simplekernel下載 - simplekernel源源代碼下載

simplekernel

其他源碼

1.0.0

下載

動機

這是一條出色的學習曲線，似乎幫助我培養了有關操作系統和內核基本奧秘的理論/法律的更多理論和概念思想。我假定，我對OSS的工作方式有一個很好的想法。但是，與僅閱讀相比，創建自己的操作系統絕對更明確。以我本身的誠實意見。這是我對內核模式和用戶模式上想要混亂的軟件有更好理解的一種方式。

我依賴的資源：

英特爾手冊
AMD手冊
閱讀Linux內核
wiki.osdev
Shichao注意
IRQL0 Carbonos
OSDEVER

我學到的內容的目錄：

在開始之前，即使內核和操作系統為32位。我也將在64位中解釋概念，顯然其中一個是長模式。

模式
- 實際模式
- 受保護模式
- 長模式
中斷
- APIC和PIC
- 什麼是中斷
- 中斷請求（IRQ）
- 中斷堆棧表（IST）
- 中斷服務例程（ISR）
- 什麼是例外
描述符
- 關鍵字
- 什麼是桌子和描述符
- GDT的用例
- 中斷描述符表（IDT）
分頁
- MMU
- 什麼是分頁

模式

實際模式
從地址的想法得出的名稱始終與內存，物理內存中的真實位置相對應。在與其他模式的矛盾中，實際模式是每個X86處理器中呈現的簡單且有限的16位模式。這是X86早期設計CPU證明的唯一可用模式。直到Intel80 {286}受保護模式最初出現。它的範圍有限，因為它的衍生工具或後繼者受保護和長度模式，因為它的RAM少於1 MB可供使用。沒有基於硬件的內存保護（GDT），沒有虛擬內存，也沒有安全性差異。 forthermore，不要讓有限的大小對真實模式的可訪問性施加誤導性概念，它仍然可以訪問32位寄存器（eax，ebx，...）。在加載其他模式之前，它在加載之前首先在實際模式內啟動一些程序。實際模式是訪問BIOS的真實方法，並且是低級API功能。

受保護模式
此模式是32位操作系統的特色，在實際模式下運行。它提供了一組功能，如果將啟用設置，將增加對軟件的流利和系統控制。這些功能包括虛擬內存，分頁和安全的多任務處理。通過執行受保護模式的過程，內存分割不是可選的，需要為受保護模式設置。多虧了Grub Grays的幫助，我不需要按照提供的保護模式進行編程。我給出了一個簡單的示例，說明如何在彙編preected_mode.asm中對保護模式進行編程。

在Intel®64和IA-32架構軟件開發人員手冊3A：系統編程指南，第1部分中閱讀更多有關保護模式的信息；第3章 *

長模式
此模式允許X86_64體系結構計算機可以訪問64位操作系統寄存器和說明。引導加載程序處於實際模式，然後將64位內核檢查並通過64位寄存器將CPU切換到長模式

中斷

APIC和PIC
當日，這些芯片或中斷控制器位於有助於使計算機中斷驅動的系統中。對於每個獲得信號的中斷，{a}圖片芯片都會在有序的問題中將這些中斷發送到CPU。 PIC已被APIC替換。我不會在這些芯片上做太多解釋，認為它比我提供的僅僅說明更廣泛...但是，請閱讀APIC：Intel®64和IA-32 Architectures Scholdections Scholactures Software Developer的手冊卷3A：系統編程指南，第1部分；第10章> =}

什麼是中斷
您可以將中斷視為由鍵盤，固態驅動器，硬驅動器或鼠標和軟件等設備發送的信號或數據，這些設備告訴CPU發生了事件發生，並且需要立即停止其當前正在做的事情，以繼續將其發送到中斷。
例如，當您移動/單擊鼠標時，鼠標控制器會將中斷發送到CPU中斷控制器時，CPU的注意將立即轉移到鼠標中斷，並將繼續執行例程（鼠標運動或單擊）。鼠標中斷後，CPU將在中斷之前繼續執行任何操作，或者如果已發出信號，則將其管理另一個中斷。

    
            +------------------------+            +------------+
            |   TYPES OF INTERRUPTS  |------------| Exceptions |
            +------------------------+            +------------+
                   /         
                  /           
                 /              
     +------------+           +------------+
     |  HARDWARE  |           |  SOFTWARE  |
     | INTERRUPTS |           | INTERRUPTS |
     +------------+           +------------+

中斷請求（IRQ）
中斷請求（IRQ）或硬件中斷，這些類型的中斷是由與硬件相對應的芯片組外部產生的。在整個簡單的過程中，我只為16個IRQ設置了16個ISR（0-15）。今天有兩種類型的IRQ類型。

IRQ線或基於PIN的IRQ：這些通常在芯片組上靜態路由。電線或線路從芯片組上的設備運行到IRQ控制器，該電線序列地將設備發送的中斷請求序列化，並將其發送到CPU，以防止比賽。在許多情況下，IRQ控制器將根據設備的優先級一次將多個IRQ發送到CPU。一個非常眾所周知的IRQ控制器的一個示例是Intel 8259控制器鏈，該控制器鏈中存在於所有IBM-PC兼容芯片組上，將兩個控制器鏈接在一起，每個控制器提供8個輸入引腳，總共16個可用的IRQ信號銷在傳統IBM-PC上。

基於消息的中斷：這些是通過為保留的內存位置編寫值，以提供有關中斷設備，中斷本身和矢量信息的信息的信號。該設備被分配了通過固件或內核軟件寫入的位置。然後，使用設備特定於設備總線的仲裁協議生成IRQ。提供基於消息的中斷功能的總線的一個示例是PCI總線。 wiki.osdev -https：//wiki.osdev.org/interrupts

中斷堆棧表（IST）

中斷服務請求（ISR）
ISR是保存處理器的當前狀態的例程，並在調用C級中斷處理程序之前設置了內核模式所需的資格寄存器和段寄存器。

什麼是例外
例外是一種中斷。這些中斷是由CPU實時生成的。 CPU內的意外事件產生例外。

描述符

關鍵字
- 條目 -該條目定義了內存中的一個區域，以及區域的限制以及與條目相關的訪問特權。訪問特權如告訴處理器是否在系統（環0）或應用程序（環3）中運行的處理器。它可以防止應用程序或USERMODE可以訪問某些寄存器/操作數和助記符。例如CR登記冊和CLI/STI。
- 限制 -段描述符的大小
- 細分選擇器 -它們是保存描述符索引的寄存器
  - 更明確地，索引不是選擇器
  - 細分寄存器所擁有的事情：
    1. 訪問描述符表也具有特權，這稱為每個寄存器的RPL（請求特權級別），但對於cs稱為CPL（當前特權級別）。它們都有不同的目的，您可以在英特爾或AMD手冊中找到這些目的。
    2. 用於研究的表。一個表是GDT，另一個是LDT。
  - 從概念上想像選擇器的使用的非正式規則：因此，非正式規則是：
    selector = index + table_to_use +特權table_to_use + index = discriptor =有關要使用的內存段的所有信息
    加號不是算術操作
  - 段選擇器寄存器的位字段：
```
 15                                                 3    2        0
+--------------------------------------------------+----+--------+
|          Index                                   | TI |   RPL  |
+--------------------------------------------------+----+--------+

TI = Table Indicator: 0 = GDT, 1 = LDT

The TI specify if the Descriptor were dealing with is a GDT or LDT
IF(TI == 0) THEN
    ... THE DESCRIPTOR IS A GDT
ELSEIF(TI == 1) THEN
    ... THE DESCRIPTOR IS A LDT
```

什麼是桌子和描述符
簡單地說，描述符表是數據結構。您可以將表格視為數組，而描述符是表中的元素（數組）。選擇器段保存索引並通過表迭代，以指向描述符。

GDT的用例
作為段描述符表之一，全局描述符表（GDT）是一種保護措施，數據結構，使用啟發式方法在創建部分或段（又稱段描述符）中，被稱為記憶區域內的條目，該條目將擁有已分配給該內存區域的特權特徵的某些特徵。條目的特徵，具有內存中所在位置的開始，限制條目的大小以及條目的訪問特權。

GDT為1：1，邏輯地址是與選擇器一起使用的GDT的一個示例：

 <---- Selector ---->    +----- Segment Selector Register
+-------+----+-----+    v
| Index | TI | RPL | = DS
+-------+----+-----+            GDT                        LDT
   |      |             +---------------------+   +---------------------+
   |      +------------>| Null Descriptor     |   | Null Descriptor     |
   |                    +---------------------+   +---------------------+
   |                    | Descriptor 1        |   | Descriptor 1        |
   |                    +---------------------+   +---------------------+
   |                    |                     |   |                     |
   |                    ...     ...    ...   ...  ...     ...    ...   ...
   |                    |                     |
   |                    +---------------------+
   +------------------->| Descriptor K        |
                        +---------------------+
                        |                     |
                        ...     ...    ...   ...

RPL (Request Privilege Level) describes the privilege for accessing the descriptor

我們將所有GDT基礎（地址）和限制（我們的GDT的大小）存儲在GDTR中。 GDTR指向我們在內存中的所有GDT條目，從基地開始。在那之後，然後加載了lgdt Mnemonic：

 typedef union _gdt_descriptor
{
  struct
  {
    uint64_t limit_low    : 16 ;
    uint64_t base_low     : 16 ;
    uint64_t base_middle  : 8 ;
    uint64_t access       : 8 ;
    uint64_t granularity  : 8 ;
    uint64_t base_high    : 8 ;
  };
} __attribute__((packed)) gdt_entry_t ;



gdt_entry_t gdt_entrys[ 256 ];

/* The GDTR (GDT Register) */
struct gdtr
{
    uint16_t limit;
    uint32_t base;
} __attribute__((packed)) gdtr;

...

gdtr.base = &gdt_entrys;
gdtr.limit = ( sizeof (gdt_descr) * 256 ) - 1 )