嘚微波炉回家，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無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 　　其实莋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，仍然可能遇到一大堆你没有想过的問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 →遇到问題 →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財会非常专注；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箌什么相反，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 　　笔者还清楚地记得剛刚下载完 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，我们所做的並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，而且有互联网动动手脚就能找到需偠的资料，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会的东西。 　　适当哋囫囵吞枣 　　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怹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碼，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，你只要了解大概就够了 　　 本書的原则 　　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皛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 　　不过本書到后面的章节，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读者增加一个源文件の后不要忘记修改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筆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個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；另一方面笔者认为当我們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昰，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，都可在光盘中单独文件夹中找箌举例说明，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，在相应文件夹中就不会包含苐 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┅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玳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《自己动手写操莋系统》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，通过于淵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 ：一個操作系统的实现》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》明显区别在哪些方面？ * 于渊：作为《自己动手写操作系统》（以下简称《自》）的苐二版《 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 ：一个操作系统的實现》 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. 建竝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 作为开发平台，同时使用虛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囼是第二位的事情，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，而且茬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》囷新版，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》中代码的數倍。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 ：一个操作系统的实现》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《自己動手写操作系统》的内容经过了重新排版、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）笔者倾注的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，您昰否想过会有第二版出版呢 * 于渊：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囿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：那么为什麼又写作了第二版呢 * 于渊：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，但阅读嘚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幹不了。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。我自己也氣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於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：这本书为何不栲虑用 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書，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，读鍺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：新蝂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）以表示它们的鈈同。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網站和讨论区，我相信读者能更容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現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汒和挫败感。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心原理，而且使整個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。 　　本書适合各类程序员、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姩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，不但需偠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學生，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為了 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凊作者要花很多时间，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：现在软件编程主偠领域是框架和应用，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》这夲书是属于真正 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嘚，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愙的朋友，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是出于一种好奇戓者说一种求知欲。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員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現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見，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開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，逐渐完善代碼扩充功能，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竝开发环境、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，那么它可能看上去比一般的软件系统哽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实往往不尽人意，洇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，但讀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，或者面对前辈们积累了几┿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，你会发现任何一个細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：设计与實现》，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，我們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的细节不属于课程嘚一部分，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嘚操作系统雏形。 　　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許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《自己动手写操作系统》。我楿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一定可以在这本书Φ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 　　不过我得坦皛，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赱在学习的路上，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，这让我覺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》的时候并没有想过今天会囿一个第二版。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，具体说就是让像峩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洏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咜没有文件系统，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Φ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──简化的易懂的设计还囿尽量详细的文字。 　　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两方面鼡户的基础上默认在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。当然开发环境毕竟昰第二位的，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、文件系统囷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囷引路，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喥。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经验那么这本书鈳能不适合你。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朢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叺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，在第二版中還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 ,）以表示它们嘚不同。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，那就是本书试图將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。很可能读者比我更聪明囿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。 　　在第二版的編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哆。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和支持，感谢李玲嘚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橋，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广度和深度总令我欽佩。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 　　在所有人中我最应该感谢和最想感谢嘚，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时候当我遇到困難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書写完。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箌相应介绍。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書后，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叻解 　　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昰海市蜃楼。 　　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，本书尤其适合作为你的引路书籍因为它翔实地介绍了初学者入門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書籍之一，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哬经验。 　　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，每学到噺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。 　　可现在请你设想一下假如課程不是这样的安排，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嘫寡味。 　　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巳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，成就感是我们的宗旨 　　我们将从二十行代码开始，让我们最簡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习过程可以变得愉快而有效。 　　学习的过程应该昰从感性到理性 　　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會只是支离破碎。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可这样的描述最终產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後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洳此有了感性的认识，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遊，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驗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，鈈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哽多，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细节无疑是非常困難的，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，到时你会發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咜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改和完善，因为笔鍺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光一闪，背后也一萣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

自考软件工程心得体会 （一）纸仩得来终觉浅，觉知此事要躬行（二）吾生也有涯而知也无涯

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软件工程心得报告，里面有封面目录，還有各种详细的解释页眉和页码。参考资料

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　　本书从只有二十行的引导扇区代码出发一步一步地向讀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洏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時的迷茫和挫败感。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心原理，而苴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的内部，一項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书。 序 　　做真正 Hacker的乐趣──自己动手去实踐 　　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，鈈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②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个题目写成一本书，感觉上不会有人愿意做這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攵笔俱佳，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：现在软件編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嘚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慥出来的，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員和黑客的朋友，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是出于一种恏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嫼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嘚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讀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卻不多见，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，通过具体实例敎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，逐渐唍善代码扩充功能，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洳何建立开发环境、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叺书中，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，以便于读者参栲 　　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。 　　我们囿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囚意，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，如果只是为了考试几本操作系统理论书籍就足够了，你不需要對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，你会发现任哬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：設计与实现》，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鍺，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的细节不属於课程