自作OS（1） GRUBからの起動

はじめに

作りかけては断念し、というのを繰り返していたので、記録を兼ねて、記事にしていきます。

環境

今更、ブートローダーから書くのもだるいし、今時のOSっぽくないしということで、GRUBを使って起動させます。これで、アセンブリ言語を使う箇所が減らせます。

さらに、よくあるOS入門系の記事は、x86をターゲットに32bitOSを作っていますが、これも今時っぽくないので、x86_64をターゲットにしたいと思います。

なお、Bochsで、「The Multiboot Speci cation version 1.6」に準拠したものを起動させられなかったので、0.6.96準拠で行きたいと思います。

loader

GRUBに対応するには、multi boot headerが8192byte以内に存在している必要があります。それをloader.sで設定して上げる必要があります。

ついでに、なるべく早い段階でC言語で記述できるように、スタックポイントなどを指定して、メイン関数を呼び出します。

最低限の設定を行ったあと、C言語で記載した、カーネル本体にジャンプします。

loader.s

MAGIC_NUMBER	equ	0x1BADB002
MAGIC_FLAGS     equ	0x03
ALIGN_MODULE	equ 0x00000000
CHECK_SUM		equ	-(MAGIC_NUMBER + MAGIC_FLAGS)

STACK_SIZE	equ	0x1000				; Kernel Stack Size

global	loader
extern 	kmain

section .mbheader
align 8
mbheader:
				dd	MAGIC_NUMBER
				dd	MAGIC_FLAGS
				dd	CHECK_SUM

section .text
align	8
loader:
;;; Initilized Stack Point
				mov	esp, stack + STACK_SIZE

				push	ebx
				push 	eax

				call	kmain
.loop:
				hlt
				JMP	.loop

section	.bss
align	8
stack:
				resb	STACK_SIZE

kernel.h

#ifndef __KERNEL_H__
#define __KERNEL_H__

typedef struct
{
	unsigned int	flags;
	unsigned int	mem_lower;
	unsigned int	mem_upper;
	unsigned int	boot_device;
	unsigned int	cmdline;
	unsigned int	mods_count;
	unsigned int	mods_addr;
	unsigned int	syms1;
	unsigned int	syms2;
	unsigned int	syms3;
	unsigned int  syms4;
	unsigned int	mmap_length;
	unsigned int	mmap_addr;
	unsigned int	drives_length;
	unsigned int	drives_addr;
	unsigned int	config_table;
	unsigned int	boot_loader_name;
	unsigned int	apm_table;
	unsigned int	vbe_control_info;
	unsigned int	vbe_mode_info;
	unsigned short	vbe_mode;
	unsigned short	vbe_interface_seg;
	unsigned short	vbe_interface_off;
	unsigned short	vbe_interrace_len;
} BOOTINFO;



void kmain(unsigned int magic, BOOTINFO *bootinfo);

#endif

kernel.c

#include <kernel.h>

void kmain(unsigned int magic, BOOTINFO *bootinfo)
{
}

link.ld

ENTRY(loader)

SECTIONS  {
		. = 0x00100000;
		.mbheader ALIGN (0x1000):
		{
				_kernel_start = .;
				*(.mbheader)
		}

		.text ALIGN (0x1000):
		{
				*(.text)
		}

		.rodata ALIGN (0x1000):
		{
				*(.rodata*)
		}
		.data ALIGN (0x1000):
		{
				*(.data)
		}
		.bss ALIGN (0x1000):
		{
				*(COMMON)
				*(.bss)
				_kernel_end = .;
		}
}

初期化状態

カーネル本体にジャンプした時点で、下記のように設定されています。

• EAX 0x2BADB002
• EBX ブート情報を記録したアドレスへのポインタ
• CS 読み取り実行セグメント offset 0 limit 0xFFFFFFFF
• DS,ES,FS,GS,SS 読み取り書き込みセグメント offset 0 limit 0xFFFFFFFF
• A20GATE 有効
• CR0 PG clear PE set
• EFLAGS VM clear IF clear

今回のソース