Άρθρο 1: Booting & VGA text output

Διαθέσιμα αρχεία:

Το άρθρο δημοσιεύθικε στο linux inside τέυχος 1 (Μαρτίου-Απριλίου 2011).


Εισαγωγή

Καλωσήρθατε στο πρώτο μέρος αυτής της σειράς άρθρων περί προγραμματισμού πυρήνων λειτουργικών συστημάτων. Ο πυρήνας ενός λειτουργικού συστήματος είναι το πρόγραμμα που διαχειρίζεται το hardware του υπολογιστή στο χαμηλότερο επίπεδο, και παρέχει κάποιες βασικές υπηρεσίες στα προγράμματα των χρηστών.

Σκοπός αυτών των άρθρων δεν είναι να καλύψουμε τα πάντα γύρω από το kernel development, κάτι το οποίο είναι αδύνατο σε τόσο λίγες σελίδες, αλλά να βάλουμε τις βάσεις για την δημιουργία ενός απλού πυρήνα που να αποτελέσει εφαλτήριο για περαιτέρω πειραματισμό και απόκτηση γνώσης στον προγραμματισμό πυρήνων λειτουργικών συστημάτων.

Στην σειρά αυτή δεν θα αναφερθούμε θεωρητικά στο αντικείμενο του kernel development, αλλά θα λερώσουμε τα χέρια μας και θα αρχίσουμε να φτιάχνουμε έναν υποτυπώδη πυρήνα από το μηδέν. Ο πυρήνας αυτός αν και δεν έχει ελπίδα να φτάσει σε σημείο να γίνει χρήσιμος και πλήρης, παρόλα αυτά θα μας διδάξει κάποια βασικά πράγματα και θα μας επιτρέψει να εμβαθύνουμε στο πώς χρησιμοποιούμε και διαχειριζόμαστε το hardware του υπολογιστή.

Για τον κώδικα του πυρήνα θα χρησιμοποιήσουμε την γλώσσα C, η οποία είναι η πλέον κατάλληλη γλώσσα για kernel development λόγω του αρκετά low-level χαρακτήρα της. Η μοναδική ουσιαστική εναλλακτική θα ήταν να γράψουμε τον κώδικα σε assembly, αλλά αυτό θα τον έκανε πολύ πιο δυσανάγνωστο, πιο μεγάλο και αδύνατο να μεταφερθεί (όσα κομμάτια γίνεται να μεταφερθούν χωρίς να ξαναγραφτούν από το μηδέν) σε άλλη αρχιτεκτονική. Παρ' όλα αυτά σε κάποια σημεία του πυρήνα αναγκαστικά θα καταφύγουμε σε assembly, επειδή θα πρέπει να χρησιμοποιήσουμε συγκεκριμένες εντολές του επεξεργαστή για να επιτύχουμε κάποια πράγματα (για παράδειγμα κατά την είσοδο και έξοδο από interrupt handlers όπως θα δούμε στο επόμενο άρθρο).

Από τα παραπάνω προκύπτει ότι ο πυρήνας είναι εξ' ορισμού άρρηκτα συνδεδεμένος με την αρχιτεκτονική του υπολογιστή στον οποίο τρέχει. Ο κώδικας που θα γράψουμε πρέπει να διαχειριστεί πολύ low-level λεπτομέρειες του hardware μιας και δεν υπάρχει άλλο abstraction layer κάτω από τον πυρήνα. Έτσι εξ' αρχής πρέπει να αποφασίσουμε για ποιόν υπολογιστή ακριβός γράφουμε τον kernel.

Ο kernel που θα γράψουμε σε αυτή τη σειρά άρθρων θα τρέχει σε IBM PC-συμβατούς υπολογιστές με επεξεργαστές συμβατούς με τον intel 386 τον οποίο θα χρησιμοποιήσουμε σε 32bit mode. Ο λόγος που επιλέγουμε αυτή την αρχιτεκτονική είναι καθαρά γιατί αυτό έχει ο περισσότερος κόσμος πάνω στο γραφείο του, παρά για οποιοδήποτε τεχνικό προτέρημα αυτής της αρχιτεκτονικής.

Το πρώτο άρθρο θα επικεντρωθεί στο πώς θα κάνουμε το πρόγραμμα μας να φορτωθεί και να εκτελεστεί κατά την εκκίνηση του υπολογιστή, καθώς και στην χρήση της κάρτας γραφικών για εμφάνιση κειμένου στην οθόνη. Ο κώδικας που συνοδεύει το άρθρο βρίσκεται στην σελίδα που αναφέρεται στην αρχή της πρώτης σελίδας, προτείνεται να κατεβάσετε τον κώδικα και να τον έχετε εύχερο καθώς διαβάζετε το παρών άρθρο, μιας και μόνο μικρά αποσπάσματα θα συμπεριληφθούν εδώ λόγο του περιορισμένου χώρου στις σελίδες του περιοδικού.

Boot loading

Όταν ξεκινάμε ένα PC, ή όταν κάνουμε reset, ο επεξεργαστής ξεκινάει σε 16bit mode. Σε αυτό το mode ο επεξεργαστής δρα σαν να ήταν ένας 16bitος 8086/8088 έτσι ώστε να μπορεί να τρέξει κώδικας του '81 γραμμένος για το IBM PC αμετάβλητος. Στο 16bit mode, λεγόμενο και "real mode", ο επεξεργαστής χρησιμοποιεί ένα πολύπλοκο σύστημα διευθυνσιοδότησης της μνήμης βασισμένο σε 12bit segments και 16bit offsets που συνδυάζονται για να δημιουργήσουν 20bit διευθύνσεις μνήμης. Πέραν του ότι αυτό το μοντέλο διευθυνσιοδότησης κάνει τον προγραμματισμό του συστήματος εφιαλτικό (όσοι γράφαμε κάποτε κώδικα στο DOS το θυμόμαστε με τρόμο), μας περιορίζει και στο μέγιστο ποσό μνήμης που μπορούμε να χρησιμοποιήσουμε, το οποίο είναι 1mb. Επιπλέον πολύ σημαντικό μειονέκτημα του "real mode" είναι ότι δεν μπορούμε να χρησιμοποιήσουμε τα χαρακτηριστικά του επεξεργαστή που είναι απαραίτητα για την λειτουργία όλων τον σύγχρονων λειτουργικών συστημάτων, όπως virtual memory, memory protection, κλπ. Για να τα ενεργοποιήσουμε αυτά πρέπει ο επεξεργαστής να μπει σε 32bit protected mode, το οποίο πρωτοεισήγαγε στην αρχιτεκτονική της intel ο 386.

Αλλά για να επανέλθουμε, το πρώτο πράγμα που συμβαίνει όταν ξεκινάει ο επεξεργαστής την λειτουργία του είναι να αρχίσει να εκτελεί 16bit εντολές από την κορυφή της μνήμης. Εκεί βρίσκεται ο εναρκτήριος κώδικας του BIOS στην ROM του υπολογιστή, ο οποίος αφού μετρήσει την μνήμη και αρχικοποιήσει το bus με τα περιφερειακά και τους δίσκους, φορτώνει στην μνήμη, στην διεύθυνση 0000:7c00 (segment:offset), το πρώτο sector (512 bytes) του boot δίσκου και κάνει jump εκεί.

Αυτό που κάνουν λοιπόν τα λειτουργικά συστήματα για PC είναι να τοποθετήσουν στο πρώτο sector του boot δίσκου ένα πολύ μικρό πρόγραμμα (512 bytes όπως είπαμε) του οποίου η δουλειά είναι να φορτώσει στην μνήμη τον kernel από το σημείο του δίσκου στο οποίο βρίσκεται, και να κάνει jump εκεί έτσι ώστε ο επεξεργαστής να αρχίσει να εκτελεί τον κώδικα του kernel.

Κάτι τέτοιο είναι βιώσιμο όταν μιλάμε για απλούς 16bit kernels όπως αυτοί που έτρεχαν αρχικά στα PC (MS-DOS), αλλά περιπλέκεται όταν πάμε σε πιο εξελιγμένα σύγχρονα λειτουργικά συστήματα με 32bit kernels οι οποίοι μάλιστα θέλουμε να έχουμε την ευελιξία να είναι τοποθετημένοι "κάπου μέσα στο filesystem" και όχι απαραίτητα σε ένα προκαθορισμένο σημείο του δίσκου. Πλέον ο boot loader είναι ένα αρκετά πολύπλοκο πρόγραμμα που πρέπει να μπορεί να βάζει τον επεξεργαστή σε 32bit protected mode πριν δώσει τον έλεγχο στον kernel, να διαβάζει διάφορα συστήματα αρχείων, η ακόμα και να φορτώνει kernels που δεν βρίσκονται καν στον υπολογιστή αλλά κάπου στο τοπικό δίκτυο σε έναν TFTP server.

Για αυτό το λόγο μοντέρνοι boot loaders όπως ο GRUB σπάνε την διαδικασία σε 2 (ή και περισσότερα) μέρη. Στο πρώτο sector του boot δίσκου μπαίνει ο λεγόμενος first stage boot loader, ένα πολύ απλό πρόγραμμα (για να χωράει σε 512 bytes) το οποίο φορτώνει και εκτελεί τον second stage boot loader. Ο second stage boot loader που δεν έχει όρια μεγέθους είναι ουσιαστικά ένας υποτυπώδης kernel από μόνος του, που ξέρει να διαβάζει δίσκους και filesystems και όλα όσα αναφέραμε παραπάνω, και είναι σε θέση να φορτώσει τον kernel και να του περάσει τον έλεγχο έχοντας ήδη βάλει τον επεξεργαστή σε 32bit protected mode.

Αρχίζοντας το development

Ξεκινώντας έχουμε δύο επιλογές, μπορούμε να γράψουμε έναν boot loader για τον kernel μας, ή μπορούμε να χρησιμοποιήσουμε έναν γενικό boot loader σαν το GRUB και να αρχίσουμε κατευθείαν με τον κώδικα του kernel. Η δεύτερη επιλογή μας παρέχει πολλά πλεονεκτήματα. Όλοι έχουμε ήδη εγκατεστημένο GRUB στον υπολογιστή μας αν τρέχουμε κάποιο τυπικό GNU/Linux distribution, το GRUB μπορεί να φορτώσει απλά ELF binaries απευθείας από τον δίσκο μας ή ακόμα και μέσο δικτύου, το οποίο κάνει το development και το debugging πολύ πιο απλό μιας και αφενός δεν χρειάζεται να κατασκευάζουμε bootable disk images για να δοκιμάσουμε τον kernel, και αφετέρου το binary μπορεί να περιέχει κανονικά debugging symbols που αναγνωρίζει ο gdb, και μπορούμε να τον χρησιμοποιήσουμε με λίγο επιπλέον κόπο για remote source-level debugging, κάτι το οποίο πιθανόν θα δούμε σε κάποιο επόμενο άρθρο.

Ο GRUB για να μπορεί να φορτώσει διάφορους kernels, ακολουθεί ένα standard που λέγεται multiboot. Αντίστοιχα ένας kernel για να μπορεί να φορτωθεί από multiboot boot loader όπως ο GRUB πρέπει να ακολουθεί το ίδιο standard.

multiboot header
Το multiboot header που πρέπει να υπάρχει κάπου στην αρχή του kernel μας.

Το multiboot standard ορίζει ότι κάπου μέσα στα πρώτα 8kb του kernel image, πρέπει να τοποθετήσουμε ένα extra header που λέει στον boot loader διάφορες πληροφορίες που χρειάζεται για να φορτώσει τον kernel και να του περάσει τον έλεγχο. Πληροφορίες όπως την διεύθυνσή στην οποία θέλουμε να φορτωθεί το κάθε section του kernel binary, την διεύθυνση στην οποία θέλουμε να μεταφερθεί η εκτέλεση μετά το φόρτωμα (entry point) κ.α. βλ. σχήμα 1. Από αυτά τα πεδία μόνο τα 3 πρώτα είναι απαραίτητα αν το kernel image μας είναι σε ELF format, μιας και ο boot loader είναι αρκετά "έξυπνος" ώστε να βρει τις σχετικές πληροφορίες που ήδη υπάρχουν στον ELF header. Τα τελευταία πεδία περί video modes μπορούμε να τα χρησιμοποιήσουμε για να ζητήσουμε από τον boot loader να θέσει συγκεκριμένο mode γραφικών πριν μας δώσει τον έλεγχο, κάτι το οποίο δεν θα χρησιμοποιήσουμε μιας και θέλουμε απλό text mode.

Επιπλέον το multiboot standard ορίζει και την μέθοδο με την οποία ο boot loader μας δίνει διάφορες κρίσιμες πληροφορίες για τον υπολογιστή όπως το ποσό της διαθέσιμης μνήμης και ποια κομμάτια της μπορούμε να χρησιμοποιήσουμε, πληροφορίες για τους δίσκους του συστήματος κ.α. Αυτού του είδους οι πληροφορίες θα μας χρειαστούν στα επόμενα άρθρα και θα τα δούμε λεπτομερέστερα τότε. Προς το παρών θα τις αγνοήσουμε.

#define MAGIC		0x1badb002
#define FLAGS		0
#define STACK_SIZE	0x4000

    .text
    .align 4
    /* multiboot header */
    .long MAGIC
    .long FLAGS
    .long -(MAGIC + FLAGS)    /* checksum */
    .fill 5, 4    /* fill out the rest with zeroes */

    .globl kentry
kentry:
    /* setup a temporary kernel stack */
    movl $(stack + STACK_SIZE), %esp
    /* reset eflags */
    pushl $0
    popf
    /* call the kernel main function */
    call kmain
    /* we dropped out of main, halt the CPU */
    cli
    hlt
    /* space for the temporary kernel stack */
    .comm stack, STACK_SIZE

Το αρχείο mboot.S περιέχει τον assembly κώδικα που δημιουργεί το multiboot header καθώς και το entry point του kernel μας στο οποίο περνάει την εκτέλεση ο boot loader. Το πρώτο πράγμα που κάνουμε μόλις πάρουμε τον έλεγχο είναι να δημιουργήσουμε ένα προσωρινό stack για τον κώδικα του kernel και να βάλουμε τον esp να δείχνει στην κορυφή του. Κατόπιν καλούμε την συνάρτηση kmain και εάν επιστρέψουμε ποτέ από την kmain (κάτι που όταν ολοκληρώσουμε τον πυρήνα θεωρητικά δεν θα πρέπει να συμβαίνει ποτέ) σταματάμε τον επεξεργαστή με την εντολή hlt. Η εντολή cli που προηγείται της hlt απενεργοποιεί όλα τα interrupts, το οποίο κανονικά είναι απαραίτητο για να βεβαιωθούμε ότι δεν θα ξυπνήσει ξανά ο επεξεργαστής μετά από λίγο όταν σηκωθεί κάποιο timer interrupt ή ο χρήστης πατήσει κάποιο πλήκτρο. Στον κώδικα ως έχει αυτή τη στιγμή είναι απλός περιττή αφού και δεν ενεργοποιούμε πουθενά interrupts αλλά την βάζουμε για να μην το ξεχάσουμε αργότερα.

Kernel main

Ο υπόλοιπος κώδικας είναι σε C. Στο αρχείο main.c έχουμε την συνάρτηση kmain που το μόνο που κάνει προς το παρών είναι να καλέσει την puts για να τυπώσει μερικά strings. Για να το πετύχει αυτό όμως χρειάζεται κάποια δουλεία. Σε kernel space δεν υπάρχει C library που να μας παρέχει I/O και άλλα βοηθήματα. Ότι χρειαζόμαστε από την libc πρέπει να το γράψουμε μόνοι μας. Δεν υπάρχει stdio.h με την γνώριμη printf, ούτε string.h με τις γνωστές συναρτήσεις για επεξεργασία αλφαριθμητικών. Αλλά κανείς δεν μας εμποδίζει να τα γράψουμε εφόσον τα χρειαζόμαστε, και αυτό θα κάνουμε. Μέσα στον κατάλογο src/klibc αρχίζουμε να προσθέτουμε ότι συναρτήσεις της C βιβλιοθήκης νομίζουμε ότι μας είναι χρήσιμες.

Στην συγκεκριμένη περίπτωση έχουμε γράψει τις memset, memcpy, memmove στο αρχείο klibc/string.c και την συνάρτηση puts στο klibc/stdio.c. H puts καλεί απλά την putchar για να τυπώσει έναν έναν όλους τους χαρακτήρες την οποία την έχουμε υλοποιήσει στο αρχείο term.c. Η putchar με την σειρά της αφού χειριστεί ειδικούς χαρακτήρες όπως '\n' ή '\t' επηρεάζοντας την ενεργή θέση του cursor, καλεί πιο low-level συναρτήσεις όπως η set_char, scroll_scr και set_cursor που είναι υλοποιημένες στο αρχείο vid.c και ξέρουν πώς να χειριστούν το hardware της VGA για να κάνουν την δουλειά τους.

VGA driver

Πώς όμως τελικά χειριζόμαστε την VGA για να γράψουμε κείμενο στην οθόνη; Όλος ο σχετικός κώδικας βρίσκεται στο αρχείο vid.c:

#include <string.h>
#include "vid.h"
#include "asmops.h"

#define WIDTH 80
#define HEIGHT 25

/* CRTC ports */
#define CRTC_ADDR   0x3d4
#define CRTC_DATA   0x3d5

/* CRTC registers */
#define CRTC_CURSOR_HIGH 0xe
#define CRTC_CURSOR_LOW  0xf

/* construct a character with its attributes */
#define VMEM_CHAR(c, fg, bg) \
    ((uint16_t)(c) | (((uint16_t)(fg) & 0xf) << 8) | \
     (((uint16_t)(bg) & 0xf) << 12))

#define CLEAR_CHAR	VMEM_CHAR(' ', LTGRAY, BLACK)

/* pointer to the text mode video memory */
static uint16_t *vmem = (uint16_t*)0xb8000;

void clear_scr(void)
{
    memset16(vmem, CLEAR_CHAR, WIDTH * HEIGHT);
}

void set_char(char c, int x, int y, int fg, int bg)
{
    vmem[y * WIDTH + x] = VMEM_CHAR(c, fg, bg);
}

void set_cursor(int x, int y)
{
	int loc;
    if(x < 0 || x >= WIDTH || y < 0 || y >= HEIGHT) {
        loc = 0xffff;
    } else {
        loc = y * WIDTH + x;
    }

    /* tell the vga where we want the cursor by writing
     * to the "cursor address" register of the CRTC */
    outb(CRTC_CURSOR_LOW, CRTC_ADDR);
    outb(loc, CRTC_DATA);
    outb(CRTC_CURSOR_HIGH, CRTC_ADDR);
    outb(loc >> 8, CRTC_DATA);
}

void scroll_scr(void)
{
    /* simple scrolling by manually copying memory */
    memmove(vmem, vmem + WIDTH, WIDTH * (HEIGHT - 1) * 2);
    memset16(vmem + WIDTH * (HEIGHT - 1), CLEAR_CHAR, WIDTH);
}

Ο συγκεκριμένος κώδικας είναι πολύ απλοϊκός αλλά δουλεύει για τις ανάγκες μας. Καταρχάς η μνήμη από την διεύθυνση b8000 και για τα επόμενα 4000 bytes ανήκει στην VGA και περιέχει τους χαρακτήρες που εμφανίζονται στην οθόνη. Για κάθε χαρακτήρα χρησιμοποιούμε 2 bytes. Το χαμηλότερο byte είναι ο κωδικός του χαρακτήρα στο ASCII, και το υψηλότερο byte ορίζει το χρώμα του χαρακτήρα και το χρώμα του υποβάθρου (βλ. σχήμα 2).

text mode VGA character format
Η δομή του κάθε χαρακτήρα στην video ram της VGA σε text mode.

Το macro VMEM_CHAR κατασκευάζει ένα 2-byte integer που περιέχει τον χαρακτήρα με τα attributes που θέλουμε έτοιμο να τοποθετηθεί στην video memory. Η set_char υπολογίζει σε ποια διεύθυνση ακριβώς πρέπει να τοποθετηθεί ο χαρακτήρας και τον βάζει εκεί, χρησιμοποιώντας την προαναφερθείσα VMEM_CHAR. Η scroll_scr υλοποιεί scrolling προς τα πάνω κατά μία γραμμή απλά αντιγράφοντας όλα τα περιεχόμενα της μνήμης πλην της πρώτης γραμμής, μία γραμμή πιο πάνω, και κατόπιν καθαρίζει την τελευταία γραμμή. Η συνάρτηση memset16 είναι στα πρότυπα της standard memset αλλά γεμίζει το κομμάτι μνήμης που θέλουμε με 16bit integers αντί για 8bit chars.

Το πιο δυσνόητο κομμάτι σε αυτό τον κώδικα που χρίζει περαιτέρω επεξήγησης είναι ίσως η συνάρτηση set_cursor. Αυτό που θέλουμε να πετύχουμε είναι να μπορούμε να ορίσουμε σε ποίο σημείο της οθόνης εμφανίζεται ο cursor έτσι ώστε να τον θέτουμε πάντα στο σημείο που θα εισαχθεί ο επόμενος χαρακτήρας, για να έχει ένα οπτικό βοήθημα ο χρήστης όταν πληκτρολογεί.

Η VGA έχει μια σειρά από registers που μας δίνουν χρήσιμες πληροφορίες, αλλά και μας αφήνουν να επηρεάσουμε την λειτουργία της. Η λειτουργία που μας ενδιαφέρει εν προκειμένω είναι σπασμένη σε 2 8-bit registers του CRTC (Cathode Ray Tube Controller), τον "cursor location low register" και τον "cursor location high register" με αριθμούς 0ch και 0dh αντίστοιχα. Για να γράψουμε σε κάποιον από τους registers του CRTC αρκεί να κάνουμε out στο port 3d4 τον αριθμό του register που μας ενδιαφέρει, ακολουθούμενο από ένα out στο port 3d5 με την τιμή που θέλουμε να θέσουμε. Τα outb που καλούμε στον κώδικα παραπάνω για αυτό τον σκοπό, είναι macros με inline assembly δηλωμένα στο asmops.h που μας επιτρέπουν να χρησιμοποιήσουμε εύκολα τις in/out εντολές του επεξεργαστή από C κώδικα.

#define outb(src, port) asm volatile( \
    "outb %0, %1\n\t" \
    :: "a" ((unsigned char)(src)), \
       "dN" ((unsigned short)(port)))

Δοκιμάζοντας τον πυρήνα

Για να κάνουμε compile τα source files του πυρήνα μας αρκεί να καλέσουμε τον gcc με παραμέτρους: -m32 -nostdinc -fno-builtin -Isrc -Isrc/klibc. Εν ολίγοις λέμε στον compiler να παράγει 32bit κώδικα ακόμα και αν είναι 64bit compiler, να μην ψάξει στο /usr/include για headers αλλά μόνο στα directories src και src/klibc που έχουμε τα δικά μας headers, και να μην χρησιμοποιήσει δικές του εκδόσεις κάποιον standard C συναρτήσεων όπως συνηθίζει για βελτιστοποίηση του κώδικα, αλλά να καλέσει τις δικές μας.

Στον linker πρέπει να περάσουμε το πού θέλουμε να θεωρεί ότι θα βρίσκεται το text section (ο κώδικας) του kernel στην μνήμη, κάτι το οποίο υπακούει ο GRUB και όντος το φορτώνει εκεί μιας και αυτή η τιμή μπαίνει στον ELF header. Διαλέγουμε την διεύθυνση που αντιστοιχεί στο 1mb (-Ttext 0x100000) για να είμαστε σίγουρα πάνω από το σημείο της μνήμης που καταλαμβάνει η VGA και το BIOS. Επίσης πρέπει να ορίσουμε και το entry point του kernel (-e kentry). Το makefile που έρχεται με τον συνοδευτικό κώδικα περιλαμβάνει μαζεύει όλα τα source files του kernel μας και τα κάνει compile και link με τις σωστές παραμέτρους.

Για να τρέξουμε τον kernel μας και να δούμε τι κάναμε φυσικά μπορούμε να φτιάξουμε ένα καινούριο entry στο αρχείο menu.lst του GRUB κάπως έτσι:

title my kernel
root (hd0,0)
kernel /home/myuser/mykernel/kernel.elf

Όσο ωραίο και αν είναι να τρέχεις τον kernel που μόλις έγραψες στο πραγματικό μηχάνημα, πρακτικά είναι πολύ πιο βολικό όσο γράφουμε κώδικα να δοκιμάζουμε τον kernel σε virtual machine. Συγκεκριμένα το qemu είναι πολύ βολικό γιατί δεν χρειάζεται καν να φτιάξουμε εικονικό bootable δίσκο με GRUB και τον kernel μας. Το qemu μπορεί να παίξει τον ρόλο του multiboot-compliant boot loader και απλά να τρέξει τον kernel μας περνώντας το όνομα του ELF εκτελέσιμου σαν παράμετρο στο qemu ως εξής: qemu -kernel kernel.elf Παρόλα αυτά, καλό είναι να δοκιμάζουμε που και πού και στο πραγματικό μηχάνημα γιατί μπορεί ο πυρήνας μας να καταλήξει να δουλεύει μόνο στο virtual machine αν δεν προσέξουμε.

Ασκήσεις για τον αναγνώστη

Μέχρι το επόμενο τεύχος, μπορείτε να δοκιμάσετε το χέρι σας σε δυο ενδιαφέρουσες προσθήκες στον κώδικα. Υλοποίηση μιας printf συνάρτησης για πιο εύχρηστο output, και καλύτερη υλοποίηση της scroll_scr χρησιμοποιώντας της δυνατότητες της VGA για hardware scrolling αντί να αντιγράφουμε αράδες χειροκίνητα. Για το πρώτο θα χρειαστεί να βρείτε τρόπο να υλοποιήσετε τα va_start, va_arg, κλπ που παρέχει κανονικά η C βιβλιοθήκη στο stdarg.h, ενώ για το δεύτερο χρειάζεται να ανατρέξετε στην περιγραφή των CRTC registers της VGA.

Στείλτε τις απαντήσεις σας στο nuclear@member.fsf.org. Οι καλύτερες προσθήκες ή διορθώσεις αναγνωστών θα δημοσιευθούν στο επόμενο άρθρο, και σε κάθε περίπτωση κώδικας που υλοποιεί τις παραπάνω προτάσεις θα υπάρχει στον συνοδευτικό κώδικα του επόμενου άρθρου.

Περαιτέρω αναγνώσματα


Creative Commons License
Copyright © John Tsiombikas 2011
This article is licensed under the Creative Commons Attribution-ShareAlike 3.0 License.