2015-07-20

追記 NASMでの構造体の参照

気になって調べてみた。こっちのほうがシンプルに書ける気がする。

struc mytype
mt_long: resd 1
mt_word: resw 1
mt_byte: resb 1
mt_str: resb 32
endstruc
NASM - The Netwide Assembler

あとは"mov ax,[mystruc+mytype.word]"のような形で利用する。

2015-07-20

GAS(GNU Assembler)で構造体にアクセスする

binary hack

環境はWindows7(32bit)＆cygwinのgcc/gas(x86)で試した。

".struct"で構造体を定義し、その後サイズ(item_length)を算出する。

そして".bss"セクションに構造体名(item)でitem_length分メモリーを確保（".space"）する。

後は、レジスタにitemのアドレスを代入し、間接アドレッシングでメンバーにアクセスする（この例ではitem.item2に0x05を代入している）。

.struct 0
item_start:
item1:
        .struct item1 + 12
item2:
        .struct item2 + 2
item3:
        .struct item3 + 8
item_end:
item_length = item_end - item_start

.bss
item:
        .space item_length

.text
        movl    item,%eax
        movw    $0x05,item2(%eax)

コンパイルし逆アセンブラをしてみると確かにitem2の位置（12→0xc）分を考慮したコードが生成されていた。

$ objdump.exe -d st.o
セクション .text の逆アセンブル:

00000000 <.text>:
   0:   a1 00 00 00 00          mov    0x0,%eax
   5:   66 c7 40 0c 05 00       movw   $0x5,0xc(%eax)
   b:   90                      nop

次のステップとして、アセンブラからC言語の構造体（ヘッダに定義）にアクセスしたいのだけど、やり方がよくわからない。インラインアセンブラを使えばこんな苦労しないのだけど...。

参照：
Ian Lance Taylor - Re: structures in assembly code
Using as: Struct

2015-07-19

xv6をWindows環境(cygwin環境)で手軽にビルドする

cygwinのgcc(binutil)だと出力可能なバイナリーフォーマットが原因で、自作OSのビルドが出来ないケースが多々ある。

そこで、cygwinportsを利用しgccを導入することでこの問題を解決する。

ついでに今回はxv6をビルドしてみた。

cygwin & apt-cyg の導入までは色々解説があるので適当にお願いします。

クロス開発環境を導入する。

$ apt-cyg update -m ftp://ftp.cygwinports.org/pub/cygwinports
$ apt-cyg install linux-i686-gcc-core
(省略)
$ i686-pc-linux-gnu-gcc -v
組み込み spec を使用しています。
COLLECT_GCC=i686-pc-linux-gnu-gcc
COLLECT_LTO_WRAPPER=/usr/lib/gcc/i686-pc-linux-gnu/4.8.2/lto-wrapper.exe
ターゲット: i686-pc-linux-gnu
configure 設定: /usr/src/ports/linux-i686-gcc/linux-i686-gcc-4.8.2-1/src/gcc-4.8.2/configure --srcdir=/usr/src/ports/linux-i686-gcc/linux-i686-gcc-4.8.2-1/src/gcc-4.8.2 --prefix=/usr --exec-prefix=/usr --bindir=/usr/bin --sbindir=/usr/sbin --libexecdir=/usr/libexec --datadir=/usr/share --localstatedir=/var --sysconfdir=/etc --libdir=/usr/lib --datarootdir=/usr/share --docdir=/usr/share/doc/linux-i686-gcc --htmldir=/usr/share/doc/linux-i686-gcc/html -C --build=i686-pc-cygwin --host=i686-pc-cygwin --target=i686-pc-linux-gnu --without-libiconv-prefix --without-libintl-prefix --with-sysroot=/usr/i686-pc-linux-gnu/sys-root --with-build-sysroot=/usr/i686-pc-linux-gnu/sys-root --libexecdir=/usr/lib --enable-shared --enable-shared-libgcc --enable-static --enable-languages=c,c++,fortran,ada,java,go,lto,objc,obj-c++ --enable-version-specific-runtime-libs --disable-alsa --enable-libada --enable-libgomp --enable-libitm --enable-libjava --enable-libquadmath --enable-libquadmath-support --enable-libssp --enable-default-preferences-peer=file --disable-java-awt --disable-jni --with-arch=i686 --with-tune=generic --with-dwarf2 --with-ecj-jar=/usr/share/java/ecj.jar --with-gnu-as --with-gnu-ld --with-cloog-include=/usr/include/cloog-isl --with-system-zlib
スレッドモデル: posix
gcc バージョン 4.8.2 (GCC)

導入成功！

xv6のMakefileを書き換えビルドする。

xv6のソースを展開し、Makefileの"TOOLPREFIX"を"TOOLPREFIX = i686-pc-linux-gnu-"と設定。

後はmakeするだけで完成する

$ make
i686-pc-linux-gnu-gcc -fno-pic -static -fno-builtin -fno-strict-aliasing -Wall -MD -ggdb -m32 -Werror -fno-omit-frame-pointer -fno-stack-protector -fno-pic -O -nostdinc -I. -c bootmain.c
i686-pc-linux-gnu-gcc -fno-pic -static -fno-builtin -fno-strict-aliasing -Wall -MD -ggdb -m32 -Werror -fno-omit-frame-pointer -fno-stack-protector -fno-pic -nostdinc -I. -c bootasm.S
i686-pc-linux-gnu-ld -m    elf_i386 -N -e start -Ttext 0x7C00 -o bootblock.o bootasm.o bootmain.o
i686-pc-linux-gnu-objdump -S bootblock.o > bootblock.asm
i686-pc-linux-gnu-objcopy -S -O binary -j .text bootblock.o bootblock
./sign.pl bootblock
boot block is 447 bytes (max 510)
i686-pc-linux-gnu-gcc -fno-pic -static -fno-builtin -fno-strict-aliasing -Wall -MD -ggdb -m32 -Werror -fno-omit-frame-pointer -fno-stack-protector   -c -o bio.o bio.c
(省略)
i686-pc-linux-gnu-gcc -fno-pic -static -fno-builtin -fno-strict-aliasing -Wall -MD -ggdb -m32 -Werror -fno-omit-frame-pointer -fno-stack-protector   -c -o wc.o wc.c
i686-pc-linux-gnu-ld -m    elf_i386 -N -e main -Ttext 0 -o _wc wc.o ulib.o usys.o printf.o umalloc.o
i686-pc-linux-gnu-objdump -S _wc > wc.asm
i686-pc-linux-gnu-objdump -t _wc | sed '1,/SYMBOL TABLE/d; s/ .* / /; /^$/d' > wc.sym
i686-pc-linux-gnu-gcc -fno-pic -static -fno-builtin -fno-strict-aliasing -Wall -MD -ggdb -m32 -Werror -fno-omit-frame-pointer -fno-stack-protector   -c -o zombie.o zombie.c
i686-pc-linux-gnu-ld -m    elf_i386 -N -e main -Ttext 0 -o _zombie zombie.o ulib.o usys.o printf.o umalloc.o
i686-pc-linux-gnu-objdump -S _zombie > zombie.asm
i686-pc-linux-gnu-objdump -t _zombie | sed '1,/SYMBOL TABLE/d; s/ .* / /; /^$/d' > zombie.sym
./mkfs fs.img README _cat _echo _forktest _grep _init _kill _ln _ls _mkdir _rm _sh _stressfs _usertests _wc _zombie
used 29 (bit 1 ninode 26) free 29 log 10 total 1024
balloc: first 394 blocks have been allocated
balloc: write bitmap block at sector 28
dd if=/dev/zero of=xv6.img count=10000
10000+0 レコード入力
10000+0 レコード出力
5120000 バイト (5.1 MB) コピーされました、 0.271833 秒、 18.8 MB/秒
dd if=bootblock of=xv6.img conv=notrunc
1+0 レコード入力
1+0 レコード出力
512 バイト (512 B) コピーされました、 0.0163324 秒、 31.3 kB/秒
dd if=kernel of=xv6.img seek=1 conv=notrunc
248+1 レコード入力
248+1 レコード出力
126980 バイト (127 kB) コピーされました、 0.0212534 秒、 6.0 MB/秒

xv6.imgが無事に完成！ちゃんと起動する！

2015-07-12

参考になるx64アセンブラの情報

Assembly Programming on x86-64 Linux
→linux上でx64(amd64)のアセンブラを利用したコードの紹介

http://homepage1.nifty.com/herumi/prog/x64.html
→呼び出し既約の解説

2015-07-12

参考にできる64bit自作OSの例

ソースコードが公開されていると、わからないことを確認できるので助かる。
Programming a 64-bit Operating System
→64bit OSの作成方法を説明している。アセンブラはNASMを使っている模様。
https://github.com/neri/op05
→国産64bit OSとして初期のころ有名だったOrangePekoのfork
GitHub - swetland/xv6: 64bit port of xv6
→有名なXV6の64bit移植版

2015-07-12

64bit OS(x64 Kernel)の自作のために(1)

前から気になっていたところ、以下Blogで実際に動くコード（x86->x64）が公開されていたので、BlogとOSDEVの記事を参考にしながら動かしてみた。

ビルド環境はWindows7 with Cygwin(x86_64-pc-linux-gnu-gcc ver 4.8.2)

このとき、はまったのがx64でのGDT(Global Descriptor Table)の設定。
IDT(Interrupt descriptor table)と同じくbaseのアドレス設定値が64bitアドレスに拡張されているという別の記事を信じてしまったところ、うまくいかず四苦八苦。真相はx64でGDTのbase/limitは拡張されていないが正しい。

以下、処理の流れ。