《30天自制操作系统》笔记(02)——导入C语言

[b]《30天自制操作系统》笔记(02)——导入C语言 [/b]

进度回顾

在上一篇，记录了计算机开机时加载IPL程序（initial program loader，一个nas汇编程序）的情况，包括IPL代码（helloos.nas）、编译生成helloos.img文件、用虚拟机QEMU加载helloos.img、制作U盘启动盘和用物理机加载helloos.img。

计算机启动时会自动加载和执行IPL程序，但IPL程序只能占用512字节。若直接用IPL写OS，空间不够用。所以IPL程序一般用于将真正的OS程序加载到内存某处（记作A），然后跳转到A。这样计算机就可以执行OS的程序了。

在上一篇中的IPL程序只是个hello world式的试验品，本篇通过修改上一篇的IPL，让它真正实现加载OS程序的功能。同时，将IPL程序代码和OS代码放到不同的源代码文件中；用C语言来编写以后的OS代码；用Makefile来编译源代码。

有了本篇的基础，就算是正式开始编写OS源代码了。

OS开发设计方案

关于软盘的预备知识

一张软盘有80个柱面、2个磁头、18个扇区（Cylinder：0~79；Header：0~2；Sector：1~18），1个扇区有512个字节，所以软盘的容量是80*2*18*512=1440KB。

向一个软盘保存文件时，文件名会从0x2600开始往后存，文件的内容会从0x4200开始往后存。

我们的OS开发设计方案如下

1. 把IPL程序作为一个独立的源文件（ipl10.nas）开发，编译后生成二进制文件（ipl10.bin）。

2. 把OS程序作为若干独立的源文件开发，编译后生成二进制文件（haribote.sys）。haribote.sys就是我们的OS程序。

3. 用二进制的方式把ipl10.bin写入haribote.img（磁盘映像文件，看作一个软盘即可）的第一个扇区（这样，计算机启动时就会自动加载ipl10.bin程序）。

4. 把haribote.sys作为一个文件复制到haribote.img。根据上文的预备知识可知，这个文件的内容会从软盘的0x4200位置开始往后存。

实现一个开发结构完整的OS

完备的IPL程序

下面的代码是完备的IPL程序，它读了10个柱面上的代码到内存，所以文件名从helloos.nas改成了ipl10.nas。

TOOLPATH = ../z_tools/
INCPATH  = ../z_tools/haribote/

MAKE     = $(TOOLPATH)make.exe -r
NASK     = $(TOOLPATH)nask.exe
CC1      = $(TOOLPATH)cc1.exe -I$(INCPATH) -Os -Wall -quiet
GAS2NASK = $(TOOLPATH)gas2nask.exe -a
OBJ2BIM  = $(TOOLPATH)obj2bim.exe
BIM2HRB  = $(TOOLPATH)bim2hrb.exe
RULEFILE = $(TOOLPATH)haribote/haribote.rul
EDIMG    = $(TOOLPATH)edimg.exe
IMGTOL   = $(TOOLPATH)imgtol.com
COPY     = copy
DEL      = del

# デフォルト動作

default :
$(MAKE) img

# ファイル生成規則

ipl10.bin : ipl10.nas Makefile
$(NASK) ipl10.nas ipl10.bin ipl10.lst

asmhead.bin : asmhead.nas Makefile
$(NASK) asmhead.nas asmhead.bin asmhead.lst

bootpack.gas : bootpack.c Makefile
$(CC1) -o bootpack.gas bootpack.c

bootpack.nas : bootpack.gas Makefile
$(GAS2NASK) bootpack.gas bootpack.nas

bootpack.obj : bootpack.nas Makefile
$(NASK) bootpack.nas bootpack.obj bootpack.lst

naskfunc.obj : naskfunc.nas Makefile
$(NASK) naskfunc.nas naskfunc.obj naskfunc.lst

bootpack.bim : bootpack.obj naskfunc.obj Makefile
$(OBJ2BIM) @$(RULEFILE) out:bootpack.bim stack:3136k map:bootpack.map \
bootpack.obj naskfunc.obj
# 3MB+64KB=3136KB

bootpack.hrb : bootpack.bim Makefile
$(BIM2HRB) bootpack.bim bootpack.hrb 0

haribote.sys : asmhead.bin bootpack.hrb Makefile
copy /B asmhead.bin+bootpack.hrb haribote.sys

haribote.img : ipl10.bin haribote.sys Makefile
$(EDIMG)   imgin:../z_tools/fdimg0at.tek \
wbinimg src:ipl10.bin len:512 from:0 to:0 \
copy from:haribote.sys to:@: \
imgout:haribote.img

# コマンド

img :
$(MAKE) haribote.img

run :
$(MAKE) img
$(COPY) haribote.img ..\z_tools\qemu\fdimage0.bin
$(MAKE) -C ../z_tools/qemu

install :
$(MAKE) img
$(IMGTOL) w a: haribote.img

clean :
-$(DEL) *.bin
-$(DEL) *.lst
-$(DEL) *.gas
-$(DEL) *.obj
-$(DEL) bootpack.nas
-$(DEL) bootpack.map
-$(DEL) bootpack.bim
-$(DEL) bootpack.hrb
-$(DEL) haribote.sys

src_only :
$(MAKE) clean
-$(DEL) haribote.img

Makefile in haribote00j

通过Makefile，我们可以画出如下所示的编译和部署流程。

总结

今后开发OS时，就可以直接在bootpack.c中写代码；当遇到C语言无法完成的情况时，就在naskfunc.nas里用汇编语言写函数，然后用bootpack.c调用这些函数。

现在的asmhead.nas程序在计算机启动时将显示器置为全黑，如下图所示。



点此查看下一篇《30天自制操作系统》笔记(03)——使用Vmware