На чем написана операционная система. Как создать свою собственную операционную систему с нуля

Книга «Операционная система с 0 до 1» опубликована на GitHub и имеет более 2 000 звездочек и 100 форков. Как понятно из названия, прочитав её, вы сможете создать свою собственную операционную систему - и, пожалуй, мало что в мире программистов может быть круче.

Благодаря этой книге вы научитесь следующему:

• Узнаете, как создать операционную систему на основе технической документации железа. В реальном мире это так и работает, вы не сможете использовать Google для быстрых ответов.
• Поймёте, как компьютерные компоненты взаимодействуют друг с другом, от софта к железу.
• Научитесь писать код самостоятельно. Слепое копирование кода не есть обучение, вы действительно научитесь решать проблемы. Кстати, слепое копирование еще и опасно.
• Освоите всем привычные инструменты для низкоуровневой разработки.
• Познакомитесь с языком ассемблера.
• Выясните, из чего состоят программы и как операционная система запускает их. Небольшой обзор этой темы для любознательных мы давали в .
• Разберётесь, как проводить отладку программы прямо на железе с GDB и QEMU.

• Язык программирования C. Быстро освоить его можно, следуя .
• Базовые знания Linux. Достаточно изучить на нашем сайте.
• Базовые знания в физике: атомы, электроны, протоны, нейтроны, напряжение.

Что нужно знать, чтобы написать операционную систему

Создание операционной системы - одна из сложнейших задач в программировании, поскольку требует обширных и комплексных знаний о работе компьютера. Каких именно? Разбираемся ниже.

Что такое ОС

Операционная система (ОС) - это программное обеспечение, которое работает с компьютерным железом и его ресурсами и является мостом между аппаратной и программной частью компьютера.

Компьютеры первого поколения не имели операционных систем. Программы на первых ЭВМ включали в себя код для непосредственной работы системы, связи с периферийными устройствами и вычислений, для выполнения которых эта программа и писалась. Из-за такого расклада даже простые по логике работы программы были сложны в программной реализации.

По мере того как компьютеры становились более разнообразными и сложными, писать программы, которые работали и как ОС, и как приложение, стало попросту неудобно. Поэтому, чтобы программы было легче писать, владельцы компьютеров начали разрабатывать программное обеспечение. Так и появились операционные системы.

ОС предоставляет всё необходимое для работы пользовательских программ. Их появление означало, что теперь программам не нужно контролировать весь объём работ компьютера (это отличный пример инкапсуляции). Теперь программам нужно было работать именно с операционной системой, а система уже сама заботилась о ресурсах и работе с периферией (клавиатура, принтер).

Кратко об истории операционных систем

Язык Cи

Как уже упоминалось выше, для написания ОС есть несколько высокоуровневых языков программирования. Однако самый популярный из них - Си.

Начать изучать этот язык можно отсюда . Этот ресурс ознакомит вас с базовыми понятиями и подготовит к более сложным задачам.

«Learn C the Hard Way » - название ещё одной книги. Кроме привычной теории в ней собрано много практических решений. Этот учебник расскажет обо всех аспектах языка.

Либо же можете выбрать одну из этих книг:

• «The C Programming Language » Кернигхана и Ритчи;
• «C Programming Absolute Beginner’s Guide » Пэрри и Миллера.

Разработка ОС

После освоения всего необходимого, что касается информатики, языка ассемблера и Cи, вам стоит прочесть хотя бы одну или две книги про непосредственную разработку ОС. Вот несколько ресурсов для этого:

«Linux From Scratch ». Здесь рассматривается процесс сборки операционной системы Linux (учебник переведён на много языков, в том числе и на русский). Тут, как и в остальных учебниках, вам предоставят все необходимые базовые знания. Полагаясь на них можно попробовать себя в создании ОС. Чтобы сделать программную часть ОС более профессиональной, присутствуют дополнения к учебнику: «

рТЙЧЕФУФЧХА ЧУЕИ УЧПЙИ ЮЙФБФЕМЕК!

рТЕДЩДХЭЙЕ ЧЩРХУЛЙ НПЗМЙ ВЩФШ ОЕУЛПМШЛП ЪБРХФБООЩНЙ. оБЮБМШОБС ЪБЗТХЪЛБ, Assembler, BIOS. уЕЗПДОС НЩ ОБЛПОЕГ РЕТЕИПДЙН Л ВПМЕЕ ЙОФЕТЕУОПК Й РПОСФОПК ЮБУФЙ - НЩ ОБЮЙОБЕН РЙУБФШ СДТП. й РЙУБФШ НЩ ЕЗП ВХДЕН ОБ СЪЩЛЕ ЧЩУПЛПЗП ХТПЧОС уЙ.

ч ОБЮБМШОЩК ЪБЗТХЪЮЙЛ ПУФБМПУШ ЧОЕУФЙ ЧУЕЗП РБТХ ДПРПМОЕОЙК Й ПО ВХДЕФ РПМОПУФША ЗПФПЧ ЗТХЪЙФШ МАВЩЕ 32-ВЙФОЩЕ СДТБ.

пРТЕДЕМЕОЙЕ ПВЯЈНБ ПРЕТБФЙЧОПК РБНСФЙ

лПОЕЮОП, НПЦОП РПДУЮЙФБФШ ПВЯЈН РБНСФЙ ЧТХЮОХА Ч СДТЕ - РЕТЕВЙТБФШ БДТЕУБ ПФ 0x100000 Й РЩФБФШУС ЪБРЙУБФШ ФХДБ ЪОБЮЕОЙЕ ПФМЙЮОПЕ ПФ ОХМС Й 0xFF. еУМЙ РТЙ ЮФЕОЙЙ НЩ РПМХЮБЕН РПМХЮЕООПЕ ЪОБЮЕОЙЕ, ФП ЧУЈ ИПТПЫП, ЙОБЮЕ РБНСФШ ЛПОЮЙМБУШ - ЪБРПНЙОБЕН БДТЕУ РПУМЕДОЕЗП ХДБЮОПЗП ЮФЕОЙС, ЬФП Й ВХДЕФ ПВЯЈНПН ПРЕТБФЙЧОПК РБНСФЙ. пДОБЛП ФБЛПК УРПУПВ ЙНЕЕФ ДЧБ ОЕДПУФБФЛБ:

1) еЗП УМЕДХЕФ ЙУРПМШЪПЧБФШ ДП ЧЛМАЮЕОЙС УФТБОЙЮОПК БДТЕУБГЙЙ, ЮФПВЩ ЙНЕФШ ДПУФХР ЛП ЧУЕК ЖЙЪЙЮЕУЛПК РБНСФЙ, МЙВП ХУФТБЙЧБФШ ЪБРЙУШ ЮЕТЕЪ "ПЛОП" ЧТЕНЕООПК УФТБОЙГЩ. мЙЫОСС ФТБФБ ЧТЕНЕОЙ, РТЙ ХУМПЧЙЙ, ЮФП ФЕУФЙТПЧБОЙЕ РБНСФЙ BIOS Й ФБЛ ЧЩРПМОСЕФ РТЙ ОБЮБМШОПК ЙОЙГЙБМЙЪБГЙЙ, Б НЩ ДЕМБЕН ДЧПКОХА ТБВПФХ.

2) чУЈ ИПТПЫП РПЛБ РБНСФШ РТЕДУФБЧМСЕФ УПВПК ОЕРТЕТЩЧОЩК ХЮБУФПЛ БДТЕУПЧ, ОП ОБ УПЧТЕНЕООЩИ УЙУФЕНБИ У ВПМШЫЙН ПВЯЈНПН РБНСФЙ ЬФП РТБЧЙМП НПЦЕФ ВЩФШ ОБТХЫЕОП. л ФПНХ ЦЕ BIOS РЙЫЕФ Ч УБНХА ПВЩЮОХА РБНСФШ ФБВМЙГЩ ACPI, ЛПФПТЩЕ РТЙЗПДСФУС ПРЕТБГЙПООПК УЙУФЕНЕ Й ОЕ УФПЙФ ЙИ ЪБФЙТБФШ ДП РТПЮФЕОЙС.

йЪ ЬФПЗП УМЕДХЕФ, ЮФП МХЮЫЕ УРТПУЙФШ РТП ПВЯЈН ПРЕТБФЙЧОПК РБНСФЙ Х BIOS, ВМБЗП ПО РТЕДПУФБЧМСЕФ ЧУЕ ОЕПВИПДЙНЩЕ ЖХОЛГЙЙ.

йУФПТЙЮЕУЛЙ РЕТЧПК ЖХОЛГЙЕК ПРТЕДЕМЕОЙС ПВЯЈНБ ПРЕТБФЙЧОПК РБНСФЙ ВЩМП РТЕТЩЧБОЙЕ 0x12. пОП ОЕ РТЙОЙНБЕФ ОЙЛБЛЙИ ЧИПДОЩИ РБТБНЕФТПЧ, Ч ОБ ЧЩИПДЕ Ч ТЕЗЙУФТЕ AX УПДЕТЦЙФУС ТБЪНЕТ ВБЪПЧПК РБНСФЙ Ч ЛЙМПВБКФБИ. вБЪПЧБС РБНСФШ - ФЕ УБНЩЕ 640 лв ДПУФХРОЩЕ Ч ТЕБМШОПН ТЕЦЙНЕ. уЕКЮБУ ЧЩ ХЦЕ ОЕ УНПЦЕФЕ ОБКФЙ ЛПНРШАФЕТ, ЗДЕ ВЩ ВЩМП НЕОЕЕ 640 лв РБНСФЙ, ОП НБМП МЙ. йУРПМШЪПЧБФШ ЕЈ ОБН УНЩУМБ ОЕФ - ЕУМЙ РТПГЕУУПТ РПДДЕТЦЙЧБЕФ ЪБЭЙЭЈООЩК ТЕЦЙН, ФП ЧТСД МЙ Х ОЕЗП ВХДЕФ НЕОШЫЕ ОЕУЛПМШЛЙИ НЕЗБВБКФ РБНСФЙ.

пВЯЈНЩ РБНСФЙ ТПУМЙ Й 640 лв УФБМП НБМП. фПЗДБ РПСЧЙМБУШ ОПЧБС ЖХОЛГЙС - РТЕТЩЧБОЙЕ 0x15 AH=0x88. пОБ ЧПЪЧТБЭБЕФ Ч AX ТБЪНЕТ ТБУЫЙТЕООПК РБНСФЙ (УЧЩЫЕ 1 нв) Ч ЛЙМПВБКФБИ Ч AX. ьФБ ЖХОЛГЙС ОЕ НПЦЕФ ЧПЪЧТБЭБФШ ЪОБЮЕОЙС ВПМШЫЕ 15 нв (15 + 1 ЙФПЗП 16 нв).

лПЗДБ Й 16 нв УФБМП ОЕДПУФБФПЮОП РПСЧЙМБУШ ОПЧБС ЖХОЛГЙС - РТЕТЩЧБОЙЕ 0x15, AX=0xE801. пОБ ЧПЪЧТБЭБЕФ ТЕЪХМШФБФЩ БЦ Ч 4 ТЕЗЙУФТБИ:

AX - ТБЪНЕТ ТБУЫЙТЕООПК РБНСФЙ ДП 16 нв Ч ЛЙМПВБКФБИ
BX - ТБЪНЕТ ТБУЫЙТЕООПК РБНСФЙ УЧЕТИ 16 нв Л ВМПЛБИ РП 64 лв
CX - ТБЪНЕТ УЛПОЖЙЗХТЙТПЧБООПК ТБУЫЙТЕООПК РБНСФЙ ДП 16 нв Ч ЛЙМПВБКФБИ
DX - ТБЪНЕТ УЛПОЖЙЗХТЙТПЧБООПК ТБУЫЙТЕООПК РБНСФЙ УЧЕТИ 16 нв Ч ВМПЛБИ РП 64 лв

юФП ФБЛПЕ "УЛПОЖЙЗХТЙТПЧБООБС" РБНСФШ РТПЙЪЧПДЙФЕМЙ BIOS УХДС РП ЧУЕНХ ОЕ ДПЗПЧПТЙМЙУШ, РПЬФПНХ ОБДП РТПУФП, ЕУМЙ Ч AX Й BX ОХМЙ, ВТБФШ ЪОБЮЕОЙЕ ЙЪ CX Й DX.

оП Й ЬФПЗП ПЛБЪБМПУШ НБМП. чЕДШ ЧУЕ РЕТЕЮЙУМЕООЩЕ ЧЩЫЕ ЖХОЛГЙЙ ЙНЕАФ ПЗТБОЙЮЕОЙЕ ПВЯЈНБ РБНСФЙ Ч 4 зв, Л ФПНХ ЦЕ ОЕ ХЮЙФЩЧБАФ ФП, ЮФП РБНСФШ НПЦЕФ ВЩФШ ОЕ ОЕРТЕТЩЧОЩН ВМПЛПН. рПЬФПНХ Ч ОПЧЩИ BIOS РПСЧЙМБУШ ЕЭЈ ПДОБ ЖХОЛГЙС - РТЕТЩЧБОЙЕ 0x15, AX=0xE820. пОБ ЧПЪЧТБЭБЕФ ОЕ РТПУФП ЮЙУМП, Б ЛБТФХ РБНСФЙ. чИПДОЩЕ РБТБНЕФТЩ:

EAX=0xE820
EDX=0x534D4150 ("SMAP")
EBX - УНЕЭЕОЙЕ ПФ ОБЮБМБ ЛБТФЩ РБНСФЙ (ДМС ОБЮБМБ 0)
ECX - ТБЪНЕТ ВХЖЕТБ (ЛБЛ РТБЧЙМП 24 ВБКФБ - ТБЪНЕТ ПДОПЗП ЬМЕНЕОФБ)
ES:DI - БДТЕУ ВХЖЕТБ, ЛХДБ ОБДП ЪБРЙУБФШ ПЮЕТЕДОПК ЬМЕНЕОФ

чЩИПДОЩЕ РБТБНЕФТЩ:

EAX=0x534D4150 ("SMAP")
EBX - ОПЧПЕ УНЕЭЕОЙЕ ДМС УМЕДХАЭЕЗП ЧЩЪПЧБ ЖХОЛГЙЙ. еУМЙ 0, ФП ЧУС ЛБТФБ РБНСФЙ РТПЮЙФБОБ
ECX - ЛПМЙЮЕУФЧП ТЕБМШОП ЧПЪЧТБЭЈООЩИ ВБКФ (20 ЙМЙ 24 ВБКФБ)
ч ХЛБЪБООПН ВХЖЕТЕ УПДЕТЦЙФУС ПЮЕТЕДОПК ЬМЕНЕОФ ЛБТФЩ РБНСФЙ.

лБЦДЩК ЬМЕНЕОФ ЛБТФЩ РБНСФЙ ЙНЕЕФ УМЕДХАЭХА УФТХЛФХТХ (ОБРЙЫХ Ч УЙОФБЛУЙУЕ уЙ, РПФПНХ ЮФП ТБЪВПТ ДБООЩИ НЩ ВХДЕН ДЕМБФШ ХЦЕ Ч СДТЕ):

Struct { unsigned long long base; //вБЪПЧЩК ЖЙЪЙЮЕУЛЙК БДТЕУ ТЕЗЙПОБ unsigned long long length; //тБЪНЕТ ТЕЗЙПОБ Ч ВБКФБИ unsigned long type; // фЙР ТЕЗЙПОБ unsigned long acpi_attrs; //тБУЫЙТЕООЩЕ БФТЙВХФЩ ACPI };

рПУМЕДОЙК ЬМЕНЕОФ УФТХЛФХТЩ ОЕ ПВСЪБФЕМЕО. еЭЈ Ч ПДОПН ЙУФПЮОЙЛЕ ЧЙДЕМ, ЮФП РЕТЕД ЪБРТПУПН ЬМЕНЕОФБ УФПЙФ РПНЕУФЙФШ ФХДБ ЕДЙОЙЮЛХ. лПОЕЮОП, УЕКЮБУ НЩ ОЕ РПДДЕТЦЙЧБЕН ACPI, ОП МХЮЫЕ ЪБТБОЕЕ РПЪБВПФЙФУС П ФПН, ЮФПВЩ РПМХЮЙФШ ЛБЛ НПЦОП ВПМШЫЕ ДБООЩИ. ч ПФМЙЮЙЙ ПФ РБТБНЕФТПЧ РБНСФЙ, ЧУЈ ПУФБМШОПЕ НПЦОП МЕЗЛП ХЪОБФШ Й ЙЪ ЪБЭЙЭЈООПЗП ТЕЦЙНБ ОБРТСНХА, ВЕЪ BIOS.

тЕЗЙПОЩ РБНСФЙ, ПРЙУЩЧБЕНЩЕ ЛБТФПК, НПЗХФ ВЩФШ ОЕУЛПМШЛЙИ ФЙРПЧ:

1 - пВЩЮОБС РБНСФШ. нПЦЕФ ВЩФШ УЧПВПДОП ЙУРПМШЪПЧБОБ пу ДМС УЧПЙИ ГЕМЕК. рПЛБ НЩ ФПМШЛП Л ОЕК Й ВХДЕН ПВТБЭБФШУС, Б ЧУЈ ПУФБМШОПЕ РТПРХУЛБФШ.
2 - ъБТЕЪЕТЧЙТПЧБОП (ОБРТЙНЕТ, ЛПД BIOS). ьФБ РБНСФШ НПЦЕФ ВЩФШ ЛБЛ ЖЙЪЙЮЕУЛЙ ОЕДПУФХРОБ ДМС ЪБРЙУЙ, ФБЛ Й РТПУФП ЪБРЙУШ ФХДБ ОЕЦЕМБФЕМШОБ. фБЛХА РБНСФШ МХЮЫЕ ОЕ ФТПЗБФШ.
3 - дПУФХРОП РПУМЕ РТПЮФЕОЙС ФБВМЙГ ACPI. чЕТПСФОП, ЙНЕООП Ч ЬФЙИ ВМПЛБИ ЬФЙ ФБВМЙГЩ Й ИТБОСФУС. рПЛБ ДТБКЧЕТ ACPI ОЕ РТПЮЙФБЕФ ФБВМЙГЩ, ЬФХ РБНСФШ МХЮЫЕ ОЕ ФТПЗБФШ. рПФПН НПЦОП ЙУРПМШЪПЧБФШ ФБЛ ЦЕ, ЛБЛ Й РБНСФШ ФЙРБ 1.
4 - ьФХ РБНСФШ УМЕДХЕФ УПИТБОСФШ НЕЦДХ NVS УЕУУЙСНЙ. фБЛХА РБНСФШ НЩ ФТПЗБФШ ОЕ ВХДЕН, РПЛБ ОЕ ХЪОБЕН, ЮФП ФБЛПЕ NVS УЕУУЙЙ:-)

оЕ ЧУЕ BIOS НПЗХФ РПДДЕТЦЙЧБФШ ЬФХ ЖХОЛГЙА. еУМЙ ЛБЛБС-ФП ЖХОЛГЙС ОЕ РПДДЕТЦЙЧБЕФУС, ФП РТЙ ЧЩИПДЕ ЙЪ ОЕЈ ХУФБОПЧМЕО ЖМБЗ РЕТЕРПМОЕОЙС Й УМЕДХЕФ ПВТБЭБФШУС Л ВПМЕЕ УФБТПК. нЩ ВХДЕН ЙУРПМШЪПЧБФШ ЖПТНБФ ЛБТФЩ РБНСФЙ ЖХОЛГЙЙ 0xE820. еУМЙ УБНХ ЬФХ ЖХОЛГЙА ЧЩЪЧБФШ ОЕ РПМХЮЙМПУШ - РПМХЮБФШ ПВЯЈН РБНСФЙ ПВЩЮОЩНЙ УТЕДУФЧБНЙ Й УПЪДБЧБФШ УЧПА УПВУФЧЕООХА ЛБТФХ РБНСФЙ ЙЪ ПДОПЗП ЬМЕНЕОФБ. рПУЛПМШЛХ ПРТЕДЕМЕОЙЕ ПВЯЈНБ РБНСФЙ ЪБДБЮБ ОХЦОБС Й ДМС ЪБРХУЛБ 32-ВЙФОПЗП Й ДМС ЪБРХУЛБ 64-ВЙФОПЗП СДТБ, МХЮЫЕ ПЖПТНЙФШ ЕЈ Ч ЧЙДЕ РПДРТПЗТБННЩ. лБТФХ РБНСФЙ ТБЪНЕУФЙН РП БДТЕУХ 0x7000. оЕ ДХНБА, ЮФП ПОБ НПЦЕФ ВЩФШ ВПМШЫЕ РБТЩ ЛЙМПВБКФ. рПУМЕДОЙК ЬМЕНЕОФ ЧТХЮОХА УДЕМБЕН ФЙРБ 0 - ФБЛПЗП ФЙРБ ОЕ ЧПЪЧТБЭБЕФ BIOS Й ЬФП Й ВХДЕФ РТЙЪОБЛПН ЛПОГБ.

; рПМХЮЕОЙЕ ЛБТФЩ РБНСФЙ get_memory_map: mov di, 0x7000 xor ebx, ebx @: mov eax, 0xE820 mov edx, 0x534D4150 mov ecx, 24 mov dword, 1 int 0x15 jc @f add di, 24 test ebx, ebx jnz @b @: cmp di, 0x7000 ja .ok mov dword, 0x100000 mov dword, 0 mov dword, 0 mov dword, 1 mov dword, 0 mov ax, 0xE801 int 0x15 jnc @f mov ah, 0x88 int 0x15 jc .ok mov cx, ax xor dx, dx @: test cx, cx jz @f mov ax, cx mov bx, dx @: movzx eax, ax movzx ebx, bx mov ecx, 1024 mul ecx push eax mov eax, ebx mov ecx, 65536 mul ecx pop edx add eax, edx mov , eax add di, 24 jmp .ok .ok: xor ax, ax mov cx, 24 / 2 rep stosw ret

оХ ЧПФ Й ЗПФПЧ ОБЫ ОБЮБМШОЩК ЪБЗТХЪЮЙЛ ДМС 32-ВЙФОЩИ СДЕТ. ч ЪБЛМАЮЕОЙЕ РТЙЧПЦХ ЕЗП РПМОЩК ЛПД Й НЩ РЕТЕКДЈН Л СДТХ.

; оБЮБМШОЩК ЪБЗТХЪЮЙЛ СДТБ ДМС БТИЙФЕЛФХТЩ x86 format Binary as "bin" org 0x7C00 jmp boot ; ъБЗПМПЧПЛ ListFS align 4 fs_magic dd ? fs_version dd ? fs_flags dd ? fs_base dq ? fs_size dq ? fs_map_base dq ? fs_map_size dq ? fs_first_file dq ? fs_uid dq ? fs_block_size dd ? ; ъБЗПМПЧПЛ ЖБКМБ virtual at 0x800 f_info: f_name rb 256 f_next dq ? f_prev dq ? f_parent dq ? f_flags dq ? f_data dq ? f_size dq ? f_ctime dq ? f_mtime dq ? f_atime dq ? end virtual ; дБООЩЕ ОБЮБМШОПЗП ЪБЗТХЪЮЙЛБ label sector_per_track word at $$ label head_count byte at $$ + 2 label disk_id byte at $$ + 3 reboot_msg db "Press any key...",13,10,0 boot_file_name db "boot.bin",0 ; чЩЧПД УФТПЛЙ DS:SI ОБ ЬЛТБО write_str: push si mov ah, 0x0E @: lodsb test al, al jz @f int 0x10 jmp @b @: pop si ret ; лТЙФЙЮЕУЛБС ПЫЙВЛБ error: pop si call write_str ; рЕТЕЪБЗТХЪЛБ reboot: mov si, reboot_msg call write_str xor ah, ah int 0x16 jmp 0xFFFF:0 ; ъБЗТХЪЛБ УЕЛФПТБ DX:AX Ч ВХЖЕТ ES:DI load_sector: push dx add ax, word adc dx, word cmp byte, 0xFF je .use_EDD push bx cx si div mov cl, dl inc cl div mov dh, ah mov ch, al mov dl, mov bx, di mov al, 1 mov si, 3 @: mov ah, 2 int 0x13 jnc @f xor ah, ah int 0x13 dec si jnz @b .error: call error db "DISK ERROR",13,10,0 @: pop si cx bx dx ret .use_EDD: push si mov byte, 0x10 mov byte, 0 mov word, 1 mov , di push es pop word mov , ax mov , dx mov word, 0 mov word, 0 mov ah, 0x42 mov dl, mov si, 0x600 int 0x13 jc .error pop si dx ret ; рПЙУЛ ЖБКМБ У ЙНЕОЕН DS:SI Ч ЛБФБМПЗЕ DX:AX find_file: push cx dx di .find: cmp ax, -1 jne @f cmp dx, -1 jne @f .not_found: call error db "NOT FOUND",13,10,0 @: mov di, f_info call load_sector push di mov cx, 0xFFFF xor al, al repne scasb neg cx dec cx pop di push si repe cmpsb pop si je .found mov ax, word mov dx, word jmp .find .found: pop di dx cx ret ; ъБЗТХЪЛБ ФЕЛХЭЕЗП ЖБКМБ Ч РБНСФШ РП БДТЕУХ BX:0. лПМЙЮЕУФЧП ЪБЗТХЦЕООЩИ УЕЛФПТПЧ ЧПЪЧТБЭБЕФУС Ч AX load_file_data: push bx cx dx si di mov ax, word mov dx, word .load_list: cmp ax, -1 jne @f cmp dx, -1 jne @f .file_end: pop di si dx cx mov ax, bx pop bx sub ax, bx shr ax, 9 - 4 ret @: mov di, 0x8000 / 16 call load_sector mov si, di mov cx, 512 / 8 - 1 .load_sector: lodsw mov dx, add si, 6 cmp ax, -1 jne @f cmp dx, -1 je .file_end @: push es mov es, bx xor di, di call load_sector add bx, 0x200 / 16 pop es loop .load_sector lodsw mov dx, jmp .load_list ; фПЮЛБ ЧИПДБ Ч ОБЮБМШОЩК ЪБЗТХЪЮЙЛ boot: ; оБУФТПЙН УЕЗНЕОФОЩЕ ТЕЗЙУФТЩ jmp 0:@f @: mov ax, cs mov ds, ax mov es, ax ; оБУФТПЙН УФЕЛ mov ss, ax mov sp, $$ ; тБЪТЕЫЙН РТЕТЩЧБОЙС sti ; ъБРПНОЙН ОПНЕТ ЪБЗТХЪПЮОПЗП ДЙУЛБ mov , dl ; пРТЕДЕМЙН РБТБНЕФТЩ ЪБЗТХЪПЮОПЗП ДЙУЛБ mov ah, 0x41 mov bx, 0x55AA int 0x13 jc @f mov byte, 0xFF jmp .disk_detected @: mov ah, 0x08 xor di, di push es int 0x13 pop es jc load_sector.error inc dh mov , dh and cx, 111111b mov , cx .disk_detected: ; ъБЗТХЪЙН РТПДПМЦЕОЙЕ ОБЮБМШОПЗП ЪБЗТХЪЮЙЛБ mov si, boot_file_name mov ax, word mov dx, word call find_file mov bx, 0x7E00 / 16 call load_file_data ; рЕТЕИПДЙН ОБ РТПДПМЦЕОЙЕ jmp boot2 ; рХУФПЕ РТПУФТБОУФЧП Й УЙЗОБФХТБ rb 510 - ($ - $$) db 0x55,0xAA ; дПРПМОЙФЕМШОЩЕ ДБООЩЕ ЪБЗТХЪЮЙЛБ load_msg_preffix db "Loading "",0 load_msg_suffix db ""...",0 ok_msg db "OK",13,10,0 config_file_name db "boot.cfg",0 start16_msg db "Starting 16 bit kernel...",13,10,0 start32_msg db "Starting 32 bit kernel...",13,10,0 label module_list at 0x6000 label memory_map at 0x7000 ; тБЪВЙЕОЙЕ УФТПЛЙ DS:SI РП УЙНЧПМХ УМЕЫБ split_file_name: push si @: lodsb cmp al, "/" je @f test al, al jz @f jmp @b @: mov byte, 0 mov ax, si pop si ret ; ъБЗТХЪЛБ ЖБКМБ У ЙНЕОЕН DS:SI Ч ВХЖЕТ BX:0. тБЪНЕТ ЖБКМБ Ч УЕЛФПТБИ ЧПЪЧТБЭБЕФУС Ч AX load_file: push si mov si, load_msg_preffix call write_str pop si call write_str push si mov si, load_msg_suffix call write_str pop si push si bp mov dx, word mov ax, word @: push ax call split_file_name mov bp, ax pop ax call find_file test byte, 1 jz @f mov si, bp mov dx, word mov ax, word jmp @b @: call load_file_data mov si, ok_msg call write_str pop bp si ret ; рПМХЮЕОЙЕ ЛБТФЩ РБНСФЙ get_memory_map: mov di, memory_map xor ebx, ebx @: mov eax, 0xE820 mov edx, 0x534D4150 mov ecx, 24 mov dword, 1 int 0x15 jc @f add di, 24 test ebx, ebx jnz @b @: cmp di, 0x7000 ja .ok mov dword, 0x100000 mov dword, 0 mov dword, 0 mov dword, 1 mov dword, 0 mov ax, 0xE801 int 0x15 jnc @f mov ah, 0x88 int 0x15 jc .ok mov cx, ax xor dx, dx @: test cx, cx jz @f mov ax, cx mov bx, dx @: movzx eax, ax movzx ebx, bx mov ecx, 1024 mul ecx push eax mov eax, ebx mov ecx, 65536 mul ecx pop edx add eax, edx mov , eax add di, 24 jmp .ok .ok: xor ax, ax mov cx, 24 / 2 rep stosw ret ; рТПДПМЦЕОЙЕ ОБЮБМШОПЗП ЪБЗТХЪЮЙЛБ boot2: ; ъБЗТХЪЙН ЛПОЖЙЗХТБГЙПООЩК ЖБКМ ЪБЗТХЪЮЙЛБ mov si, config_file_name mov bx, 0x1000 / 16 call load_file ; чЩРПМОЙН ЪБЗТХЪПЮОЩК УЛТЙРФ mov bx, 0x9000 / 16 mov bp, module_list mov dx, 0x1000 .parse_line: mov si, dx .parse_char: lodsb test al, al jz .config_end cmp al, 10 je .run_command cmp al, 13 je .run_command jmp .parse_char .run_command: mov byte, 0 xchg dx, si cmp byte, 0 je .parse_line ; рХУФБС УФТПЛБ cmp byte, "#" je .parse_line ; лПННЕОФБТЙК cmp byte, "L" je .load_file ; ъБЗТХЪЛБ ЖБКМБ cmp byte, "S" je .start ; ъБРХУЛ СДТБ; оЕЙЪЧЕУФОБС ЛПНБОДБ mov al, mov [.cmd], al call error db "Unknown boot script command "" .cmd db ? db ""!",13,10,0 .config_end: ; рТЙ РТБЧЙМШОПН ЛПОЖЙЗХТБГЙПООПН ЖБКМЕ НЩ ОЕ ДПМЦОЩ УАДБ РПРБУФШ; ъБЧЕТЫЕОЙЕ jmp reboot ; ъБЗТХЪЛБ ЖБКМБ.load_file: push dx inc si call load_file push ax mov cx, 512 mul cx mov word, ax mov word, dx mov word, 0 mov word, 0 mov ax, bx mov cx, 16 mul cx mov word, ax mov word, dx mov word, 0 mov word, 0 pop ax shr ax, 9 - 4 add bx, ax add bp, 16 pop dx jmp .parse_line ; ъБРХУЛ СДТБ.start: ; рТПЧЕТЙН, ЮФП ЪБЗТХЦЕО ИПФС ВЩ ПДЙО ЖБКМ cmp bx, 0x9000 / 16 ja @f call error db "NO KERNEL LOADED",13,10,0 @: ; ъБРПМОСЕН РПУМЕДОЙК ЬМЕНЕОФ УРЙУЛБ ЖБКМПЧ xor ax, ax mov cx, 16 mov di, bp rep stosw ; рЕТЕИПДЙН Л РТПГЕДХТЕ ЙОЙГЙБМЙЪБГЙЙ СДТБ ДМС ОХЦОПК ТБЪТСДОПУФЙ inc si cmp word, "16" je .start16 cmp word, "32" je .start32 ;cmp word, "64" ;je .start64 ; оЕЙЪЧЕУФОБС ТСЪТСДОПУФШ СДТБ call error db "Invalid start command argument",13,10,0 ; ъБРХУЛ 16-ТБЪТСДОПЗП СДТБ.start16: mov si, start16_msg mov bx, module_list mov dl, jmp 0x9000 ; ъБРХУЛ 32-ТБЪТСДОПЗП СДТБ.start32: ; чЩЧПДЙН ХЧЕДПНМЕОЙЕ П ЪБРХУЛЕ 32-ВЙФОПЗП СДТБ mov si, start32_msg call write_str ; рТПЧЕТЙН, ЮФП РТПГЕУУПТ ОЕ ИХЦЕ i386 mov ax, 0x7202 push ax popf pushf pop bx cmp ax, bx je @f call error db "Required i386 or better",13,10,0 @: ; рПМХЮЙН ЛБТФХ РБНСФЙ call get_memory_map ; пЮЙУФЙН ФБВМЙГЩ УФТБОЙГ xor ax, ax mov cx, 3 * 4096 / 2 mov di, 0x1000 rep stosw ; ъБРПМОЙН ЛБФБМПЗ УФТБОЙГ mov word, 0x2000 + 111b mov word, 0x3000 + 111b ; ъБРПМОЙН РЕТЧХА ФБВМЙГХ УФТБОЙГ mov eax, 11b mov cx, 0x100000 / 4096 mov di, 0x2000 @: stosd add eax, 0x1000 loop @b ; ъБРПМОЙН РПУМЕДОАА ФБВМЙГХ УФТБОЙГ mov di, 0x3000 mov eax, dword or eax, 11b mov ecx, dword shr ecx, 12 @: stosd add eax, 0x1000 loop @b mov word, 0x4000 + 11b ; Kernel stack mov word, 0x3000 + 11b ; Kernel page table ; ъБЗТХЪЙН ЪОБЮЕОЙЕ Ч CR3 mov eax, 0x1000 mov cr3, eax ; ъБЗТХЪЙН ЪОБЮЕОЙЕ Ч GDTR lgdt ; ъБРТЕФЙН РТЕТЩЧБОЙС cli ; рЕТЕКДЈН Ч ЪБЭЙЭЈООЩК ТЕЦЙН mov eax, cr0 or eax, 0x80000001 mov cr0, eax ; рЕТЕКДЈН ОБ 32-ВЙФОЩК ЛПД jmp 8:start32 ; фБВМЙГБ ДЕУЛТЙРФПТПЧ УЕЗНЕОФПЧ ДМС 32-ВЙФОПЗП СДТБ align 16 gdt32: dq 0 ; NULL - 0 dq 0x00CF9A000000FFFF ; CODE - 8 dq 0x00CF92000000FFFF ; DATA - 16 gdtr32: dw $ - gdt32 - 1 dd gdt32 ; 32-ВЙФОЩК ЛПД use32 start32: ; оБУФТПЙН УЕЗНЕОФОЩЕ ТЕЗЙУФТЩ Й УФЕЛ mov eax, 16 mov ds, ax mov es, ax mov fs, ax mov gs, ax mov ss, ax mov esp, 0xFFFFDFFC ; рПНЕУФЙН Ч DL ОПНЕТ ЪБЗТХЪПЮОПЗП ДЙУЛБ mov dl, ; рПНЕУФЙН Ч EBX БДТЕУ УРЙУЛБ ЪБЗТХЦЕООЩИ ЖБКМПЧ mov ebx, module_list ; рПНЕУФЙН Ч ESI БДТЕУ ЛБТФЩ РБНСФЙ mov esi, memory_map ; рЕТЕИПДЙН ОБ СДТП jmp 0xFFC00000

рЕТЧПЕ СДТП

сДТП РПЛБ Х ОБУ ВХДЕФ УПУФПСФШ ЙЪ ДЧХИ ЖБКМПЧ - startup.asm Й main.c. startup.asm ОХЦЕО ДМС ФПЗП, ЮФПВЩ ВЩФШ ХЧЕТЕООЩНЙ, ЮФП ХРТБЧМЕОЙЕ РПРБДЈФ ОБ ЖХОЛГЙА kernel_main. чЕДШ ПОБ НПЦЕФ ВЩФШ ОЕ Ч ОБЮБМЕ ЖБКМБ, Б УПДЕТЦЙНПЕ startup.o НЩ РПМОПУФША ЛПОФТПМЙТХЕН Й ЕУМЙ ХЛБЦЕН ЕЗП РЕТЧЩН МЙОЛЕТХ, ФП ВХДЕН ХРТБЧМСФШ Й РЕТЧЩНЙ ВБКФБНЙ ДЧПЙЮОПЗП ЖБКМБ.

Format ELF public _start extrn kernel_main section ".text" executable _start: movzx edx, dl push edx push esi push ebx lgdt call kernel_main @: ;cli ;hlt jmp @b section ".data" writable gdt: dq 0 dq 0x00CF9A000000FFFF dq 0x00CF92000000FFFF gdtr: dw $ - gdt dd gdt

оХ ЧПФ Й РПУМЕДОЙК ОБЫ ЛПД ОБ ЮЙУФПН Assembler:-). пО ЧЩРПМОСЕФ РТПУФЕКЫХА ЪБДБЮХ - ХМПЦЙФШ Ч УФЕЛ ФТЙ БТЗХНЕОФБ ДМС ЖХОЛГЙЙ kernel_main Й РЕТЕДБФШ ОБ ОЕЈ ХРТБЧМЕОЙЕ. рПУМЕ ЧПЪЧТБФБ ЙЪ ОЕЈ СДТП ХИПДЙФ Ч ВЕУЛПОЕЮОЩК ГЙЛМ. рП УПЗМБЫЕОЙА ЧЩЪПЧБ ЖХОЛГЙК уЙ РБТБНЕФТЩ УМЕДХЕФ РЙИБФШ Ч УФЕЛ Ч ПВТБЪПН РПТСДЛЕ. фБЛЦЕ ЬФПФ ЛПД ЙОЙГЙБМЙЪБГЙЙ ЪБЗТХЦБЕФ ОПЧПЕ ЪОБЮЕОЙЕ Ч GDTR - ФЕРЕТШ ФБВМЙГБ ДЕУЛТЙРФПТПЧ УЕЗНЕОФПЧ ОБИПДЙФУС Ч РТПУФТБОУФЧЕ СДТБ Й ДБЦЕ ЕУМЙ НЩ ПФНПОФЙТХЕН РЕТЧЩК НЕЗБВБКФ ОЕ РТПЙЪПКДЈФ ОЙЛБЛЙИ ПЫЙВПЛ.

б ФЕРЕТШ УБНПЕ ЧЛХУОПЕ - РТПУФЕКЫЕЕ СДТП ОБ СЪЩЛЕ ЧЩУПЛПЗП ХТПЧОС:

Typedef struct { unsigned long long base; unsigned long long size; } BootModuleInfo; void kernel_main(char boot_disk_id, void *memory_map, BootModuleInfo *boot_module_list) { char *screen_buffer = (void*)0xB8000; char *msg = "Hello world!"; unsigned int i = 24 * 80; while (*msg) { screen_buffer = *msg; msg++; i++; } }

ьФП СДТП ОЕ ДЕМБЕФ ОЙЮЕЗП ПУПВЕООПЗП - РТПУФП ЧЩЧПДЙФ УФТПЛХ "Hello world!" ОБ РПУМЕДОАА УФТПЮЛХ ФЕЛУФПЧПЗП ЬЛТБОБ. уФТХЛФХТБ ПРЙУБООБС Ч ОБЮБМЕ ВХДЕФ ОХЦОБ ДМС ДПУФХРБ Л УРЙУЛХ ЪБЗТХЦЕООЩИ НПДХМЕК.

чБЦОП РПНОЙФШ, ЮФП ОЙЛБЛПК УФБОДБТФОПК ВЙВМЙПФЕЛЙ Х ОБУ ОЕФ - ОБН ДПУФХРОЩ ФПМШЛП ФЕ ЖХОЛГЙЙ, ЛПФПТЩЕ НЩ УДЕМБЕН УБНЙ. чУЕ printf, strcpy, memcpy Й Ф. Р. РТЙДЈФУС ТЕБМЙЪПЧЩЧБФШ УБНПУФПСФЕМШОП, ОЕ РЩФБКФЕУШ ПВТБФЙФШУС Л ОЙН. ч УМЕДХАЭЕН ЧЩРХУЛЕ НЩ ЪБКНЈНУС УПЪДБОЙЕН ОБЫЕЗП УПВУФЧЕООПЗП ЦХФЛП ХТЕЪБООПЗП БОБМПЗБ libc, ЮФПВЩ РТПЗТБННЙТПЧБФШ ВЩМП ХДПВОЕЕ. фХФ ОБЮЙОБЕФУС УБНБС ЙОФЕТЕУОБС ЮБУФШ, Б РТЙОСФЩЕ ТЕЫЕОЙС ЧП НОПЗПН РПЧМЙСАФ ОБ ЧУА УФТХЛФХТХ УЙУФЕНЩ.

уВПТЛБ СДТБ

йУРПМОСЕНЩЕ ЖБКМЩ УПВЙТБАФУС Ч ДЧБ ЬФБРБ - ЛПНРЙМСГЙС, Б РПФПН МЙОЛПЧЛБ. оБ РЕТЧПН ЬФБРЕ ЛПНРЙМСФПТ РТЕПВТБЪХЕФ ЙУИПДОЩК ЛПД Ч ЛПНБОДЩ РТПГЕУУПТБ Й УПИТБОСЕФ ЧУЈ ЬФП Ч ПВЯЕЛФОЩК ЖБКМ. лБЦДЩК НПДХМШ УЙУФЕНЩ УПИТБОСЕФУС Ч ПФДЕМШОПН ЖБКМЕ. ч ЬФПН ЖБКМЕ ФБЛ ЦЕ УПДЕТЦЙФУС ЙОЖПТНБГЙС П ЖХОЛГЙСИ, ПРЙУБООЩИ Ч НПДХМЙ, РПЬФПНХ ЙЪ ПДОПЗП ЖБКМБ НПЦОП УЧПВПДОП ЧЩЪЩЧБФШ ЖХОЛГЙА ЙЪ ДТХЗПЗП. чЕУШ ЛПД Ч ПВЯЕЛФОЩИ ЖБКМБИ ОЕ РТЙЧСЪБО Л ЛПОЛТЕФОЩН БДТЕУБН. оБ ЧФПТПН ЬФБРЕ МЙОЛЕТ УПВЙТБЕФ ЧУЕ ПВЯЕЛФОЩЕ ЖБКМЩ Ч ПДЙО ВЙОБТОЩК. рТЙ ЬФПН ЛПД РТЙЧСЪЩЧБЕФУС Л ЛПОЛТЕФОЩН БДТЕУБН (ЕУМЙ, ЛПОЕЮОП, НЩ ОЕ УПВЙТБЕН ДЙОБНЙЮЕУЛЙ ЪБЗТХЦБЕНХА ВЙВМЙПФЕЛХ), ЧНЕУФП УУЩМПЛ ОБ ЖХОЛГЙЙ РПДУФБЧМСАФУС ОХЦОЩЕ БДТЕУБ. оБН ОХЦОП РПМХЮЙФШ ОБ ЧЩИПДЕ ПУПВЩК ДЧПЙЮОЩК ЖБКМ. ьФП РТПУФП ЛПД Й ДБООЩЕ, ВЕЪ ЛБЛЙИ-МЙВП ЪБЗПМПЧЛПЧ (ФП ЕУФШ ЬФП ОЕ PE Й ОЕ ELF). ч ЛБЮЕУФЧЕ ВБЪПЧПЗП БДТЕУБ ЙУРПМШЪХЕФУС БДТЕУ 0xFFC00000. дМС ХРТПЭЕОЙС ЬФПЗП НЩ ПРЙЫЕН ЧУЈ, ЮФП ОБН ОХЦОП Ч УРЕГЙБМШОПН ЖПТНБФЕ УЛТЙРФБ ld:

OUTPUT_FORMAT("binary") ENTRY(_start) SECTIONS { .text 0xFFC00000: { *(.text) *(.code) *(.rodata*) } .data ALIGN(0x1000) : { *(.data) } .bss ALIGN(0x1000) : { *(.bss) } .empty ALIGN(0x1000) - 1: { BYTE(0) } }

ьФПФ УЛТЙРФ ЗПЧПТЙФ, ЮФП ОБЫ ЖБКМ ВХДЕФ МЕЦБФШ Ч РБНСФЙ ОЕРТЕТЩЧОЩН ВМПЛПН ОБЮЙОБС У БДТЕУБ 0xFFC00000. ч УБНПН ОБЮБМЕ ВХДЕФ ЙДФЙ УЕЛГЙС ЛПДБ, РПФПН УЕЛГЙС read-only ДБООЩИ, ЪБФЕН ПВЩЮОЩИ ДБООЩИ, РПФПН ОЕЙОЙГЙБМЙЪЙТПЧБООЩИ. чУЕ УЕЛГЙЙ ЧЩТПЧОЕОЩ ОБ ТБЪНЕТ УФТБОЙГЩ 4 лв (ЧДТХЗ НЩ РПФПН ЪБИПФЙН ЪБЭЙФЙФШ ОБ ХТПЧОЕ ФБВМЙГЩ УФТБОЙГ ЛПД ПФ ЪБРЙУЙ). рПУМЕДОЕЕ ПРЙУБОЙЕ УЕЛГЙЙ.empty ОЕПВИПДЙНП ДМС ФПЗП, ЮФПВЩ ДБЦЕ ОЕЙОЙГЙБЙМЙЪПТПЧБООЩЕ РЕТЕНЕООЩЕ ЪБОЙНБМЙ НЕУФП Ч ЖБКМЕ (ФБН ВХДХФ ОХМЙ). чЕДШ ОБЮБМШОЩК ЪБЗТХЪЮЙЛ ЧЩДЕМСЕФ РБНСФШ ДМС СДТБ ТХЛПЧПДУФЧХСУШ ТБЪНЕТПН ЖБКМБ.

уПВТБФШ ЧУЈ СДТП НПЦОП УМЕДХАЭЙНЙ ЛПНБОДБНЙ:

Fasm startup.asm startup.o gcc -c -m32 -ffreestanding -o main.o main.c ld --oformat=binary -melf_i386 -T script.ld -o kernel.bin startup.o main.o

рБТБНЕФТ GCC -ffreestanding ХЛБЪЩЧБЕФ ЕНХ ПФЛМАЮЙФШ ЧУЕ УФБОДБТФОЩЕ ВЙВМЙПФЕЛЙ. чЕДШ ПОЙ РТЙЧСЪБОЩ Л ЛПОЛТЕФОПК ПРЕТБГЙПООПК УЙУФЕНЕ, Б НЩ РЙЫЕН ОПЧХА.

уВПТЛБ ПВТБЪБ ДЙУЛБ

пВПКДХУШ ВЕЪ МЙЫОЙИ ЛПННЕОФБТЙЕЧ Й РТПУФП РТЙЧЕДХ МЙОХЛУПЧЩК УЛТЙРФ УВПТЛЙ ПВТБЪБ:

Dd if=bin/boot.bios.bin of=bin/boot_sector.bin bs=512 count=1 dd if=bin/boot.bios.bin of=disk/boot.bin bs=1 skip=512 cp bin/kernel.bin disk/kernel.bin bin/make_listfs of=disk.img bs=512 size=2880 boot=bin/boot_sector.bin src=./disk

пО РТЕДРПМБЗБЕФ, ЮФП ЧУЕ УЛПНРЙМЙТПЧБООЩЕ ЖБКМЩ МЕЦБФ Ч bin Ч ФЕЛХЭЕН ЛБФБМПЗЕ, Б ЕЭЈ ЙНЕЕФУС ЛБФБМПЗ disk, Ч ЛПФПТПН МЕЦЙФ boot.cfg УМЕДХАЭЕЗП УПДЕТЦБОЙС:

# Loading kernel Lkernel.bin # Boot 32 bit kernel S32

еУМЙ ЧЩ ЧУЈ УДЕМБМЙ РТБЧЙМШОП, РПМХЮЕООЩК ПВТБЪ НПЦОП ЪБРХУФЙФШ Ч ЬНХМСФПТЕ ЙМЙ ДБЦЕ ОБ ТЕБМШОПН ЦЕМЕЪЕ Й ЧЩ РПМХЮЙФЕ РПДПВОХА ЛБТФЙОХ:

ъБЗТХЪЮЙЛ УЮЙФЩЧБЕФ ЛПОЖЙЗХТБГЙПООЩК ЖБКМ, ЪБЗТХЦБЕФ СДТП, РЕТЕИПДЙФ Ч ЪБЭЙЭЈООЩК ТЕЦЙН Й РЕТЕДБЈФ ЕНХ ХРТБЧМЕОЙЕ. рПМХЮЙЧ ЕЗП, ОБЫЕ СДТП ЧЩЧПДЙФ РПУМЕДОАА УФТПЛХ ОБ ЬЛТБО. ьФП МЙЫШ ОБЮБМП ДПМЗПЗП РХФЙ, НЩ РЕТЕИПДЙН Л УБНПК ЙОФЕТЕУОПК ЮБУФЙ ТБЪТБВПФЛЙ. фЕРЕТШ ЧЩРХУЛЙ ВХДХФ ЗПТБЪДП ВПМЕЕ РТПУФЩН ДМС ЧПУРТЙСФЙС, ВМБЗПДБТС ЙУРПМШЪПЧБОЙА СЪЩЛБ ЧЩУПЛПЗП ХТПЧОС, ЛПФПТЩК ЛБЛ С ОБДЕАУШ ЧУЕ Й ФБЛ ЪОБАФ. еУМЙ ЧЩ ОЕ ИПФЙФЕ ТБЪВЙТБФШУС У Assembler, НПЦЕФЕ РТПУФП ЧЪСФШ НПК ЗПФПЧЩК ЪБЗТХЪЮЙЛ Й startup.asm Й ЙЪНЕОСФШ ХЦЕ ФПМШЛП УПДЕТЦЙНПЕ main.c, РПУЛПМШЛХ ЧЕУШ ЛПД ДП ЬФПЗП ОЕ ДЙЛФХЕФ ЦЈУФЛП ЛБЛЙЕ-МЙВП РБТБНЕФТЩ СДТБ (ЛТПНЕ жу У ЛПФПТПК НЩ ЪБЗТХЦБЕНУС) Й РПЪЧПМСЕФ РПУФТПЙФШ ОБ УЧПЕК ВБЪЕ ЮФП ХЗПДОП.

бЧФПНБФЙЪБГЙС УВПТЛЙ ЙМЙ Makefile

чЩ НПЗМЙ ЪБНЕФЙФШ, ЮФП ЧТХЮОХА ОБВЙЧБФШ УФПМШЛП ЛПНБОД ДПУФБФПЮОП ХФПНЙФЕМШОП. л ФПНХ ЦЕ ОЕ ЧУЕЗДБ ЕУФШ ОЕПВИПДЙНПУФШ РЕТЕЛПНРЙМЙТПЧБФШ ЧУЕ ЖБКМЩ. оБРТЙНЕТ, ЕУМЙ startup.asm ОЕ ВЩМ ЙЪНЕОЈО, НПЦОП ОЕ ЧЩЪЩЧБФШ fasm. уРЕГЙБМШОП ДМС ХРТПЭЕОЙС ЛПНРЙМСГЙЙ РТЙМПЦЕОЙК ВЩМБ РТЙДХНБОБ ХФЙМЙФБ make, ЛПФПТБС ЧИПДЙФ Ч УФБОДБТФОХА РПУФБЧЛХ GCC Й MinGW.

мАВПК Makefile УФПЙФ ЙЪ ОБВПТБ РТБЧЙМ У ФБЛПК УФТХЛФХТПК:

ЙНСгЕМЙйМЙжБКМБ: йНСрЕТЧПЗПйУИПДОПЗПжБКМБ йНСчФПТПЗПйУИПДОПЗПжБКМБ... лПНБОДЩлПНРЙМСГЙЙ

рЕТЧПЕ РТБЧЙМП, ЛПФПТПЕ ДПМЦОП ВЩФШ Ч МАВПН Makefile - ГЕМШ all. make УНПФТЙФ ОБ ЪБЧЙУЙНПУФЙ ГЕМЙ all Й ЛПНРЙМЙТХЕФ ЙИ, Б ЪБФЕН ЧЩРПМОСЕФ ЛПНБОДЩ Й ЬФПК ГЕМЙ. дМС ЛБЦДПК ДТХЗПК ГЕМЙ УОБЮБМБ УПВЙТБАФУС ЕЈ ЪБЧЙУЙНПУФЙ. рТЙ ЬФПН ЙНС ГЕМЙ Й ЙНС ЪБЧЙУЙНПУФЕК НПЗХФ УПЧРБДБФШ У ЙНЕОБНЙ ТЕБМШОЩИ ЖБКМПЧ. ч ФБЛПН УМХЮБЕ РЕТЕУВПТЛБ ГЕМЙ РТПЙЪПКДЈФ ФПМШЛП ЕУМЙ ЙУИПДОЙЛЙ ВЩМЙ ЙЪНЕОЕОЩ.

еЭЈ ПДОБ ГЕМШ, ЛПФПТБС ЮБУФП ЙУРПМШЪХЕФУС Ч Makefile - clean. еЈ ЪБДБЮБ ХДБМЙФШ ЧУЕ ВЙОБТОЩЕ ЖБКМЩ, ЮФПВЩ ОБЮБФШ УВПТЛХ "У ЮЙУФПЗП МЙУФБ". чПФ ФБЛ НПЦЕФ ЧЩЗМСДЕФШ Makefile ДМС СДТБ:

All: startup.o main.o script.ld ld --oformat=binary -melf_i386 -T script.ld -o kernel.bin startup.o main.o startup.o: startup.i386.asm fasm startup.i386.asm startup.o main.o: main.c gcc -c -m32 -ffreestanding -o main.o main.c clean: rm -v *.o kernel.bin

ьФПФ ФЕЛУФ ОЕПВИПДЙНП УПИТБОЙФШ Ч ЖБКМ У ЙНЕОЕН Makefile (ВЕЪ ТБУЫЙТЕОЙС) Ч ЛБФБМПЗ У ЙУИПДОЩНЙ ФЕЛУФБНЙ СДТБ. фЕРЕТШ ДПУФБФПЮОП ЧЩРПМОЙФШ ЛПНБОДХ make ВЕЪ РБТБНЕФТПЧ, ОБИПДСУШ Ч ЬФПН ЛБФБМПЗЕ Й НЩ РПМХЮЙН ЖБКМ kernel.bin (МЙВП УППВЭЕОЙС ПВ ПЫЙВЛБИ, ЕУМЙ ЮФП-ФП РПЫМП ОЕ ФБЛ).

б ЧПФ ФБЛ С УПВЙТБА ЪБЗТХЪЮЙЛ:

All: boot.bios.bin boot.bios.bin: boot.bios.asm fasm boot.bios.asm boot.bios.bin clean: rm -v boot.bios.bin

Й make_listfs:

All: compile compile: make_listfs.c gcc -o make_listfs make_listfs.c clean: rm -f make_listfs make_listfs.exe

оХ Й ОБЛПОЕГ ТБУУЛБЦХ РТП ЧЩЪПЧ ДТХЗЙИ Makefile ЙЪ ПДОПЗП. с ДПУФБФПЮОП МЕОЙЧ, ЮФПВЩ ДБЦЕ ЪБИПДЙФШ Ч ЛБФБМПЗЙ У ЛБЦДЩН ЛПНРПОЕОФПН УЙУФЕНЩ, РПЬФПНХ УПЪДБМ 1 Makefile, ЛПФПТЩК УПВЙТБЕФ УТБЪХ ЧУА УЙУФЕНХ. х НЕОС ЕУФШ РБРЛБ src, Ч ОЕК РПДЛБФБМПЗЙ: boot, kernel, make_listfs. ч УБНПК src ОБИПДЙФУС ЧПФ ФБЛПК Makefile:

All: make -C boot/ make -C kernel/ make -C make_listfs/ clean: make -C boot/ clean make -C kernel/ clean make -C make_listfs clean

фЕРЕТШ, ОБИПДСУШ Ч ЛБФБМПЗЕ src С РТПУФП РЙЫХ make Й РПМХЮБА РПМОПУФША УПВТБООХА УЙУФЕНХ, Б ЕУМЙ ОБРЙУБФШ make clean, ФП ЧУЕ ДЧПЙЮОЩЕ ЖБКМЩ ВХДХФ ХДБМЕОЩ Й ПУФБОХФУС ФПМШЛП ЙУИПДОЙЛЙ.

оХ Й Ч ДПЧЕТЫЕОЙЕ РПУМЕДОЙК УЛТЙРФ, ЛПФПТЩК ЧЩРПМОСЕФ РПМОХА ЛПНРЙМСГЙА Й УВПТЛХ ЧУЕИ ЛПНРПОЕОФПЧ Й ПВТБЪБ ДЙУЛБ. ч ПДОПН ЛБФБМПЗЕ У ОЙН ОБДП ТБЪНЕУФЙФШ src, РХУФПК ЛБФБМПЗ bin Й ЛБФБМПЗ disk У ЖБКМПН boot.cfg.

#!/bin/sh make -C src cp src/boot/boot.bios.bin bin/ cp src/kernel/kernel.bin bin/ cp src/make_listfs/make_listfs bin/ dd if=bin/boot.bios.bin of=bin/boot_sector.bin bs=512 count=1 dd if=bin/boot.bios.bin of=disk/boot.bin bs=1 skip=512 cp bin/kernel.bin disk/kernel.bin bin/make_listfs of=disk.img bs=512 size=2880 boot=bin/boot_sector.bin src=./disk read -p "Press Enter to continue..." dummy

у ФБЛЙН ОБВПТПН УЛТЙРФПЧ УВПТЛБ УЙУФЕНБ УФБОПЧЙФУС РТЕДЕМШОП РТПУФПК, ПУПВЕООП ЕУМЙ ХЮЕУФШ, ЮФП РПУМЕДОЙК УЛТЙРФ НПЦОП ЪБРХУЛБФШ ДЧПКОЩН ЛМЙЛПН ЙЪ ЖБКМПЧПЗП НЕОЕДЦЕТБ. тБЪМЙЮОЩЕ ЛПНБОДЩ ЧТПДЕ dd, cp, rm ОЕ УХЭЕУФЧХАФ РПД Windows, РПЬФПНХ ЕЈ РПМШЪПЧБФЕМСН РТЙЗПДЙФУС РБЛЕФ MSYS ЙМЙ Cygwin. пДОБЛП РТПУФБС УВПТЛБ ЧУЕИ ЛПНРПОЕОФПЧ ВХДЕФ ТБВПФБФШ ДБЦЕ ЕУМЙ Х ЧБУ ЕУФШ ФПМШЛП GCC Й fasm (make_listfs МЕЗЛП УЛПНРЙМЙТХЕФУС Й ЪБРХУФЙФУС Ч ЧЙДЕ Windows-РТЙМПЦЕОЙС).

рТЙНЕЮБОЙЕ ДМС РПМШЪПЧБФЕМЕК пу Windows

ld ДМС Windows ОЕ УПЧУЕН РПМОПГЕООЩК - ПО ОЕ РПДДЕТЦЙЧБЕФ ЧЩЧПД УТБЪХ Ч ВЙОБТОЩК ЖБКМ, ФПМШЛП Ч EXE. йУРТБЧЙФШ ЬФП НПЦОП УПЪДБЧ УОБЮБМБ EXE (ld ОЕ ПВТБФЙФ ЧОЙНБОЙЕ, ЮФП ВБЪПЧЩЕ БДТЕУБ УЕЛГЙК ОЕЧПЪНПЦОЩЕ ДМС ЧЕОДПЧЩИ ВЙОБТОЙЛПЧ), Б РПФПН ЧЩФБЭЙФШ ПФФХДБ ЮЙУФЩЕ ДБООЩЕ У РПНПЭША objcopy. еУМЙ ЧЩ УФПМЛОЈФЕУШ У ФЕН, ЮФП ld ПФЛБЪЩЧБЕФУС УПЪДБЧБФШ ЖБКМ kernel.bin, ЧПУРПМШЪХКФЕУШ ЧПФ ФБЛЙН Makefile ДМС СДТБ:

All: startup.o main.o script.ld ld -melf_i386 -T script.ld -o kernel.bin startup.o main.o objcopy kernel.bin -O binary startup.o: startup.i386.asm fasm startup.i386.asm startup.o main.o: main.c gcc -c -m32 -ffreestanding -o main.o main.c clean: rm -v *.o kernel.bin

ъБПДОП ХВЕТЙФЕ УФТПЛХ OUTPUT_FORMAT("binary") ЙЪ script.ld. фЕРЕТШ Й РПД Windows РПМХЮЙФУС УПВТБФШ СДТП УЙУФЕНЩ.

ъБЗТХЪЛБ УЙУФЕНЩ ОБ ТЕБМШОПК НБЫЙОЕ

рПУМЕ ФБЛЙИ ХУРЕИПЧ Х ОЕЛПФПТЩИ НПЦЕФ ЧПЪОЙЛОХФШ ЦЕМБОЙЕ ПРТПВПЧБФШ ОПЧХА пу ОБ ТЕБМШОПН ЦЕМЕЪЕ. ьФП ОЕ РТЕДУФБЧМСЕФ РТПВМЕН. у РПНПЭША HxD Ч Windows ПФЛТПКФЕ ДЙУЛЕФХ ЙМЙ ЖМЕЫЛХ, ЧЩВТБЧ ЧБТЙБОФ "пФЛТЩФШ ДЙУЛ". рТЙ ПФЛТЩФЙЙ ЖМЕЫЛЙ ЧБЦОП ПФЛТЩФШ ЙНЕООП УБНХ ЖМЕЫЛХ, Б ОЕ ЕЈ ТБЪДЕМ. ч ДТХЗПК ЧЛМБДЛЕ ПФЛТПКФЕ disk.img, ЧЩДЕМЙФЕ ЕЗП УПДЕТЦЙНПЕ РПМОПУФША Й УЛПРЙТХКФЕ ОБ ДЙУЛ У ЕЗП УБНПЗП ОБЮБМБ. рПУМЕ ЬФПЗП НПЦОП ОБЦБФШ "уПИТБОЙФШ" Й ДПЦДБФШУС ПЛПОЮБОЙС ЪБРЙУЙ. чУЕ ДБООЩЕ ОБ ЖМЕЫЛЕ ЙМЙ ДЙУЛЕФЕ РТЙ ЬФПН ВХДХФ ХОЙЮФПЦЕОЩ, Б ДМС ФПЗП, ЮФПВЩ ЕЈ ЙУРПМШЪПЧБФШ УОПЧБ РП ОБЪОБЮЕОЙА, ЕЈ РТЙДЈФУС ЪБОПЧП ПФЖПТНБФЙТПЧБФШ!

рПМШЪПЧБФЕМЙ Linux НПЗХФ РПУФХРЙФШ РТПЭЕ - ЧЩРПМОЙФШ УРЕГЙБМШОХА ЛПНБОДХ Ч ФЕТНЙОБМЕ. дМС ДЙУЛЕФЩ:

Dd if=disk.img of=/dev/fd0

дМС ЖМЕЫЛЙ:

Dd if=disk.img of=/dev/sdX

чНЕУФП sdX ОБДП РПДУФБЧЙФШ ОБУФПСЭЕЕ ЙНС ХУФТПКУФЧБ (sda, sdb, sdc, sdd Й Ф. Д.). зМБЧОПЕ РТЙ ЬФПН ОЕ РЕТЕРХФБФШ Й ОЕ ЪБРЙУБФШ ПВТБЪ ОБ УЙУФЕНОЩК ДЙУЛ, ХОЙЮФПЦЙЧ ЧУЕ ДБООЩЕ. тБЪХНЕЕФУС, ПВЕ ЛПНБОДЩ ДПМЦОЩ ЧЩРПМОСФШУС ПФ ЙНЕОЙ root ЙМЙ У РПНПЭША sudo.

рПУМЕ ЬФПЗП ОБДП ОБУФТПЙФШ Ч BIOS ЪБЗТХЪЛХ У ДЙУЛЕФЩ ЙМЙ ЖМЕЫЛЙ (УФБТЩЕ BIOS ОЕ РПДДЕТЦЙЧБАФ ЖМЕЫЛЙ) Й ОБУМБЦДБФШУС ЧЙДПН "Hello world".

ъБЛМАЮЕОЙЕ

оХ ЧПФ УПВУФЧЕООП Й ЧУЈ ОБ УЕЗПДОС. нЩ ОБЛПОЕГ-ФП ЪБЛПОЮЙМЙ РТПЗТБННЙТПЧБОЙЕ ОБ Assembler (ИПФС Ч у ЧУЈ ТБЧОП РТЙДЈФУС ЙОПЗДБ ДЕМБФШ БУУЕНВМЕТОЩЕ ЧУФБЧЛЙ ДМС ТБВПФЩ У ПВПТХДПЧБОЙЕН) Й РЕТЕЫМЙ ОБ СЪЩЛ ЧЩУПЛПЗП ХТПЧОС. еЭЈ ПЮЕОШ НОПЗП РТЕДУФПЙФ УДЕМБФШ. нЩ НПЦЕФЕ ХЦЕ РТПЧПДЙФШ ТБЪМЙЮОЩЕ ЬЛУРЕТЙНЕОФЩ, ЙЪНЕОСС НПК main.c, ФПМШЛП ХЮФЙФЕ, ЮФП МАВБС ПЫЙВЛБ (ДПУФХР Л ОЕУРТПЕГЙТПЧБООПК РБНСФЙ, ДЕМЕОЙЕ ОБ ОПМШ) РТЙЧЕДЈФ Л РЕТЕЪБЗТХЪЛЕ ЙМЙ ЪБЧЙУБОЙА УЙУФЕНЩ (НЩ РПЛБ ОЕ ПВТБВБФЩЧБЕН ЙУЛМАЮЕОЙС, РПЬФПНХ РТПГЕУУПТ ОЕ НПЦЕФ РТПДПМЦЙФШ ТБВПФХ РПУМЕ ПЫЙВЛЙ). дП ЧУФТЕЮЙ!

мАВЩЕ ЧПРТПУЩ ЧЩ НПЦЕФЕ ЪБДБФШ ОБ НПК БДТЕУ: [email protected] . й ДБ, УЕКЮБУ УБНПЕ ЧТЕНС ДМС ТБЪМЙЮОЩИ ЙДЕК РП ЛПОГЕРГЙЙ пу Й РТЕДМПЦЕОЙК.

Сразу говорю, не закрывайте статью с мыслями «Блин, еще один Попов». У него всего-то слизанная Ubuntu, а у меня все с нуля, включая ядро и приложения. Итак, продолжение под катом.

Группа ОС: вот .
Сначала я кину вам один скриншот.

Больше их нет, а теперь поподробнее о том, зачем я ее пишу.

Был теплый апрельский вечер, четверг. Я еще с детства мечтал написать ОС, как вдруг подумал: «Я же теперь знаю плюсы и асм, чего бы не воплотить мою мечту?». Загуглил сайты по этой тематике и нашел статью с Хабра: "Как начать и не бросить писать ОС ". Спасибо ее автору за ссылку на OSDev Wiki внизу. Я зашел туда и начал работу. Там были в одной статье все данные о минимальной ОС. Я начал собирать кросс-gcc и binutils, а потом все переписал оттуда. Видели вы бы мою радость, когда я увидел надпись «Hello, kernel World!» Я прямо со стула подпрыгнул и понял - я не сдамся. Я написал «консоль» (в кавычках, у меня не было доступа к клавиатуре), но потом решил написать оконную систему. В итоге она заработала, но доступа к клавиатуре у меня не было. А потом я решил придумать название, опираясь на X Window System. Загуглил Y Window System - она есть. В итоге назвал Z Window System 0.1, входящая в OS365 pre-alpha 0.1. И да, ее не видел никто, кроме меня самого. Потом я понял, как реализовать поддержку клавиатуры. Скрин самой первой версии, когда еще не было ничего, даже оконной системы:

В ней даже не двигался курсор текста, как вы видите. Затем я написал парочку простых приложений на основе Z. И вот релиз 1.0.0 alpha. Там были много вещей, даже меню системы. А файловый менеджер и калькулятор просто не работали.

Меня прямо терроризировал друг, которому важны одни красивости (Митрофан, сорри). Говорил «Запили VBE-режим 1024*768*32, запили, запили! Ну запили!». Ну я уже устал его выслушивать и все-таки запилил его. О реализации ниже.

Я сделал все моим загрузчиком, а именно GRUB"ом. С его помощью можно задать графический режим без осложнений путем добавления нескольких магических строчек в заголовок Multiboot.

Set ALIGN, 1<<0 .set MEMINFO, 1<<1 .set GRAPH, 1<<2 .set FLAGS, ALIGN | MEMINFO | GRAPH .set MAGIC, 0x1BADB002 .set CHECKSUM, -(MAGIC + FLAGS) .align 4 .long MAGIC .long FLAGS .long CHECKSUM .long 0, 0, 0, 0, 0 .long 0 # 0 = set graphics mode .long 1024, 768, 32 # Width, height, depth
А потом из структуры информации Multiboot я беру адрес фреймбуфера и разрешение экрана и пишу туда пиксели. VESA все сделали очень замороченно - цвета RGB надо вводить в обратном порядке (не R G B, а B G R). Я несколько дней не понимал - почему пиксели не выводятся!? В итоге я понял, что забыл поменять значения 16 цветовых констант с 0...15 на их RGB-эквиваленты. В итоге релизнул, заодно запилил градиентный фон. Потом я сделал консоль, 2 приложения и релизнул 1.2. Ах да, чуть не забыл - скачать ОС можно на

Оригинал: "Roll your own toy UNIX-clone OS"
Автор: James Molloy
Дата публикации: 2008
Перевод: Н.Ромоданов
Дата перевода: январь 2012 г.

Этот набор руководств предназначен для того, чтобы подробно показать вам, как запрограммировать простую UNIX-подобную операционную систему для архитектуры x86. В этих руководствах в качестве языка программирования выбран язык C, который дополняется языком ассемблера там, где это требуется. Цель руководств - рассказать вам о разработке и реализации решений, используемых при создании операционной системы ОС, которую мы создаем, монолитную по своей структуре (драйверы загружаются в режиме модулей ядра, а не в пользовательском режиме так, как происходит с программами), поскольку такое решение более простое.

Этот набор руководств очень практический по своей природе. В каждом разделе приводятся теоретические сведения, но большая часть руководства касается вопросов реализации на практике рассмотренных абстрактных идей и механизмов. Важно отметить, что ядро реализовано как учебное. Я знаю, что используемые алгоритмы не являются ни самыми эффективными по использованию пространства, ни оптимальными. Они, как правило, выбирались благодаря своей простоте и легкости понимания. Целью этого является дать вам правильный настрой и предоставить базис, на котором можно работать. Данное ядро является расширяемым и можно легко подключить лучшие алгоритмы. Если у вас возникнут проблемы, касающиеся теории, то есть много сайтов, на которых вам помогут с ней разобраться. Большинство вопросов, обсуждаемых на форуме OSDev, касаются реализации ("My gets function doesn"t work! help!" / "Моя функция не работает! Помогите!") и для многих вопрос по теории похож на глоток свежего воздуха. Ссылки можно найти в конце настоящего введения.

Предварительная подготовка

Чтобы скомпилировать и запустить код с примерами, как я предполагаю, потребуется только GCC, ld, NASM и GNU Make. NASM является ассемблером для x86 с открытым исходным кодом и многие разработчики ОС для платформы x86 выбирают именно его.

Однако нет никакого смысла просто выполнять компиляцию и запускать примеры, если нет их понимания. Вы должны понять, что кодируется, и для этого вы должны очень хорошо знать язык C, особенно то, что касается указателей. Вы также должны немного понимать ассемблер (в этих руководствах используется синтаксис Intel), в том числе то, для чего используется регистр EBP.

Ресурсы

Есть много ресурсов, если вы знаете, как их искать . В частности, вам будут полезны следующие ссылки:

• RTFM! Руководства от intel - это находка.
• Wiki страницы и форум сайта osdev.org.
• На сайте Osdever.net есть много хороших руководств и статей и, в частности, Bran"s kernel development tutorials (Руководство по разработке ядра), на более раннем коде которого основывается настоящее руководство. Я сам использовал эти руководства для того, чтобы начать работу, и код в них был настолько хорош, что я не менял его в течение ряда лет.
• Если вы не новичок, то ответы на многие вопросы вы можете получить в группе