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NeptuneOS

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v0.2.0002

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Neptune OS：SEL4 Microkernel的胜利性格

Neptune OS是SEL4 Microkernel的Windows NT个性。它将Microsoft称为“ NT Execudeion”（Windows内核NTOSKRNL.EXE ）的“ NT Execudeion”作为SEL4 Microkernel下的用户过程。 NT高管实现了所谓的NT本机API，即构建更熟悉的Win32 API的Windows的本机系统调用接口。这些通过NTDLL.DLL中的存根函数接触到用户模式，并带有NtCreateProcess之类的名称。 NT主管还负责将编程接口公开到设备驱动程序。所述界面包含诸如IoConnectInterrupt和IoCallDriver类的功能。我们的体系结构使设备驱动程序能够在单独的用户空间流程中运行，并通过标准SEL4 IPC原语与NT执行过程进行通信。

Neptune OS项目的最终目标是实施足够的NT语义，以便可以在Neptune OS以及大多数ReactOS内核驱动程序下移植ReactOS用户土地。从理论上讲，我们应该能够与本机窗口可执行文件实现二进制兼容性，前提是我们对NT本机API的实施足够忠实。我们还应该能够使用Windows设备驱动程序和文件系统驱动程序实现高度的源代码可移植性，尽管由于与Windows/ReactOS的架构差异，我们的目标差异使该目标是非现实的，但我们的目标不是完整的，线路的源代码兼容性。请参阅文档部分以获取更多信息。

项目状态

该项目的当前状态是，我们已经实施了足够的NT执行组件，以支持具有读取和写下的缓存支持合理完整的文件系统堆栈，其中包括FAT12/16/32文件系统驱动程序fatfs.sys和Floppy Controller驱动程序驱动程序驱动程序fdc.sys 。我们还有一个基本的键盘驱动程序堆栈，其中包括键盘类驱动程序kbdclass.sys和PS/2端口驱动程序i8042prt.sys 。这些使我们能够从ReactOS项目中运行一个基本命令提示ntcmd.exe ，该项目支持大多数常见的外壳命令，例如pwd ， cd ，COPY， copy ， move ，MOVE，MOVE， del ， mount和umount 。我们还包括一个beep.sys驱动程序，该驱动程序在PC扬声器上发出令人讨厌的声音。

整个系统适合软盘，可以从版本v0.2.0002中下载。您可以在YouTube上观看简短的演示。您也可以自己构建。请参阅建筑物的部分。

计划的功能

对于下一个版本，我们计划将ReactOS的ATA/AHCI驱动程序堆栈移植，以便我们可以支持大多数PATA/SATA硬盘。我们还计划编写/端口磁盘基准套件，以便我们可以证明微粒设计不会导致无法接受的性能惩罚。

最小的系统要求

对于i386系统（可能称为i686）：

CPU：至少是五角星2或同等的：默认的clang目标是i686，它可以生成386、486和Pentium未实施的指令。另外，在X86上，SEL4内核假设处理器支持全局页面（CR4中的BIT PGE）。这仅在奔腾Pro（i686）及以后才能支持。在编译时无法禁用此内容（请参阅sel4/src/arch/x86/32/head.S中的汇编例程enable_paging ）。
RAM：32MB应该是安全的，可能会降低。
与VGA兼容的图形控制器。
PS2键盘。大多数BIOSE都为USB键盘提供PS2仿真，因此连接USB键盘也应起作用。
PC BIOS或兼容，具有一致的ACPI实现。这更多是SEL4的要求，因为它至少需要ACPI 3.0来检测CPU核心的数量。请注意，大多数32位ERA早期的PC不一定具有一致的ACPI（更不用说ACPI 3.0）实现了，因此这几乎将您限制在Core 2 Duo ERA机器上。 ThinkPad X60是一款经过测试的32位笔记本电脑。

对于AMD64系统：

CPU：至少Intel Ivy桥或等效：默认的SEL4内核是在启用fsgsbase指令的情况下构建的。这仅在常春藤桥和后来的支持下得到支持。要运行AMD64在较早的CPU上构建，您可以在private/ntos/cmake/sel4.cmake中禁用FSGSBase指令。另外，我们需要以来自Nehalem以来可用的CMPXCHG16B，并且很有可能（早期的Core 2处理器可能需要Microcode更新）。
RAM：128MB应该是安全的，可能会降低。
与VGA兼容的图形控制器。
传统BIOS或基于UEFI的BIOS至少支持ACPI 3.0。

对于amd64机器，ThinkPad X230已进行了测试。

建筑和跑步

您需要在Linux下构建（SEL4在任何其他操作系统下都不构建）。您将需要以下python依赖性，甚至更多。

 jinja2
future
ply
setuptools
six
lxml

您还需要cmake ， clang ， llvm和lld作为基本工具链。 clang是一种本地交叉编译器，可以同时生成精灵和PE目标。不支持海湾合作委员会，但从理论上讲可以使工作。如果您想使GCC工作，您将同时需要精灵工具链和PE工具链（可能还有很多耐心）。您还需要windmc ，即mingw的PE消息资源编译器。请查看build.sh的构建脚本。首选的叮当版本为15，但最近的版本都应该使用。您还需要cpio实用程序来构建Initcpio。最后，对于启动软盘和启动ISO，您将需要以下工具： syslinux （用于启动软盘）， grub和xorriso （用于启动ISO）和mtools （两者）。

建议使用启用语言服务器的IDE浏览源代码。经过测试的设置是用clangd作为语言服务器的emacs上的lsp-mode软件包。 build.sh脚本将生成clangd的compile_commands.json文件。为此，您需要安装JQ。

首先克隆项目（请确保您使用git clone --recurse-submodules因为我们将SEL4内核作为subsodule），然后运行

 ./build.sh [amd64] [release]

如果您不指定amd64 ，则是i686构建。如果您不指定release ，则是调试构建。要创建启动诉讼，请输入

 ./mkfloopy.sh [amd64] [release]

要创建启动ISO，请输入

 ./mkiso.sh [amd64] [release]

要使用QEMU模拟，请运行

 ./run.sh [direct|iso|uefi] [amd64] [release] [extra-qemu-args]

如果指定direct ，则QEMU将直接加载SEL4内核和NTOS映像（使用-kernel和-initrd ）。如果指定iso或uefi ，它将加载mkiso.sh构建的启动ISO。 uefi选项还将配置QEMU以加载UEFI固件，该固件提供了一个不错的高清框架挡板控制台。否则，使用mkfloppy.sh创建的靴子软盘。额外的争论传递给Qemu。例如，要在QEMU中启用PC扬声器的i386发行版构建，您可以通过以下内容（假设您使用的是最近的QEMU版本，并且具有pulseaudio）

 ./run.sh release -machine pcspk-audiodev=snd0 -audiodev pa,id=snd0

调试构建可能会缓慢运行，特别是如果您打开串行端口记录。您可以通过修改NT Execution Project的主标头（请参阅private/ntos/inc/ntos.h ）来关闭日志记录。

交叉编译

我们使用LLVM工具链，因此理论上的交叉编译应该简单地工作而无需任何特殊处理。实际上，在i386 / amd64上，最终SEL4内核可执行文件的链接脚本依赖于只有GNU LD链接器支持的功能，因此我们不能使用LLVM Linker（LLD）来链接SEL4内核。这意味着您将需要在通常的位置（ /usr/bin ）中安装的目标三元组i686-pc-linux-gnu和x86_64-pc-linux-gnu的GNU LD交联链链接器，以便clang可以找到它们并在链接SEL4 kernel时找到并正确调用它们。工具链的PE部分是完全独立的，并且在交叉编译时不需要特殊的处理（它已经是交叉链，因为我们将窗户定位在Linux主机上）。

在llvm-14上运行的Archlinux（loongson 3A5000处理器）上对Archlinux进行了交叉编译，并似乎生成了正确的代码。如果您遇到任何问题，请打开问题。

请注意，如果您的grub是为本机平台而不是i686/amd64构建的，则mkiso.sh生成的启动ISO将不起作用，因为grub-mkrescue将尝试将本机平台的启动文件复制到ISO。要解决此问题，请跨构建I686/AMD64的GRUB软件包（或在I686/AMD64系统上运行最终ISO生成）。