leo61 @ wiki

メニュー

2013-02-07T10:43:13+09:00

Link

ここを編集

Chapter 3

2013-02-06T18:11:03+09:00

Chapter 3 ■メモ

さあ本当のIPLを作ろう

IPL(初期プログラムローダ)
JC (jump if carry) →　キャリーフラグが1だったらジャンプしなさい

ディスクからの読み込み、ディスクへの書き込み、セクタのベリファイ、およびシーク
- AH = 0x02; (読み込み時)
- AH = 0x03; (書き込み時)
- AH = 0x04; (ベリファイ時)
- AH = 0x0c; (シーク時)
- AL = 処理するセクタ数; (連続したセクタを処理できる)
- CH = シリンダ番号 & 0xff;
- CL = セクタ番号(bit0-5) | (シリンダ番号 & 0x300) >> 2;
- DH = ヘッド番号;
- DL = ドライブ番号;
- ES:BX = バッファアドレス; (ベリファイ時、シーク時にはこれは参照しない)
- 戻り値 :
- FLAGS.CF == 0 : エラーなし、　AH == 0
- FLAGS.CF == 1 : エラーあり、　AHにエラーコード(リセットファンクションと同じ)
FLAGC.CF　→　キャリーフラグのこと。1ビットしか解釈できないレジスタで、CPUには穂kあにもいくつかこのような1ビットしか記憶できないレジスタを持っている。こういうレジスタのことを「フラグ」という。

C言語

bootpack.c

bootpack.cをを機械語にする方法

cc1.exeを使って、bootpack.cからbootpack.gasを作る
gas2nask.exeを使って、bootpack.gasからbootpack.nasを作る
nask.exeを使って、bootpack.nasからbootpack.objを作る
obj2bim.exeを使って、bootpack.binからbootpack.hrbを作る
これで機械語になったので、copyコマンドでasmhead.binとbootpack.hrnをくっつけて、haribote.sysをする

解説:

cc1　→　cコンパイラで、C言語のプログラムからアセンブラのソースプログラムを作ってくれる
cコンパイラは、gccというコンパイラを改造したもの
gccというコンパイラはgasという名のアセンブラを前提にしているので、gas用のソースプログラムを出力してしまう。これはnaskでは翻訳できないので、naskで翻訳できる文法に変換する。それが、gas2nask。(意味は、gas to nask。gasファイルをnaskファイルへ変換するプログラムだよって意味)
naskでアセンブルすれば機械語になるので、あとはnaskを使ってobjファイルを作る。(objは、object(目的)のこと)
オブジェクトファイルは、他のオブジェクトファイルとくっつける(これを「リンクする」という)ための特別な機械語ファイル。C言語だけではプログラム全体を書くことができないので、一部はアセンブラで書いた部分とくっつけなければならないってこと。一人前の機械語にしてやるためには、必要なオブジェクトファイルを全部くっつけてやればいい。それをやるのが、「obj2bim」。(bimは「binary image」という意味)
bimは、2進数のイメージファイルなので、「本来の状態ではない仮の形式」。これは全部くっつけて機械語としてまとめただけで、実際に使うためには、それぞれのOSが必要とする系s機に合わせて加工しなければいけない。

とにかくHLTしたい

naskfunc.nas

■わからないこと

Chapter 2で記述されていなかった部分がなくても、実行できたのはなぜ?

■参照したリンク

Cygwin

OS自作入門:　http://d.hatena.ne.jp/kobapan/archive?word=%2A%5BOS%BC%AB%BA%EE%C6%FE%CC%E7%5D

■用語

TOP

2013-02-06T17:48:30+09:00

OS 自作入門　- Operating System - お勉強メモ

Chapter 0, 1　(2012/12/23 -2013/1/9)

Chapter 2　(2013/1/9 - 2013/23)

Chapter 3　(2013/1/24 - 2013/2/5)

Chapter 4　(2013/2/6 - 2013/2/19)

Chapter 5　(2013/20 - 2013/3/5)

Chapter 2

2013-02-04T11:43:32+09:00

Chapter 2 ■メモ

ORG(origin 開始点):　この機械語が実行時にPCのメモリのどこに読み込まれることになるのかをnaskに教えてあげるための命令。この命令を書くと、$の意味が変わる。出力ファイルの何バイト目であるかではなく、読み込まれる予定のメモリの番地になる。(このプログラムはここから始まるよー、ちなみにここまメモリ○○番地(ここでは0x7c00)に読み込まれる予定だよって意味)
- 0x00007c00 - 0x00007dff　:　ブートセクタが読み込まれるアドレス。今回のORGの値はここの数字を使った。
JMP(jump):　C言語でいうgoto文。
entry(入り口):　ラベルの宣言。JMP命令の飛び先の指定などに使う。
MOV(move 移動):　代入。値は移動せず(空っぽにはならない)、そのままの値。
MOV AX,0　　AX=0
MOV SS,AX　SS=AX　という代入文。
entry = 0x7c50
アセンブラでは、ラベルはすべてただの数字
MOVは代入だから、SI = msg　msgは0x7c74だから、SIには0x7c74が代入されることになる
CMP AL,0　ALを0と比較しなさい
JE命令:　比較の結果が等しければジャンプしなさい
INT命令:　interrupt ソフトウェアの割り込み命令、BIOSの関数を呼ぶために使う命令。
HLT命令 (halt):　CPUを停止させる命令。待機状態にする。　この命令は書いても書かなくても問題ない。
msgに書いてあるデータが1文字ずつ表示されて、データが0になったらHLTの無限ループになる。

代表的なレジスタ

CPUにはレジスタという記憶回路がある。機械語における変数のこと。

16ビットのレジスタ

※機械語におけるレジスタ番号の順 (この順番ほんと?)

AX･･･アキュムレータ
CX･･･カウンタ
DX･･･データ
BX･･･ベース
SP･･･スタックポイント
BP･･･ベースポインタ
SI･･･ソースインデックス
DI･･･デスティネーションインデックス

これらはすべて16ビットレジスタで、だから16桁の2進数を記憶できる。
これら8つのどのレジスタを使ってもたいていは同じ計算ができるが、AXを使うとプログラムを簡潔に書ける。
- ADD CX,0x1234　　は　　81 C1 34 12　　という4バイトの命令
- ADD AX,0x1234　　は　　05 34 12　　　という3バイトの命令
○XのX、たぶんexdendの意味。
8個のレジスタおを全部あわせても16バイトにしかならない。つまりレジスタを全部使っても、CPUはたったの16バイトしか記憶できない。

CPUには8ビットのレジスタも8個ある

8ビットのレジスタ

AL･･･アキュムレータロウ(low)
CL･･･カウンタロウ
DL・・・データロウ
BL･･･ベースロウ
AH･･･アキュムレータハイ(high)
CH･･･カウンタハイ
DH･･･データハイ
BH･･･ベースハイ

AXレジスタの16ビットのうち、下の位のビット0～ビット7の8ビットの部分をALという
上の位のビット8～ビット15、残りの8ビットの部分をAHという。
BP、SP、SI、DIはLとHに分けられない。どうしても結果が必要なときは、MOV、AX、SIとかやって、その上でALとAHを使ってくれ、というのがインテルの設計者の考え。

32ビットのレジスタ

EAX、ECX、EDX、EBX、ESP、EBP、ESI、EDI

※Eはextendの意味

32ビットのうちの下の16ビットがAX
上の16ビットは、なんの名前もレジスタ番号もない
簡単に使えるのは下のほうだけ
上の16ビットを使いたい場合は、16ビットをずらす命令を使って、上の16ビットを下へおろしてこないといけない
32ビットになっても32バイトしか記憶できない

セグメントレジスタ

ES･･･extra segment
CS･･･code segment
SS･･･stack segment
DS･･・deta segment
FS･･･本名なし(おまけセグメントパート2)
GS･･･本名なし(おまけセグメントパート3)

セグメントレジスタをフルに使った場合、44バイト記憶できる

MOV AL,[SI] の説明　

CPUが機械語を実行するときには、必ずメモリからプログラムを１命令ずつ読み出して、順番に実行している
レジスタ　計算できる　⇔　メモリ　たくさんあっていっぱいしまっておける
MOV命令は、転送先や転送元にレジスタや定数だけでなく、メモリを指定することもできる。そのときに [ ] を使う
MOV BYTE [678] , 123 ･･･　これは団地の６７８番地に、123を覚えてもらう命令。指定したメモリだけが対象になる。
MOV WORD [678] , 123･･･　めもり団地の678番地と、お隣の678番地の記憶素子が反応する。指定したお隣の番地も対象になる。
DWORD･･･　指定したお隣とその隣とさらにもう1つとなりも対象になる。(4バイトだから)
メモリ番地の指定方法は、定数だけでなくレジスタ(限られている　BX、BP、SI、DIのみ)を使うこともできる。　例:　BYTE [SI]、WORD [BX]　etc.
メモリのSI番地の1バイトの内容をALに読み込む　→　MOV AL,BYTE [SI]
- MOV命令は、ビット数が同じもの同士しか代入できない規則があり、つまりALに代入することは、BYTE以外はありえないので、MOV AL,　[SI]　という表現になる
- 「メモリのSI番地の1バイトの内容をALに読み込め」っという意味
アセンブラでメモリを指定するときは、"データの大きさ [番地]"

Makefile導入

かなりかしこいバッチファイルのようなもの
#　→　コメントマーク
以下のコマンドの意味は、「ipl.binというファイルをもし作りたくなったら、まうipl.nasというファイルとMakefileというファイルが揃っていることを確認しなさい」

￥　→　1行に書ききれなくて、次の行にまたがって書いたよって意味
Makefileを動くようにするには、make.exeを呼び出す必要がある。コンソールから簡単に呼び出せるように、make.batを準備する。

!cons でコンソールを開く
「make -r ipl.bin」を入力
make.exe　が起動
Makefile　を読み込む
ipl.bin　の作り方が書いてあるので、その1行が実行される
ipl.bin　ができあがる

Step2で「make -r helloos.img」と入力すると、ipl.binがまだ存在しないので、ipl.binを作ってその後にhelloos.imgを作ってくれる
もう一度「make -r helloos.img」を入力すると、「helloos.img' is up to date.」というメッセージが出て何もしない。

■わからないこと

LとHに分ける必要があるときってどんなとき?
make.batの中の、「..\z_tools\make.exe %1 %2 %3 %4 %5 %6 %7 %8 %9」意味

■参照したリンク

汎用レジスタ:　http://wisdom.sakura.ne.jp/programming/asm/assembly3.html
BIOS ファンクション:　http://community.osdev.info/?(AT)BIOS
AT互換機でのメモリマップ:　http://community.osdev.info/?(AT)memorymap
Makefile 書き方:http://www.watanabe.nuie.nagoya-u.ac.jp/member/asakura/lectures/make/#make
http://www.ie.u-ryukyu.ac.jp/~e085739/c.makefile.tuts.html
http://www.am.sanken.osaka-u.ac.jp/~mukaigaw/misc/Makefile.html

■用語

レジスタ
- CPUが演算などをおこなうためにメモリから値を読みこむ命令実行への最終的な記録装置

Chapter 0, 1

2013-02-01T20:43:05+09:00

Chapter 0, 1

■メモ

OSを作るためのステップ

Windows などを使ってソースプログラムを書く
それをCコンパイラでコンパイルして、機械語がいっぱい詰まったファイルを作る
そのファイルを加工してフロッピーディスクのイメージファイルを作る
イメージファイルをディスクへ書き込んで、OSがインストールされたディスクを作る

イメージファイルを作って→xxx.bat　バッチファイルを作って→実行する

アセンブラ

nask(なすく)　←こっちのが自動最適化能力が高い xxx.nas
nasm(なすむ)
プロンプト　＞..\z_tools\nask.exe helloos.nas helloos.img　→　実行するとhelloos.imgができる
DB命令　 data byte　ファイルの内容を1バイトだけ直接書く命令

RESB命令 reserve byte とりあえず10バイトあけといて　RESB 10　っと書く
DB命令は文字列を書くことができる
DB命令の仲間
- DW命令　data word:　16bitのこと。2byteでもある。
- DD命令　data double-word:　32bitのこと。バイトでいえば、4byte。
アセンブラの世界のワードというのは、16bit(＝2byte)のこと。
「0x」をつけると16進数で、つけなければ10進数。
$の意味　この行が先頭から何バイト目かを教えてくれる変数
- $の意味　この行が先頭から何バイト目かを教えてくれる変数。「RESB 0x1fe $」は、0x1fe-$を引いた数字に00を並べてくれる
- PCはまずディスクの最初のセクタを読み、最後の2バイトを見る。　これが55　AA　でなければ、このディスクは起動に必要なプログラムが書かれていないようだっと判断し、起動できないよエラーが表示される。

ソースプログラム

とりあえずまねして書いてみた

実行

バイナリエディタで比較してみた

■わからないこと

0001F0周辺と001400周辺に00でない数字を入力するのはなぜか　‐>　あとでわかるかな...

以下のコマンドの意味がわからない　

--------------------

install.bat

..\z_tools\imgtol.com w a: helloos.img

　-> a ドライブにhelloos.img を書く

run.bat

copy helloos.img ..\z_tools\qemu\fdimage0.bin
..\z_tools\make.exe -C ../z_tools/qemu

　-> エミュレータを使用して実行するときのコマンド

--------------------

~~CPUは、32x16=512個のON/OFFの電気信号の集まり~~　-> CUPのピンの数が512個
~~32個の電気信号の集まりは、「BOOK」という単語をあらわしているとはどういう意味か~~　-> あまり気にしなくてOK
「バイナリエディタがあれば、500万画素のデジタルカメラで撮ったJPEGファイルとまったく同じ画像ファイルが、いくつも作れる」と記載されているが、バイナリエディタでは、500万画素までのファイルしか作れない?　-> なんでも作れるよ
helloos.nasの22行目"HELLO-OS "と"FAT12 "の半角スペース3つはなんの意味? このスペースがないと実行されなかった。

■参照したリンク

バイナリエディタ:　http://www.vcraft.jp/soft/bz.html
2進数 16進数:http://www9.plala.or.jp/fsson/NewHP_elc/usef/usef_2_16.html

■用語

FAT12フォーマット
- WindowsやMS-DOSでフロッピーディスクをフォーマットすると、この形式でフォーマットされる。
ブートセクタ
- ブートセクタ　フロッピディスクの最初のセクタのこと。フロッピーディスクは1バイトずつの読み書きしかできない仕組みになっていて、512バイトずつをまとめて読み書きする。そんなわけで、フロッピーディスクの世界では、512バイトを1セクタと呼ぶ。フロッピーは1440KB。つまり、1,474,560バイトなので、これを512で割ると、2880セクタで構成されているっということになる。

右メニュー

2013-01-14T20:45:39+09:00

**更新履歴 #recent(30)

leo61 @ wiki

メニュー

Menu

Link

Chapter 3

Chapter 3

■メモ

さあ本当のIPLを作ろう

C言語

とにかくHLTしたい

■わからないこと

■参照したリンク

■用語

TOP

OS 自作入門 - Operating System - お勉強メモ

Chapter 0, 1 (2012/12/23 -2013/1/9)

Chapter 2 (2013/1/9 - 2013/23)

Chapter 3 (2013/1/24 - 2013/2/5)

Chapter 4 (2013/2/6 - 2013/2/19)

Chapter 5 (2013/20 - 2013/3/5)

Chapter 2

Chapter 2

■メモ

代表的なレジスタ

セグメントレジスタ

MOV AL,[SI] の説明

Makefile導入

■わからないこと

■参照したリンク

■用語

Chapter 0, 1

Chapter 0, 1

■メモ

アセンブラ

ソースプログラム

■わからないこと

■参照したリンク

■用語

右メニュー

OS 自作入門　- Operating System - お勉強メモ

Chapter 0, 1　(2012/12/23 -2013/1/9)

Chapter 2　(2013/1/9 - 2013/23)

Chapter 3　(2013/1/24 - 2013/2/5)

Chapter 4　(2013/2/6 - 2013/2/19)

Chapter 5　(2013/20 - 2013/3/5)

MOV AL,[SI] の説明　