hurlex <三> 裸机上运行的 Hello OS Kernel

C_FLAGS = -c -Wall -m32 -ggdb -gstabs+ -nostdinc -fno-builtin -fno-stack-protector -I include

LD_FLAGS = -T scripts/kernel.ld -m elf_i386 -nostdlib

ENTRY(start)

; ----------------------------------------------------------------
;
;   boot.s -- 内核从这里开始
;
; ----------------------------------------------------------------

; Multiboot 魔数，由规范决定的
MBOOT_HEADER_MAGIC  equ     0x1BADB002

; 0 号位表示所有的引导模块将按页(4KB)边界对齐
MBOOT_PAGE_ALIGN    equ     1 << 0

; 1 号位通过 Multiboot 信息结构的 mem_* 域包括可用内存的信息
; (告诉GRUB把内存空间的信息包含在Multiboot信息结构中)
MBOOT_MEM_INFO      equ     1 << 1    

; 定义我们使用的 Multiboot 的标记
MBOOT_HEADER_FLAGS  equ     MBOOT_PAGE_ALIGN | MBOOT_MEM_INFO

; 域checksum是一个32位的无符号值，当与其他的magic域(也就是magic和flags)
; 相加时，要求其结果必须是32位的无符号值 0 (即magic+flags+checksum = 0)
MBOOT_CHECKSUM      equ     -(MBOOT_HEADER_MAGIC+MBOOT_HEADER_FLAGS)

; 符合Multiboot规范的 OS 映象需要这样一个 magic Multiboot 头
; Multiboot 头的分布必须如下表所示：
; ----------------------------------------------------------
; 偏移量  类型  域名        备注
;
;   0     u32   magic       必需
;   4     u32   flags       必需 
;   8     u32   checksum    必需 
;
; 我们只使用到这些就够了，更多的详细说明请参阅 GNU 相关文档
;-----------------------------------------------------------

;-----------------------------------------------------------------------------

[BITS 32]   ; 所有代码以 32-bit 的方式编译
section .text   ; 代码段从这里开始

; 在代码段的起始位置设置符合 Multiboot 规范的标记

dd MBOOT_HEADER_MAGIC   ; GRUB 会通过这个魔数判断该映像是否支持
dd MBOOT_HEADER_FLAGS   ; GRUB 的一些加载时选项，其详细注释在定义处
dd MBOOT_CHECKSUM       ; 检测数值，其含义在定义处

[GLOBAL start]      ; 向外部声明内核代码入口，此处提供该声明给链接器
[GLOBAL glb_mboot_ptr]  ; 向外部声明 struct multiboot * 变量
[EXTERN kern_entry]     ; 声明内核 C 代码的入口函数

start:
    cli              ; 此时还没有设置好保护模式的中断处理，要关闭中断
                 ; 所以必须关闭中断
    mov esp, STACK_TOP       ; 设置内核栈地址
    mov ebp, 0       ; 帧指针修改为 0
    and esp, 0FFFFFFF0H  ; 栈地址按照16字节对齐
    mov [glb_mboot_ptr], ebx ; 将 ebx 中存储的指针存入全局变量
    call kern_entry      ; 调用内核入口函数
stop:
    hlt              ; 停机指令，可以降低 CPU 功耗
    jmp stop         ; 到这里结束，关机什么的后面再说

;-----------------------------------------------------------------------------

section .bss             ; 未初始化的数据段从这里开始
stack:
    resb 32768       ; 这里作为内核栈
glb_mboot_ptr:           ; 全局的 multiboot 结构体指针
    resb 4

STACK_TOP equ $-stack-1      ; 内核栈顶，$ 符指代是当前地址

;-----------------------------------------------------------------------------

int kern_entry()
{
    return 0;
}

#ifndef INCLUDE_TYPES_H_
#define INCLUDE_TYPES_H_

#ifndef NULL
    #define NULL 0
#endif

#ifndef TRUE
    #define TRUE  1
    #define FALSE 0
#endif

typedef unsigned int   uint32_t;
typedef          int   int32_t;
typedef unsigned short uint16_t;
typedef          short int16_t;
typedef unsigned char  uint8_t;
typedef          char  int8_t;

#endif  // INCLUDE_TYPES_H_

.
|-- boot
|   `-- boot.s
|-- floppy.img
|-- include
|   `-- types.h
|-- init
|   |-- entry.c
|-- Makefile
`-- scripts
    `-- kernel.ld

4 directories, 6 files

make qemu

#include "types.h"

int kern_entry()
{
    uint8_t *input = (uint8_t *)0xB8000;
    uint8_t color = (0 << 4) | (15 & 0x0F);

    *input++ = 'H'; *input++ = color;
    *input++ = 'e'; *input++ = color;
    *input++ = 'l'; *input++ = color;
    *input++ = 'l'; *input++ = color;
    *input++ = 'o'; *input++ = color;
    *input++ = ','; *input++ = color;
    *input++ = ' '; *input++ = color;
    *input++ = 'O'; *input++ = color;
    *input++ = 'S'; *input++ = color;
    *input++ = ' '; *input++ = color;
    *input++ = 'K'; *input++ = color;
    *input++ = 'e'; *input++ = color;
    *input++ = 'r'; *input++ = color;
    *input++ = 'n'; *input++ = color;
    *input++ = 'e'; *input++ = color;
    *input++ = 'l'; *input++ = color;
    *input++ = '!'; *input++ = color;

    return 0;
}