Question

我用 C （用g ++编译器编译）编写了简单的引导程序和内核。当我尝试创建非内联函数时，内核崩溃是指0xefffff54。寄存器SS，DS和其他寄存器为零，但之前在保护模式下为选择器0x10。这是引导加载程序，加载程序和内核以及如何链接它们：

boot.asm

use16
[org 0x7c00]
;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;

section .text

mov bp, 0x9990
mov sp, bp

call loadKernel

cli
lgdt [gdt_desc]

in al, 0x92
or al, 2
out 0x92, al

mov eax, cr0
or eax, 1
mov cr0, eax

jmp 0x8:init_pm

;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;

use32
init_pm:
mov ax, 0x10
mov ds, ax
mov ss, ax
mov es, ax
mov fs, ax
mov gs, ax

mov esp, 0x9990

push ecx
push 1500
call clearConsole
add esp, 4
pop ecx

push eax
push edx

push 0x1B
push hello_world
push 0
call printStr
add esp, 12

pop edx
pop eax
jmp 0x1000
jmp $

;void loadKernel()
loadKernel:
use16
    mov bx, 0x1000
    mov ah, 0x2
    mov dl, 0x80
    mov al, 0x1
    mov ch, 0x0
    mov cl, 0x2
    mov dh, 0x0
    int 0x13
    ret

;void clearConsole(int value)
use32
clearConsole:
    mov ecx, 0
    loop_2:
    cmp ecx, [esp+4]
    jz exit_2
    mov al, 0
    mov ah, 0
    push ecx
    call printChar
    pop ecx
    add ecx, 2
    jmp loop_2
    exit_2:
    ret

;void printStr(byte num, char* str, byte color)
printStr:
    mov ecx, [esp+8]
loop_1:
    mov al, [ecx]
    inc ecx
    test al, al
    jz exit_1
    mov ah, [esp+12]
    push dword [esp+4]
    call printChar
    add esp, 4
    inc dword [esp+4]
    inc dword [esp+4]
    jmp loop_1
exit_1:
    ret

;void printChar(byte num, unsigned char c, byte color)
printChar:
    mov edx, 0xB8000
    add edx, [esp+4]
    mov [edx], al
    mov [edx+1], ah
    ret



;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;

hello_world:
db "Loading kernel...", 0

GDT:
;null
dd 0
dd 0

code:
dw 0xffff ; limit
dw 0    ; base
db 0    ; base
db 0x9a ; access rights
db 11001111b ; 4 left - flags, 4 right = limit
db 0        ; base

data:
dw 0xffff
dw 0
db 0
db 0x92
db 11001111b
db 0

gdt_desc:
dw $ - GDT -1
dd GDT

;;;;;;;;;;;;;;;
times 510-($-$$) db 0
dw 0xAA55

loader.asm

use32

section .bss
align 16
stack_bottom:
resb 16384
stack_top:

section .text
extern kernel_main
global _start

_start:
    mov esp, stack_top
    call kernel_main
    jmp $

kernel_main.c

typedef unsigned short uint16_t;
typedef unsigned char uint8_t;

uint16_t* g_pTerminalBuffer;

#define MAX_HEIGHT  25
#define MAX_WIDTH   80

#define true 1
#define false 0

uint8_t g_iTerminalRow;
uint8_t g_iTerminalColumn;

inline uint8_t encodeColor(uint8_t foreground, uint8_t background)
{
    return foreground | background << 4;
}

inline uint16_t encodeChar(uint8_t c, uint8_t color)
{
    return (uint16_t)color << 8 | (uint16_t)c;
}

void initializeTerminal() // fails when i add this function
{
    g_iTerminalRow = 0;
    g_iTerminalColumn = 0;
}

extern "C" void kernel_main()
{
    g_pTerminalBuffer = (uint16_t*)0xB8000;
    g_pTerminalBuffer[2] = encodeChar('T', encodeColor(15, 0));
    while(true){}
}

build.sh

#!/bin/bash
nasm -f bin boot.asm -o boot.bin
nasm -f elf32 loader.asm -o loader.o
~/cross/bin/i386-elf-c++ -ffreestanding -c /home/name/os/kernel_main.c -o /home/name/os/kernel_main.o

ld -m elf_i386 -Ttext 0x1000 -o kernel_main.elf kernel_main.o loader.o
objcopy -R .note -R .comment -S -O binary kernel_main.elf kernel_main.bin

dd if=/dev/zero of=image.bin bs=512 count=2880
dd if=boot.bin of=image.bin conv=notrunc
dd if=kernel_main.bin of=image.bin conv=notrunc bs=512 seek=1

rm ./boot.bin ./kernel_main.bin ./kernel_main.o ./loader.o ./kernel_main.elf
qemu-system-i386 -d guest_errors image.bin

Answer 1

没有链接描述文件，默认的ELF将放置.text（和.text.startup）节，后跟.rodata*，.data和.bss。 .text节中的函数将按照遇到的顺序输出到可执行文件。链接器 LD 将按在命令行上遇到对象的顺序处理对象。您可以这样做：

ld -m elf_i386 -Ttext 0x1000 -o kernel_main.elf kernel_main.o loader.o

首先是

kernel_main.o ，所以 kernel_main.o 中的函数将首先被处理。当您定义initializeTerminal时，很有可能（在这种情况下）它会出现在kernel_main之前。如果initializeTerminal是第一个函数，并且您尝试从引导加载程序（地址0x1000）开始执行，您将进入未定义状态，这可能会导致三重错误。三重错误会使您回到实模式，这就是为什么转储中的段可能看起来已重置为0x0000的原因。

如果删除initializeTerminal，则遇到的第一个功能将是kernel_main。机敏的观察者可能会指出您确实也不想直接执行kernel_main！您要先执行_start！您很幸运，kernel_main可以照原样执行而不会出错。您确实希望_start出现在其他功能之前。

快速解决方案应该是移动loader.o，使其成为链接器命令行中的第一个对象：

ld -m elf_i386 -Ttext 0x1000 -o kernel_main.elf loader.o kernel_main.o

现在带有.text的{{1}}部分将被处理并首先输出到最终的可执行文件。这应该可以解决您的问题。

或者，我更喜欢创建一个链接程序脚本，该脚本将可执行文件中的_start中的.text部分放在第一位。适当的链接描述文件可以避免担心在命令行上指定目标文件的顺序的麻烦。

下面我提供的文件版本为：

包括一个链接程序脚本，该脚本用于放置loader.o的.text`部分，然后依次放置其余部分。

链接器脚本为内核0x1000定义了起点（VMA）。

链接脚本为BSS部分定义了开始和结束符号

loader.o在调用 C ++ 入口点之前将BSS节初始化为零。

将内联函数放在头文件中是个好主意。我从kernel_main中拆分了视频例程，并将全局视频变量放置在 video.c 中。内联函数在 video.h 中。

使用BIOS传递给包含引导驱动器号的引导程序的 DL 值。

CHS磁盘读取（整数13h / AH = 02h）要求在ES：BX中指定目标。由于我们希望在0x0000：0x1000处加载内核，因此将ES显式设置为0。引导加载程序开始运行时，不能保证将其设置为零。

我在优化上进行了构建

我使用调试信息进行构建。当使用远程GDB调试器在QEMU中运行代码时，这很有用。

文件为：

link.ld ：

loader.asm

boot.asm ：

OUTPUT_FORMAT("elf32-i386"); /* We define an entry point to keep the linker quiet. This entry point */ ENTRY(_start); KERNEL_BASE = 0x1000; SECTIONS { . = KERNEL_BASE; .kernel : SUBALIGN(4) { /* Ensure .text section of loader.o is first */ loader.o(.text*); *(.text*); *(.rodata*); *(.data*); } /* Place the unitialized data in the area after our kernel */ .bss : SUBALIGN(4) { __bss_start = .; *(COMMON); *(.bss) . = ALIGN(4); __bss_end = .; } __bss_sizeb = SIZEOF(.bss); __bss_sizel = __bss_sizeb / 4; /* Remove sections that won't be relevant to us */ /DISCARD/ : { *(.eh_frame); *(.comment); } }

loader.asm ：

[ORG 0x7c00] use16 section .text mov bp, 0x9990 mov sp, bp call loadKernel cli lgdt [gdt_desc] in al, 0x92 or al, 2 out 0x92, al mov eax, cr0 or eax, 1 mov cr0, eax jmp 0x8:init_pm ;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;; use32 init_pm: mov ax, 0x10 mov ds, ax mov ss, ax mov es, ax mov fs, ax mov gs, ax mov esp, 0x9990 push ecx push 80*25*2 call clearConsole add esp, 4 pop ecx push eax push edx push 0x1B push hello_world push 0 call printStr add esp, 12 pop edx pop eax jmp 0x1000 ; Jump to kernel ;void loadKernel() loadKernel: use16 ; ES:BX point to input buffer. Ensure ES=0 xor ax, ax mov es, ax ; Use valueof DL passed by bootloader for dirve number mov bx, 0x1000 mov ah, 0x2 mov al, 0x1 mov ch, 0x0 mov cl, 0x2 mov dh, 0x0 int 0x13 ret ;void clearConsole(int value) use32 clearConsole: mov ecx, 0 loop_2: cmp ecx, [esp+4] jz exit_2 mov al, 0 mov ah, 0 push ecx call printChar pop ecx add ecx, 2 jmp loop_2 exit_2: ret ;void printStr(byte num, char* str, byte color) printStr: mov ecx, [esp+8] loop_1: mov al, [ecx] inc ecx test al, al jz exit_1 mov ah, [esp+12] push dword [esp+4] call printChar add esp, 4 inc dword [esp+4] inc dword [esp+4] jmp loop_1 exit_1: ret ;void printChar(byte num, unsigned char c, byte color) printChar: mov edx, 0xB8000 add edx, [esp+4] mov [edx], al mov [edx+1], ah ret ;;;;;;;;;;;;;;;;;;;; hello_world: db "Loading kernel...", 0 GDT: ;null dd 0 dd 0 code: dw 0xffff ; limit dw 0 ; base db 0 ; base db 0x9a ; access rights db 11001111b ; 4 left - flags, 4 right = limit db 0 ; base data: dw 0xffff dw 0 db 0 db 0x92 db 11001111b db 0 gdt_desc: dw $ - GDT -1 dd GDT ;;;;;;;;;;;;;;; times 510-($-$$) db 0 dw 0xAA55

video.h ：

; These symbols are defined by the linker. We use them to zero BSS section extern __bss_start extern __bss_sizel use32 section .bss align 16 stack_bottom: resb 16384 stack_top: section .text extern kernel_main global _start _start: ; We need to zero out the BSS section. We'll do it a DWORD at a time mov edi, __bss_start ; Start address of BSS mov ecx, __bss_sizel ; Length of BSS in DWORDS xor eax, eax ; Set to 0x00000000 rep stosd ; Do clear using string store instruction ; Clear 4 bytes at a time mov esp, stack_top call kernel_main jmp $

video.c ：

typedef unsigned short uint16_t; typedef unsigned char uint8_t; extern uint16_t* g_pTerminalBuffer; #define MAX_HEIGHT 25 #define MAX_WIDTH 80 #define true 1 #define false 0 extern uint8_t g_iTerminalRow; extern uint8_t g_iTerminalColumn; extern void initializeTerminal(); inline uint8_t encodeColor(uint8_t foreground, uint8_t background) { return foreground | background << 4; } inline uint16_t encodeChar(uint8_t c, uint8_t color) { return (uint16_t)color << 8 | (uint16_t)c; }

kernel_main.c ：

#include "video.h" uint16_t* g_pTerminalBuffer; uint8_t g_iTerminalRow; uint8_t g_iTerminalColumn; void initializeTerminal() { g_iTerminalRow = 0; g_iTerminalColumn = 0; }

用于构建的命令：

#include "video.h" extern "C" void kernel_main() { g_pTerminalBuffer = (uint16_t*)0xB8000; g_pTerminalBuffer[2] = encodeChar('T', encodeColor(15, 0)); while(true){} }

您可以像以前一样运行它：

nasm -f bin boot.asm -o boot.bin nasm -f elf32 -g -F dwarf loader.asm -o loader.o i686-elf-c++ -O3 -g -ffreestanding -c kernel_main.c -o kernel_main.o i686-elf-c++ -O3 -g -ffreestanding -c video.c -o video.o ld -m elf_i386 -T link.ld -o kernel_main.elf loader.o video.o kernel_main.o objcopy -O binary kernel_main.elf kernel_main.bin dd if=/dev/zero of=image.bin bs=512 count=2880 dd if=boot.bin of=image.bin conv=notrunc dd if=kernel_main.bin of=image.bin conv=notrunc bs=512 seek=1

您可以使用调试信息通过以下命令远程运行QEMU：

qemu-system-i386 -d guest_errors image.bin

这将在qemu-system-i386 -d guest_errors image.bin -S -s & gdb kernel_main.elf \ -ex 'target remote localhost:1234' \ -ex 'break *kernel_main' \ -ex 'layout src' \ -ex 'layout reg' \ -ex 'continue'符号上设置一个断点，并使用命令行TUI界面显示寄存器和源代码。

当我添加非内联函数时，内核崩溃

1 个答案: