Первые вздохи ядра (head.S)

3. Первые вздохи ядра (head.S)

Ядро к сожалению опять начнется с ассемблерного кода. Но теперь его будет совсем немного.

Мы собственно зададим правильные значения сегментов для данных (ES, DS, FS, GS). Записав туда значение соответствующего дескриптора данных.

cld

cli

movl $(__KERNEL_DS),%eax

movl %ax,%ds

movl %ax,%es

movl %ax,%fs

movl %ax,%gs

Проверим, нормально ли включилась адресная линия A20 простым тестом записи. Обнулим для чистоты эксперимента регистр флагов.

xorl %eax,%eax

1: incl %eax

movl %eax,0x000000

cmpl %eax,0x100000

je 1b

pushl $0

popfl

Вызовем долгожданную функцию, уже написанную на С.

call SYMBOL_NAME(start_my_kernel)

И больше нам тут делать нечего.

inf: jmp inf

4. Поговорим на языке высокого уровня (start.c)

Вот теперь мы вернулись к тому с чего начинали рассказ. Почти вернулись, потому что printf() теперь надо делать вручную. поскольку готовых прерываний уже нет, то будем использовать прямую запись в видеопамять. Для любопытных - почти весь код этой части , с незначительными изменениями, повзаимствован из части ядра Linux, осуществляющей распаковку (/arch/i386/boot/compressed/*). Для сборки вам потребуется дополнительно определить такие макросы как inb(), outb(), inb_p(), outb_p(). Готовые определения проще всего одолжить из любой версии Linux.

Теперь, дабы не путаться со встроенными в glibc функциями, отменим их определение

#undef memcpy

Зададим несколько своих

static void puts(const char *);

static char *vidmem = (char *)0xb8000; /*адрес видеопамати*/

static int vidport; /*видеопорт*/

static int lines, cols; /*количество линий и строк на экран*/

static int curr_x,curr_y; /*текущее положение курсора */

И начнем, наконец, писать код на языке высокого уровня... правда с небольшими ассемблерными вставками.

/*функция перевода курсора в положение (x,y). Работа ведется через ввод/вывод в видеопорт*/

void gotoxy(int x, int y)

{

int pos;

pos = (x + cols * y) * 2;

outb_p(14, vidport);

outb_p(0xff & (pos >> 9), vidport+1);

outb_p(15, vidport);

outb_p(0xff & (pos >> 1), vidport+1);

}

/*функция прокручивания экрана. Работает, используя прямую запись в видеопамять*/

static void scroll()

{

int i;

memcpy ( vidmem, vidmem + cols * 2, ( lines - 1 ) * cols * 2 );

for ( i = ( lines - 1 ) * cols * 2; i < lines * cols * 2; i += 2 )

vidmem[i] = ' ';

}

/*функция вывода строки на экран*/

static void puts(const char *s)

{

int x,y;

char c;

x = curr_x;

y = curr_y;

while ( ( c = *s++ ) != '' ) {

if ( c == 'n' ) {

x = 0;

if ( ++y >= lines ) {

scroll();

y--;

}

} else {

vidmem [ ( x + cols * y ) * 2 ] = c;

if ( ++x >= cols ) {

x = 0;

if ( ++y >= lines ) {

scroll();

y--;

}

}

}

}

gotoxy(x,y);

}

/*функция копирования из одной области памяти в другую. Заместитель стандартной функции glibc */

void* memcpy(void* __dest, __const void* __src,

unsigned int __n)

{

int i;

char *d = (char *)__dest, *s = (char *)__src;

for (i=0;i<__n;i++) d[i] = s[i];

}

/*функция издающая долгий и протяжных звук. Использует только ввод/вывод в порты поэтому очень полезна для отладки*/

make_sound()

{

__asm__("

movb $0xB6, %alnt

outb %al, $0x43nt

movb $0x0D, %alnt

outb %al, $0x42nt

movb $0x11, %alnt

outb %al, $0x42nt

inb $0x61, %alnt

orb $3, %alnt

outb %al, $0x61nt

");

}

/*А вот и основная функция*/

int start_my_kernel()

{

/*задаются основные параметры */

vidmem = (char *) 0xb8000;

vidport = 0x3d4;

lines = 25;

cols = 80;

/*считывается предусмотрительно сохраненные координаты курсора*/

curr_x=*(unsigned char *)(0x8000);

curr_y=*(unsigned char *)(0x8001);

/*выводится строка*/

puts("donen");

/*уходим в бесконечный цикл*/

while(1);

}

Вот и вывели мы этот "Hello World" на экран. Сколько проделано работы, а на экране только две строчки

Booting data ...done

Go to proteсted mode ...done

Немного, но и немало. Закричала новая операционная система. Мир с радостью воспринял ее. Кто знает, может быть это новый Linux ...

5. Подготовка загрузочного образа (floppy.img)

Итак, подготовим загрузочный образ нашей системки.

Для начала соберем загрузочный сектор.

as86 -0 -a -o boot.o boot.S

ld86 -0 -s -o boot.img boot.o

Обрежем 32 битный заголовок и получим таким образом чистый двоичный код.

dd if=boot.img of=boot.bin bs=32 skip=1

Соберем ядро

gcc -traditional -c head.S -o head.o

gcc -O2 -DSTDC_HEADERS -c start.c

При компоновке НЕ ЗАБУДБЬТЕ параметр "-T" он указывает относительно которого смещения вести расчеты, в нашем случае поскольку ядро грузится по адресy 0x1000, то и смещение соотетствующее

ld -m elf_i386 -Ttext 0x1000 -e startup_32 head.o start.o -o head.img

Очистим зерна от плевел, то есть чистый двоичный код от всеческих служебных заголовков и комментариев

objcopy -O binary -R .note -R .comment -S head.img head.bin

И соединяем воедино загрузочный сектор и ядро

cat boot.bin head.bin >floppy.img

Образ готов. Записываем на дискетку (заготовьте несколько для экспериментов, я прикончил три штуки) перезагружаем компьютер и наслаждаемся.

cat floppy.img >/dev/fd0

6. Е-мое, что ж я сделал (...)

Здорово, правда? Приятно почувствовать себя будущим Торвальдсом или кем-то еще. Красная линия намечена, можно смело идти вперед, дописывать и переписывать систему. Описанная процедура пока что едина для множества операционных систем, будь то UNIX или Windows. Что напишете Вы? ... не знает не кто. Ведь это будет Ваша сист