Oponašanje Linusa Torvaldsa: Stvorite vlastiti operativni sustav od nule (IV)

Dobrodošli natrag u ovu seriju postova pod naslovom "Oponašanje Linusa Torvaldsa". Danas ćemo vidjeti GDT. Prvo moramo vidjeti što je GDT. Prema Wikipediji:

Korištenje električnih romobila ističe Globalna tablica deskriptora or GDT je struktura podataka koju koristi Intel x86-obiteljski procesori koji počinju s 80286 kako bi se definirale karakteristike različitih memorijskih područja koja se koriste tijekom izvršavanja programa, uključujući osnovnu adresu, veličinu i privilegije pristupa poput izvršnosti i zapisljivosti

Prevedeno bi bilo Global Descriptor Table, podatkovna struktura koja se koristi u procesorima Intel x86 od 80286 za definiranje karakteristika različitih memorijskih područja koja se koriste tijekom izvršavanja programa.

Ukratko, ako koristimo Intel x86 procesor, moramo definirati GDT za ispravnu upotrebu memorije. Nećemo puno komplicirati i definirat ćemo 3 unosa u tablici:

• NULL unos, potreban za sve tablice.
• Ulaznica za dionicu datum, koristit ćemo maksimum, što u 32 bita iznosi 4 GB.
• Ulaznica za dionicu kod, koristit ćemo maksimum, što u 32 bita iznosi 4 GB.

Kao što vidite, podaci i kod koristit će isti prostor. Ok, sada ćemo to provesti. Za to ćemo upotrijebiti dvije strukture, prva će biti zadužena za sadržavanje pokazivača na stvarne podatke našeg GDT-a. A drugi će biti niz s GDT unosima. Prvo ih definirajmo

struct Entry{
uint16_t limit_low;
uint16_t base_low;
uint8_t base_middle;
uint8_t access;
uint8_t granularity;
uint8_t base_high;
} __attribute__((packed));
struct Ptr{
uint16_t limit;
uint32_t base;
} __attribute__((packed));


Možda ste primijetili znatiželjan __atribut __ ((spakiran)) na kraju struktura. To govori GCC-u da ne optimizira strukture, jer ono što želimo je prosljeđivanje podataka takvima kakvi jesu procesoru. Sada ćemo napraviti funkciju za instaliranje GDT-a. Prije nego što smo trebali proglasiti strukture, sada ćemo ih inicijalizirati.

struct ND::GDT::Entry gdt[3];
struct ND::GDT::Ptr gp;
void ND::GDT::Install()
{
gp.limit=(sizeof(struct ND::GDT::Entry)*3)-1;
gp.base=(uint32_t)&gdt;
}


Tako moramo izgraditi pokazivač koji ide do naše tablice s 3 ulaza.

void ND::GDT::SetGate(int num, uint32_t base, uint32_t limit, uint8_t access,uint8_t gran)
{
gdt[num].base_low=(base & 0xFFFF);
gdt[num].base_middle=(base >> 16) & 0xFF;
gdt[num].base_high=(base >> 24) & 0xFF;
gdt[num].limit_low=(limit & 0xFFFF);
gdt[num].granularity=(limit >> 16) & 0x0F;
gdt[num].granularity |= (gran & 0xF0);
gdt[num].access=access;
}


I pozivamo ga 3 puta iz instalacijske funkcije

ND::GDT::SetGate(0,0,0,0,0); /* NULL segmente entry */
ND::GDT::SetGate(1,0,0xFFFFFFFF,0x9A,0xCF); /* 4 GiB for Code Segment */
ND::GDT::SetGate(2,0,0xFFFFFFFF,0x92,0xCF); /* 4 GiB for Data segment */


Konačno, moramo reći procesoru da imamo GDT, kako bi ga mogao učitati, au našem slučaju kada učitavamo jezgru GRUB-om, prebrisati GRUB GDT. Za učitavanje GDT-a postoji uputa u asm koja se naziva lgdt (ili lgdtl, ovisno o sintaksi), mi ćemo je koristiti.

asm volatile("lgdtl (gp)");
asm volatile(
"movw $0x10, %ax \n"
"movw %ax, %ds \n"
"movw %ax, %es \n"
"movw %ax, %fs \n"
"movw %ax, %gs \n"
"movw %ax, %ss \n"
"ljmp $0x08, $next \n"
"next: \n"
);


Pa kad završimo s ovim, naš će sustav već imati GDT. U sljedećem ćemo poglavlju vidjeti IDT, tablicu vrlo sličnu GDT-u, ali s prekidima. Stavio sam neke poruke o statusu i potvrdi s GDT-om, tako da NextDivel sada izgleda ovako: