12ステップで作る組込みOS自作入門 http://www.amazon.co.jp/dp/4877832394/ 坂井 弘亮(著) カットシステム

1. 12ステップで作る組込みOS自作入門
6thステップ
@sandai

2. 【参考書籍】
12ステップで作る組込みOS自作入門
【内容】
1ステップずつ、実際に動かしながらプログラムを発展さ
せていく方式で無理なく学べる。OSやハードウェアに詳
しくない方にも理解できるよう
に十分な説明を提供
坂井 弘亮(著)
カットシステム(2010/5)
【税込価格】
4,410円
【サポートページ】
http://kozos.jp/books/makeos/

3. もくじ
1.エントリ・ポイント
2.ブートローダとOSの作成
3.まとめ

4. 1.エントリ・ポイント

5. エントリ・ポイント
● ELF形式のファイルのセグメント情報は読み取
れるようになったので、これからセグメントを
RAMに展開し処理を渡すことをする
– このときにどのアドレスから実行開始すれば良いか
を指示しなければならない
● この実行開始アドレスを、一般的にスタート・
アドレス又はエントリ・ポイントと呼ぶ
– ELF形式ではエントリ・ポイントと言う

6. ELF形式のエントリ・ポイント
● ELF形式のファイルはエントリ・ポイントの情
報をヘッダに持っている
– ELFヘッダのうち、「Entry point address」の部分
– そのアドレスから実行開始するのが妥当
● アセンブリ的にはそのアドレスにジャンプする
だけ。これを「実行を渡す」とか「処理を渡
す」と表現したりする

7. 2.ブートローダとOSの作成

8. 開発の流れ
● ここからブートローダとOSに分かれる
– ブートローダ
● ダウンロードしたOSを起動するプログラム
– OS
● 今回はHello Worldを表示するだけのプログラム
● どっちもこれまで書いてきたプログラムをいじ
るだけ

9. ブートローダのプログラム
● 追加ファイル
– なし
● 修正ファイル
– elf.h,elf.c...メモリ上へのコピーとエントリ・ポ
イント対応
– main.c...エントリ・ポイントからの起動を追加

10. セグメントをRAMに展開する
● そのままRAMにコピーするだけ
● 以前セグメント情報を表示していた部分を消し
て以下のコードを追加
● コピー先がVAではなくPAになってる。VAでも問
題ないが、あくまで論理アドレスだからPAの方
を利用すべしとのこと
memcpy((char *)phdr->physical_addr, (char *)header + phdr-
>offset, phdr->file_size);
memset((char *)phdr->physical_addr + phdr->file_size, 0,
phdr->memory_size - phdr->file_size);

11. エントリ・ポイントを取得
● main.cで呼び出すエントリ・ポイントを返す関
数。ELFファイルのチェックとロードも行われ
ている
char *elf_load(char *buf)
{
struct elf_header *header = (struct elf_header * )buf;
if (elf_check(header) < 0)
return NULL;
if (elf_load_program(header) < 0)
return NULL;
return (char *)header->entry_point;
}

12. OSのプログラム
● 追加ファイル
– defines.h...ブートローダと同じ
– lib.h,lib.c...ブートローダと同じ
– serial.h,serial.c...ブートローダと同じ
– startup.s...ブートローダと同じ
– main.c...新しく作成。Hello Worldを表示
– ld.scr...OS側用のリンカ
– Makefile
● これらのファイルは、~/12step/src/06/os以下
に保存

13. プログラム修正
● main.c
– 初期化関数を全て削除
● データ領域のコピ、BSS領域のクリア、シリア
ル・デバイスの初期化はブートローダ側でする
ことになったので
● ld.scr
– 全てram上に配置されるように変更
● Makefile
– 不要な部分を削除

14. OS側のエントリ・ポイント
● OS側のエントリ・ポイントは、ld.scrの
ENTRY(“_start”)により、startup.sの_start
ラベルの位置をエントリ・ポイントとしてELF
ヘッダが作成
● ブートローダのf()の呼び出しが、OS側の
_startの位置から動作を開始することになる
● ブートローダのld.scrにもENTRY(“_start”)
はあるが、実はこれは特に意味はない
– リセット・ベクタから起動してるから

15. プログラム実行
● osディレクトリでmakeして、それからbootload
ディレクトリでmake、make image、make write
してからのログ
/Users/sandai/12step/src/06/os% sudo cu -l /dev/tty.usbserial-FTG6PQ4H
Password:
Connected.
kzload (kozos boot loader) started.
kzload> load
~+lsx kozos
Sending kozos, 11 blocks: Give your local XMODEM receive command now.
Bytes Sent: 1536 BPS:220
Transfer complete
XMODEM receive succeeded!
kzload> run
starting from entry point: ffc020
Hello World!
> echo aaa
aaa

16. 補足
● もしosのld.scrで.text.startupの部分を削除
していなかったら、エントリ・ポイントのアド
レス位置は違うので注意
● なんなんだろうねこれ。よくわからんわ

17. 3.まとめ

18. まとめ
● ブートローダとOSを作成した
– OSというか、Hello Worldのプログラム
● ブートローダ側とOS側でスタックとかかぶって
るけどいいのかな？
– ああ、あれか。スタックだもんな。関数抜け
たら全部なくなるから、一緒のとこつかえば
いいか
● とりあえずブートローダの仕組みがわかったの
でよかった
● 書籍ではまだCPUの動作原理という話が続く
が、ここでは省略する