TravorOS

Tetravoros - การพัฒนาด้วยการทำให้เข้าใจง่าย

นี่เป็นระบบปฏิบัติการแรกที่ฉันสร้างขึ้น มันเขียนเป็นสองภาษา: C ภาษาและการประกอบ

โครงการนี้เปิดใช้งานตั้งแต่วันที่ 15 ธันวาคม 2017

สารบัญ

• แผนการทำงาน

• bootloader

  • กำหนดเอง

    • ภาคการบูต

    • ขั้นตอนที่ 2

  • ด้วง

• เคอร์เนล

• การจัดการหน่วยความจำ

  • เพจเฟรมจัดสรร

  • การจัดสรรหน่วยความจำแบบไดนามิก

• ระบบอาคาร

แผนการทำงาน

• เขียนข้อความถึง VGA

• CPU interrupt (IDT, ISRS, IRQs ฯลฯ )

• อ่านอักขระจากแป้นพิมพ์ PS/2

• อ่านสตริงจากแป้นพิมพ์ PS/2

• หน่วยความจำเสมือน (เพจ, เฟรม ฯลฯ )

• การจัดสรรเฟรมเพจและการยกเลิกการจัดสรร

• การจัดสรรหน่วยความจำแบบไดนามิก (LIBALLOC)

• ตัวจับเวลา CPU

• รับข้อมูล CPU

• นาฬิกาเรียลไทม์: ดังนั้นเราจึงสามารถรู้ได้ว่าภาพยนตร์เริ่มต้นเมื่อใด

• ร่องรอยเคอร์เนล

• การทำงานหลายอย่าง

• กระบวนการโหมดผู้ใช้

• ฮาร์ดดิสก์ไดรเวอร์

• ไดรเวอร์ฟลอปปี้ดิสก์

• ระบบไฟล์

• ส่วนต่อประสานผู้ใช้กราฟิก

bootloader

กำหนดเอง

ระบบปฏิบัติการนี้ใช้ bootloader 2 ขั้นตอน ในกรณีที่ขั้นตอนที่สองคือเมื่อเราเข้าสู่ โหมดที่ได้รับการป้องกัน และเรียกเคอร์เนล

ภาคการบูต

512 ไบต์แรกของภาพฟลอปปี้ของฉันมีภาคการบูตซึ่งทำสิ่งต่าง ๆ มากมายที่ โหมดป้องกัน ไม่สามารถทำได้ (เช่นการโหลดสิ่งของจากดิสก์) จากนั้นมันจะข้ามไปยังขั้นตอนที่สองที่โหลดที่ 0x7E00 (หลังจากภาคการบูต)

ขั้นตอนที่ 2

ขั้นตอนนี้โหลด GDT และเข้าสู่ โหมดที่ได้รับการป้องกัน จากนั้นจะคัดลอกเคอร์เนลที่โหลดโดยภาคการบูตที่ 0x1000 ถึง 0x100000 (1 MB) ในที่สุดก็กระโดด!

ด้วง

ขนาดของเคอร์เนลมีการเติบโตอยู่เสมอ แต่ฉันไม่สามารถเพิ่มภาคส่วนให้โหลดได้ เป็นทางออก ฉันตัดสินใจใช้ด้วง เคอร์เนลถูกเก็บไว้เป็นภาพเอลฟ์ ( kernel.img ) ในซีดีซึ่งใช้ ISO 9660 เป็นระบบไฟล์ ด้วงยังรองรับ Multiboot ดังนั้นระบบปฏิบัติการของฉันสามารถทำงานร่วมกับผู้อื่นได้ (Windows, Linux ฯลฯ )

เคอร์เนล

เราเข้าสู่โหมดที่ได้รับการป้องกันซึ่งหมายความว่าเราไม่สามารถเข้าถึงฟังก์ชั่น BIOS ได้ ดังนั้นเคอร์เนลนี้จำเป็นต้องดำเนินการอีกครั้งฟังก์ชั่นเหล่านั้นเพื่อควบคุมฮาร์ดแวร์

ตอนนี้ฉันได้ใช้อุปกรณ์มาตรฐานอีกครั้ง: หน้าจอและแป้นพิมพ์ ในการพัฒนาต่อไป ฉันจะใช้ดิสก์ไดรเวอร์

การจัดการหน่วยความจำ

ระบบปฏิบัติการนี้ใช้ทั้งการแบ่งส่วนและการเพจเพื่อให้การป้องกันหน่วยความจำ ใน ตาราง descriptor ส่วนกลาง ของฉันฉันใส่ 5 descriptors ส่วน:

1. ส่วนว่าง

2. ส่วนรหัสสำหรับเคอร์เนล : ส่วนที่รหัสเคอร์เนลของฉันเป็นของ

3. ส่วนข้อมูลสำหรับเคอร์เนล : ส่วนที่ตัวแปรทั่วโลกเคอร์เนลของฉันเป็นของ

4. ส่วนโค้ดสำหรับผู้ใช้ : ปัจจุบันไม่ได้ใช้

5. เซ็กเมนต์ข้อมูลสำหรับผู้ใช้ : เหมือนกับ 4

ฉันยังเปิดใช้งานการเพจ ตอนนี้ฉันจงใจใส่หน้าสี่ในตารางหน้าแรกเพื่อ not-present และ read-only ดังนั้นคุณสามารถสร้าง ความผิดพลาดของหน้า โดยการดำเนินการป้อน bsod ในบรรทัดคำสั่งของระบบปฏิบัติการของฉัน

เพจเฟรมจัดสรร

เคอร์เนลนี้มี การจัดสรรเฟรมเพจ ดังนั้นการจัดการหน่วยความจำจะสะดวกกว่าและฉันจะเข้าใกล้การทำงานหลายอย่างได้ง่ายขึ้น

ตามที่บทช่วยสอนของ Jamesm แนะนำฉันจะใช้บิตเซ็ตเพื่อพิจารณาว่าเฟรมฟรีหรือไม่

           1: Allocated      0: Free
                 v              v
frame_bitset: 11110111110101111101111111
                  ^
            get_free_frame()

การจัดสรรหน่วยความจำแบบไดนามิก

ขณะนี้ฉันได้ใช้ตำแหน่ง Malloc โดยไม่มี ฟรี เพราะตัวแปรทั้งหมดที่ใช้โดยเคอร์เนลไม่จำเป็นต้องเป็นอิสระจนกว่าจะถึงอำนาจ

 Heap Allocation
-----------------------------------------------
Allocated |
Memory    | Free.......until the end of memory
          |
-----------------------------------------------

เพราะฉันขี้เกียจฉันพอร์ตหน่วยความจำของบุคคลที่สามที่เรียกว่า liballoc ซึ่งต้องการเพียงไม่กี่ฟังก์ชั่นในระบบปฏิบัติการของฉัน

ระบบอาคาร

โครงการนี้ใช้ GNU Make ในการสร้าง ดังนั้นวิธีการสร้างคือการพิมพ์ make หากมีปัญหาใด ๆ เกิดขึ้นระหว่างการสร้างให้พิมพ์ make dep ก่อน make เปิดปัญหาหากยังคงติดอยู่

หากคุณไม่ได้ใช้ Linux หรือ WSL (Windows Subsystem สำหรับ Linux) คุณจะต้องดาวน์โหลด Cross Compiler จากที่นี่ จากนั้นแก้ไข CC และ LD ใน config.mk