天天看點

自制作業系統Antz day06——核心初步,引入c語言   Github位址:https://github.com/CasterWx  0. GCC前提1. 引入C語言

  Antz系統更新位址: 

https://www.cnblogs.com/LexMoon/category/1262287.html

  Linux核心源碼分析位址:

https://www.cnblogs.com/LexMoon/category/1267413.html

  Github位址: https://github.com/CasterWx

  在前幾天的任務中,我們已經簡單實作了MBR,直接操作顯示器和硬碟操作來加載其他扇區的程式,如今已經可以進入保護模式了,之前一直使用的是彙編語言,接下來要使用c語言實作核心了。

0. GCC前提

  gcc -c -o main.o  main.c

  -c的作用是編譯,彙編到目标代碼,不進行連結,也就是直接生成目标檔案。

  -o的作用是将輸出的檔案以指定檔案名來存儲,有同名檔案會直接覆寫。

  如果你不會使用GCC,請先去略作了解。

  這行指令會生成一個main.o檔案。它隻是一個目标檔案,也是待重定位檔案,重定位是指檔案裡面所用的符号還沒有安排位址,這些符号的位址要與其他目标檔案組成一個可執行檔案時再重新定位(排位址),符号是指該目标檔案中所調用的函數或使用的變量,這裡的組成就是指連結。

  main.o是可重定位檔案,ld指令可以連結,指定最終生成檔案的起始虛拟位址。

  ld main.o -Ttext 0xc0001500 -e main -o main.bin

  -Ttext指定了起始虛拟位址是0xc0001500,這個位址是核心加載需要的,-o是指定輸出檔案,-e是指定了程式起始位址。

1. 引入C語言

  核心,是一個作業系統的核心。是基于硬體的第一層軟體擴充,提供作業系統的最基本的功能,是作業系統工作的基礎,它負責管理系統的程序、記憶體、裝置驅動程式、檔案和網絡系統,決定着系統的性能和穩定性。

  現代作業系統設計中,為減少系統本身的開銷,往往将一些與硬體緊密相關的(如中斷處理程式、裝置驅動程式等)、基本的、公共的、運作頻率較高的子產品(如時鐘管理、程序排程等)以及關鍵性資料結構獨立開來,使之常駐記憶體,并對他們進行保護。通常把這一部分稱之為作業系統的核心。

  程式可以直接地被調入計算機中執行,這樣的設計說明了設計者不希望提供任何硬體抽象和作業系統的支援,它常見于早期計算機系統的設計中。最終,一些輔助性程式,例如程式加載器和調試器,被設計到機器核心當中,或者固化在隻讀存儲器裡。這些變化發生時,作業系統核心的概念就漸漸明晰起來了。

自制作業系統Antz day06——核心初步,引入c語言   Github位址:https://github.com/CasterWx  0. GCC前提1. 引入C語言

  antz_os.asm :  

1 ; antz_os
  2 
  3 
  4 BOTPAK    EQU        0x00280000        
  5 DSKCAC    EQU        0x00100000        
  6 DSKCAC0    EQU        0x00008000        
  7 
  8 
  9 CYLS    EQU        0x0ff0            
 10 LEDS    EQU        0x0ff1
 11 VMODE    EQU        0x0ff2            
 12 SCRNX    EQU        0x0ff4           
 13 SCRNY    EQU        0x0ff6      
 14 VRAM    EQU        0x0ff8          
 15 
 16         ORG        0xc200     
 17 
 18 
 19 
 20         MOV        AL,0x13            
 21         MOV        AH,0x00
 22         INT        0x10
 23         MOV        BYTE [VMODE],8   
 24         MOV        WORD [SCRNX],320
 25         MOV        WORD [SCRNY],200
 26         MOV        DWORD [VRAM],0x000a0000
 27 
 28 
 29 
 30         MOV        AH,0x02
 31         INT        0x16             ; keyboard BIOS
 32         MOV        [LEDS],AL
 33 
 34 
 35 
 36 
 37 
 38 
 39         MOV        AL,0xff
 40         OUT        0x21,AL
 41         NOP                        
 42         OUT        0xa1,AL
 43 
 44         CLI                       
 45 
 46
 47 
 48         CALL    waitkbdout
 49         MOV        AL,0xd1
 50         OUT        0x64,AL
 51         CALL    waitkbdout
 52         MOV        AL,0xdf            ; enable A20
 53         OUT        0x60,AL
 54         CALL    waitkbdout
 55 
 56 ; 保護模式轉換
 57 
 58 [INSTRSET "i486p"]            
 59 
 60         LGDT    [GDTR0]     
 61         MOV        EAX,CR0
 62         AND        EAX,0x7fffffff 
 63         OR        EAX,0x00000001  
 64         MOV        CR0,EAX
 65         JMP        pipelineflush
 66 
 67         MOV        AX,1*8            
 68         MOV        DS,AX
 69         MOV        ES,AX
 70         MOV        FS,AX
 71         MOV        GS,AX
 72         MOV        SS,AX
 73 
 74 
 75 
 76         MOV        ESI,bootpack    ; 源
 77         MOV        EDI,BOTPAK        ; 目标
 78         MOV        ECX,512*1024/4
 79         CALL    memcpy
 80 
 81
 82 
 83 
 84 
 85         MOV        ESI,0x7c00        ; 源
 86         MOV        EDI,DSKCAC        ; 目标
 87         MOV        ECX,512/4
 88         CALL    memcpy
 89 
 90 
 91 
 92         MOV        ESI,DSKCAC0+512    ; 源
 93         MOV        EDI,DSKCAC+512    ; 目标
 94         MOV        ECX,0
 95         MOV        CL,BYTE [CYLS]
 96         IMUL    ECX,512*18*2/4    
 97         SUB        ECX,512/4       
 98         CALL    memcpy
 99 
100 
101 
102 
103 
104 
105         MOV        EBX,BOTPAK
106         MOV        ECX,[EBX+16]
107         ADD        ECX,3          
108         SHR        ECX,2          
109         JZ        skip            
110         MOV        ESI,[EBX+20]    
111         ADD        ESI,EBX
112         MOV        EDI,[EBX+12]    
113         CALL    memcpy
114 skip:
115         MOV        ESP,[EBX+12]    
116         JMP        DWORD 2*8:0x0000001b
117 
118 waitkbdout:
119         IN         AL,0x64
120         AND         AL,0x02
121         JNZ        waitkbdout        
122         RET
123 
124 memcpy:
125         MOV        EAX,[ESI]
126         ADD        ESI,4
127         MOV        [EDI],EAX
128         ADD        EDI,4
129         SUB        ECX,1
130         JNZ        memcpy            
131         RET
132 
133 
134         ALIGNB    16
135 GDT0:
136         RESB    8                
137         DW        0xffff,0x0000,0x9200,0x00cf    
138         DW        0xffff,0x0000,0x9a28,0x0047    
139         DW        0
140 GDTR0:
141         DW        8*3-1
142         DD        GDT0
143 
144         ALIGNB    16
145 bootpack:      

  bootpack.c:

1 void io_hlt(void);
 2 void write_mem8(int addr,int data);
 3 
 4 void HariMain(void)
 5 {
 6     int i ;
 7     for(i=0xa0000;i<0xaffff;i++){
 8         write_mem8(i,15);
 9     }
10     for(;;){
11         io_hlt();
12     }
13 }      

  func.asm: 

1 [FORMAT "WCOFF"]            
 2 [BITS 32]                     
 3 [INSTRSET "i486p"]            
 4 
 5 [FILE "naskfunc.nas"]    
 6 
 7         GLOBAL    _io_hlt    
 8 
 9 [SECTION .text]        
10 
11 _io_hlt:    ; void io_hlt(void);
12         HLT
13         RET
14 
15 _write_mem8:
16         MOV ECX,[ESP+4]
17         MOV AL,[ESP+8]
18         MOV [ECX],AL
19         RET      

  在func.asm中聲明了bootpack.c中調用的函數,用于繪制螢幕,如果你還不了解怎麼繪制螢幕,可以看看第三天的直接操作顯示卡部分。

  生成的img打開在虛拟機之後。

  

自制作業系統Antz day06——核心初步,引入c語言   Github位址:https://github.com/CasterWx  0. GCC前提1. 引入C語言

  看到這裡你可能會發現,我們在c語言中定義的函數完成了螢幕繪制,在HariMain函數中的for循環将整個螢幕完成了繪制。write_mem8函數的兩個參數分别控制了位置和顔色,這是圖形化的一大步。

  随意修改一下參數之後,螢幕顯示就是不一樣的顔色了,至于怎麼改,可以在for循環裡面自行修改了。

自制作業系統Antz day06——核心初步,引入c語言   Github位址:https://github.com/CasterWx  0. GCC前提1. 引入C語言

  關于核心的知識便不再向之前一樣詳細概況了,推薦一本書,《Linux核心完全剖析》。

自制作業系統Antz day06——核心初步,引入c語言   Github位址:https://github.com/CasterWx  0. GCC前提1. 引入C語言

繼續閱讀