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Scorpion

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Skorpion

Ein Multi-Thread-Kernel, der im geschützten Modus für die X86-Architektur eingebaut ist
Der Kernel wurde mit einem benutzerdefinierten GCC -Cross -Compiler von Quelle entwickelt
Skorpion hat fast alle grundlegenden Komponenten, die in einem ausgeblasenen monolithischen Kernel enthalten sind
Skorpion ist ein monolithischer Kernel, der zeigt, wie Kernel sich verhalten und von Grund auf gebaut werden kann
Die konstante und umfangreiche Referenz, die während der Entwicklung von Skorpion verwendet wird, lautet: https://wiki.osdev.org/main_page

Im Folgenden finden Sie einige der Attribute von Skorpion:

Interrupt Descriptor Tabelle
Programmierbarer Interrupt -Controller
Haufen
Paging
Lesen von der Festplatte
FAT16 Dateisystem -Treiber -Kern und VFS (Virtual Dateisystem)
Benutzerraum
TSS (Task Switch -Segment)
Aufgaben- und Prozessstiftung
GDT (Global Descriptor Table)
Interrupt 0x80 für den Benutzerraumprozess und die Kernelkommunikation
Kernel/Systembefehle
PS2 Port -Tastatur -Treiber
Shell -Programm zur Verwendung des Kernels
ELF -Programmlader
Benutzerdefinierte STDLIB -Funktionen für Benutzerraumprogramme
Laden anderer Programme in Shell
Handlingsprogramm stürzt ab
Multitasking

Alle Eigenschaften des Kernels werden hier möglicherweise nicht erfasst und können sich im Laufe der Zeit weiter verbessern, aber die oben genannten bleiben als Kerneigenschaften.

Voraussetzungen

Es gibt einige Voraussetzungen, um Skorpion zu bauen und zu testen

Eine Debian Linux -Hostmaschine (entweder ein VM- oder ein Debian Linux, das auf einer physischen Maschine ausgeführt wird)
QEMU-X86, um den Bootloader am Kernel zu simulieren
Alternativ eine physische Maschine, die X86 -Programme ausführen kann
Eine Arbeitstastatur mit PS2 -Anschluss an der physischen Maschine, um die Befehle auf der Schale zu putzen, um mit dem Kernel zu interagieren. Wenn Sie QEMU verwenden, funktioniert die Standardtastatur Ihres Laptops gut

Erstellen Sie den Kernel und den Bootloader

Bevor wir den Kernel und den Bootloader bauen, müssen wir die Umgebung durch den Bau des Cross-Compiler vorbereiten. Ein Cross-Compiler wird benötigt, da Ihr Host möglicherweise eine andere Architektur hat als das Ziel, auf dem wir den Kernel leiten.

Abhängigkeiten installieren

Installieren Sie die Abhängigkeiten mit den Kompilierern mit den folgenden Befehlen:

 sudo apt install build-essential bison flex libgmp3-dev libmpc-dev libmpfr-dev texinfo libisl-dev

Quellcode herunterladen

Laden Sie den Quellcode für Bin Utils und GCC mit den folgenden Links in $HOME/src -Verzeichnis herunter:

Bin Utils Release 2.36: https://gnu.org/software/binutils/
GCC Release 10.2.0: https://gnu.org/software/gcc/

Extrahieren Sie beide Downloads im Verzeichnis $HOME/src

Bauen gcc

Konvertieren wir nun die Quelle in Compiler -Objektdateien für unser Ziel
Zuerst müssen einige Env -Vars so eingestellt werden, dass er kompilierte Binärdateien am richtigen Ort installiert werden kann

 export PREFIX="$HOME/opt/cross"
export TARGET=i686-elf
export PATH="$PREFIX/bin:$PATH"

Binutils

Führen Sie den folgenden Befehl aus, um Binutils zu erstellen. Vergessen Sie nicht, XYZ durch Ihre eigene Version zu ersetzen.

 cd $HOME/src
 
mkdir build-binutils
cd build-binutils
../binutils-x.y.z/configure --target=$TARGET --prefix="$PREFIX" --with-sysroot --disable-nls --disable-werror
make
make install

GCC

Führen Sie den folgenden Befehl aus, um GCC zu erstellen. Vergessen Sie nicht, XYZ durch Ihre eigene Version zu ersetzen.

 cd $HOME/src
 
# The $PREFIX/bin dir _must_ be in the PATH. We did that above.
which -- $TARGET-as || echo $TARGET-as is not in the PATH
 
mkdir build-gcc
cd build-gcc
../gcc-x.y.z/configure --target=$TARGET --prefix="$PREFIX" --disable-nls --enable-languages=c,c++ --without-headers
make all-gcc
make all-target-libgcc
make install-gcc
make install-target-libgcc

Sobald alle oben genannten Schritte abgeschlossen sind, testen Sie, ob Ihr Kreuzkompiler erfolgreich erstellt und installiert ist oder nicht mit dem folgenden Befehl:

 $HOME/opt/cross/bin/$TARGET-gcc --version

Nachdem unser Kreuzkompiler fertig ist, können wir mit dem Bootloader Skorpion erstellen. Führen Sie Folgendes mit der Wurzel der Projektstruktur aus

 ./build.sh

Wenn der Build erfolgreich ist, sollten 3 Binärdateien im bin -Verzeichnis am Wurzel des Projekts generiert werden

Der MBR Bootloader boot.bin
Der Kernel -binäre kernel.bin
Das Scorpion OS -Binary, das den Bootloader und den gesamten Kernel scorpion.bin enthält

Skorpion ausführen/testen

Es ist Zeit, das Skorpion -Betriebssystem mit den im vorherigen Abschnitt erzeugten Binärdateien auszuführen. Führen Sie den folgenden Befehl im Terminal aus, um Skorpion mit QEMU zu simulieren

 qemu-system-i386 -hda ./bin/scorpion.bin

Alternativ finden Sie den Maschine, der bis zur folgenden Shell startet, wenn das Testen auf einer physischen Maschine getestet wird, wenn das bootfähige Gerät im BIOS -Menü korrekt eingestellt ist

Skorpionshell

Eine Shell -Eingabeaufforderung sollte mit einer Scorpion -Version oben links aktiviert werden. Sie können jetzt anfangen, die Schale zu tippen. Ein Beispielprogramm namens blank.elf wurde erstellt und auf der Scorpion -Festplatte geladen, damit es zugreifen kann.
Laden Sie das Programm in den Speicher, indem Sie Folgendes auf der Eingabeaufforderung Scorpion ausführen