x86ベアメタルC言語 呼び出していない関数を追加しただけでCPU例外？.md

x86ベアメタルC言語 呼び出していない関数を追加しただけでCPU例外？

初めに

Github投稿:
問題のある状態 :
https://github.com/ooe1220/usbdriver/tree/b21eb0a389c62af60e237845eef27e2f4974a0b2
解決した状態 :
https://github.com/ooe1220/usbdriver/tree/8d4078a3e3819886e224d2f879112005ac75b351

USBドライバを開発しているのですが、問題が起こりました。
呼び出していない関数を追加しただけで、CPU例外が起きたのか再起動を繰り返すようになりました。

問題の関数

問題の関数は以下です。どこからも呼び出していないのですが、追加しただけで再起動を繰り返します。
関数中にwhile(1);を入れても止まらないので関数自体は実行されていません。

pci.c

uint32_t pci_read_class_code(uint8_t bus, uint8_t dev, uint8_t func)
{
    return pci_read32(bus, dev, func, 0x08);
}

pci.h

uint32_t pci_read_class_code(uint8_t bus, uint8_t dev, uint8_t func);

前提

• DVDのEL Torit形式で起動している為、boot.asmの中からカーネルを読み込んでいない。BIOSが一気に全てメモリ上に読み込んでいる。
• UEFIは使用していない。

問題点を探る

問題の関数のアドレスを見てみる

test@test-fujitsu:~/kaihatsu/usbdriver$ nm tmp/kernel.elf | grep pci_read_class_code
000081ce T pci_read_class_code

linker.ld

ENTRY(start)

SECTIONS {
    . = 0x7E00;

    .text : {
        *(.text*)
    }

    .rodata : {
        *(.rodata*)
    }

    .data : {
        *(.data*)
    }

    .bss : {
        *(.bss*)
        *(COMMON)
    }
}

test@test-fujitsu:~/kaihatsu/usbdriver$ objdump -h tmp/kernel.elf
nm -n tmp/kernel.elf

tmp/kernel.elf：     文件格式 elf32-i386

节：
Idx Name          Size      VMA       LMA       File off  Algn
  0 .text         0000061b  00007e00  00007e00  00000e00  2**4
                  CONTENTS, ALLOC, LOAD, READONLY, CODE
  1 .rodata       00000020  0000841b  0000841b  0000141b  2**0
                  CONTENTS, ALLOC, LOAD, READONLY, DATA
  2 .eh_frame     00000200  0000843c  0000843c  0000143c  2**2
                  CONTENTS, ALLOC, LOAD, READONLY, DATA
  3 .got.plt      0000000c  0000863c  0000863c  0000163c  2**2
                  CONTENTS, ALLOC, LOAD, DATA
  4 .bss          00000004  00008648  00008648  00001648  2**2
                  ALLOC
  5 .comment      0000002d  00000000  00000000  00001648  2**0
                  CONTENTS, READONLY
00007e00 T start
00007e2a t gdt_start
00007e32 t gdt_code
00007e3a t gdt_data
00007e42 t gdt_descriptor
00007e42 t gdt_end
00007e48 t pm_start
00007e60 t pm_start.hlt_loop
00007e63 T kernel_main
0000802e T __x86.get_pc_thunk.bx
00008032 t outl
00008049 t inl
00008067 t pci_config_addr
000080c9 T pci_read32
0000812e T pci_read_vendor_device
00008188 T pci_read_header_type
000081ce T pci_read_class_code
0000820b T pci_is_uhci
00008227 T __x86.get_pc_thunk.ax
0000822b T putc
000082d4 T puts
00008309 T put_hex4
0000838c T put_hex2
00008417 T __x86.get_pc_thunk.cx
0000863c d _GLOBAL_OFFSET_TABLE_
00008648 b pos.0

ベアメタルに必要の無いもの

gccオプションから削除

• __x86.get_pc_thunk.ax,__x86.get_pc_thunk.cx,__x86.get_pc_thunk.bx関数

linker.ldから生成しないように設定

• .eh_frame
• .got.plt
• _GLOBAL_OFFSET_TABLE_
• .eh_frame
• .got.plt
• _GLOBAL_OFFSET_TABLE_

※実際にどう書き換えたかはGITHUBを参照。

書き換えると再起動をせず正常に動作するようになった。

書き換えた後に生成されたELFの関数及びセグメントを確認

無駄なものが消えている

test@test-fujitsu:~/kaihatsu/usbdriver$ objdump -h tmp/kernel.elf

tmp/kernel.elf：     文件格式 elf32-i386

节：
Idx Name          Size      VMA       LMA       File off  Algn
  0 .text         00000575  00007e00  00007e00  00000e00  2**4
                  CONTENTS, ALLOC, LOAD, READONLY, CODE
  1 .rodata       00000020  00008375  00008375  00001375  2**0
                  CONTENTS, ALLOC, LOAD, READONLY, DATA
  2 .bss          00000004  00008398  00008398  00001395  2**2
                  ALLOC
test@test-fujitsu:~/kaihatsu/usbdriver$ nm -n tmp/kernel.elf
00007e00 T start
00007e2a t gdt_start
00007e32 t gdt_code
00007e3a t gdt_data
00007e42 t gdt_descriptor
00007e42 t gdt_end
00007e48 t pm_start
00007e60 t pm_start.hlt_loop
00007e63 T kernel_main
00008014 t outl
00008021 t inl
00008035 t pci_config_addr
0000808d T pci_read32
000080e8 T pci_read_vendor_device
00008138 T pci_read_header_type
00008174 T pci_read_class_code
000081a7 T pci_is_uhci
000081b9 T putc
00008250 T puts
0000827b T put_hex4
000082f4 T put_hex2
00008398 b pos.0