운영체제 - lain
2006. 9. 29
다음은 부팅 후 화면 입니다.
vmware 로 돌리실려면 vmware 에서 플로피 디스켓에 설정에 가서 Use Floppy Image 를 선택하시고
FloppyImage.Img 의 경로를 적어주시면 되고
디스켓에서 돌리고 싶으시다면 플로피 디스켓을 넣으신 후 MyRawWrite 폴더안에 있는 실행파일을
실행 하신 후 FloppyImage.Img 가 들어있는 경로를 적으신 후 플로피 디스켓의 이미지 쓰기를 누르시면 됩니다.
이번에도 오랜만에 업데이트를 합니다.
거의 5 달만에 올라가네요.
우선적으로 이름이 lain 으로 바꼈습니다.
다음과 같은 디바이스 드라이버가 추가되었습니다.
- DMA ( 플로피 디스켓에서 하나의 트랙을 읽을 때 사용합니다. )
- Floppy ( 플로피 디스켓에서 하나의 트랙을 읽을 수 있습니다. )
- Timer ( 타이머 인터럽트, 멀티 태스킹과 관련이 있습니다. )
파일 시스템이 추가되었습니다.
원래는 기존의 FAT 방식의 파일 시스템을 사용하려고 했으나 기존의 FAT 방식을 사용하려면
복잡할 것 같고 그래서 그냥 새로 하나 만드는게 낫다고 생각해서 그냥 새로 만들었습니다.
새로 만든 파일 시스템의 이름은 "사각사각 파일 시스템"입니다.
플로피 디스켓을 읽을 때 사각사각 이라는 소리가 나기 때문에 지었습니다.
이름이 이따구라도 양해를 부탁드립니다.
해당 운영체제에서는 직접적으로 ... 아직까지는 파일 시스템을 사용하는 부분이 없고
개념적으로만 만들게 된 부분입니다. ( 해당 파일 시스템에 대한 이론은 어느 정도 완성이 된 후 올리겠습니다. )
그리고 플로피 디스켓에 데이터를 쓰기 위해 RawWrite 를 이용했는데
파일 시스템이 추가되므로 인해서 파일 시스템에 맞게 저장시키기 위해
MyRawWrite
라는 이름으로 바꿔서 소스를 일부 수정한 프로그램을 만들었습니다.
( 아마
해당 프로그램은 윈도우즈 2000 이상에서 동작 할 것 입니다. )
타이머 인터럽트의 발생 횟수가 변경되었습니다.
기존에는 기본값인 1초의 18.2 회가 발생하였으나 이제는 1초의 1000 번 발생하게 됩니다.
즉, 타이머 인터럽트는 0.001 초 마다 발생하게 됩니다.매우 빠르고 오버헤드가 크다고 생각 할 수 있으나
CPU 의 속도에 비하면 엄청 느리다고 생각합니다.
32 비트 정수값을 문자열로 변환하는 함수를 추가하였습니다.
사실 이 함수를 추가한 이유는 디버깅을 위해서 입니다.
커널에서 메모리를 동적으로 할당 할 수 있게 되었습니다.
드디어 멀티 태스킹이 지원이 됩니다.
멀티 태스킹에는 CPU 가 지원해주는 TSS 를 이용한 방법이 있고 자체적으로 구현하는 방법이 있습니다.
TSS 에 대한 이론을 배우는데 시간이 걸리고 상용 운영체제에서도 자체적으로 구현하므로 그냥 저도
자체적으로 구현하였습니다.
구현하는 원리는 간단합니다. ( 물론 소스 코드로 직접 만들어서 구현할려면 어렵겠지만. )
간단하게 어셈블리 명령어의 ret 명령어를 생각해보면
ret 는 스택에서 4 byte 만큼 데이터를 EIP 로 꺼내옵니다.
즉, call 명령 후 스택에 현재 EIP 레지스터가 저장되고 함수 리턴을 하기 위해서
ret 명령어를 사용하면 스택에 저장 된 EIP 레지스터를 꺼내오게 되는 것 입니다.
만약 이 스택에 저장 된 EIP 레지스터의 값을 바꿀 수 있으면 원하는 주소로 이동 할 수 있게 되는 것 입니다.
마찬가지로 call 명령어가 아닌 int 명령어가 있습니다.
int 명령어는 인터럽트 사용 시 사용하는 함수인데
이 때 이 명령어가 사용되면 CPU 는 자동적으로 SS, ESP, EFLAGS, CS, EIP 를 차례대로
PUSH 하게 됩니다.
그리고 인터럽트 처리 루틴에서는 당연히 범용 레지스터를 저장하는 루틴이 있겠죠.
범용 레지스터를 저장 후 POP 한 뒤
iret 명령어를 사용하게 되면 인터럽트가 실행되기 전에 코드부터 실행되게 되는데
이유는 int 명령어 사용 시 PUSH 되었던 EIP 를 다시 POP 하기 때문에 그렇게 되는 것 입니다.
이 때 int 명령어 사용 시 저장 된 SS, ESP, EFLAGS, CS, EIP 에 값을 조작함에 따라
멀티 태스킹을 가능하게 하는 것 입니다.
물론 int 명령어를 사용하면서 멀티 태스킹을 한다는건 아니고
타이머 인터럽트 사용 시 매 시간마다 자동적으로 int 명령어를 사용한 효과가 나타나므로
이 때 타이머 인터럽트 발생 시 PUSH 된 SS, ESP, EFLAGS, CS, EIP 를 조작하면 됩니다.
하지만 실질적으로 제가 구현하는 방법은 ESP 레지스터를 간단하게 바꿈으로 멀티 태스킹을 가능하게 하는것 입니다.
따라서 SS, ESP, EIP 등등은 각각의 프로세스의 스택에 저장되어 있게 되고 그 프로세스가 실행될 때는
그냥 POP 하면 됩니다.
각 프로세스의 PCB 는 링크드 리스트로 연결되어 있으며 그 링크드 리스트를 순차적으로 돌면서 그리고 ESP 레지스터를
순차적으로 바꾸면서 멀티 태스킹이 되게 됩니다.
가상 데스크탑이 지원됩니다.
리눅스에서 화면이 alt + F1 ~ alt + F7 을 사용하여 데스크탑을 총 7 개 사용 할 수 있습니다.
물론 원격으로 접근이 가능하기 때문에 무한대로 할 수 있겠지만..
하여튼 마찬가지로 alt + F1 방식으로 하지만 alt + F12 까지 가능하도록 하였습니다.
이걸 구현하는 방법은 매우 쉬우며 각 데스크탑에 저장 된 비디오 메모리의 데이터를
다른 곳에 저장해 놓았다가 데스크탑이 활성화 되면 다시 복구해주면 되는것 입니다.
물론 커서나 기타 자원이 있다면 복구해 줘야 겠죠.
하지만 이런 기능을 구현했음에도 아직까지 명령어는 그대로 입니다.
사용자 인터페이스가 아예 존재하지 않는다고 봐도 무관합니다.
2006.4.14
오랜만에 업데이트를 합니다.
솔직히 추가한 기능은 별로 없습니다.
우선 이전에는 보호모드로 변환하는 기능이 부트로더에 있었는데 커널로 옮겼습니다.
레지스터에 있는 정수값을 문자열로 변환하는 함수가 한개 또 추가되었습니다.
이제 8 비트와 16 비트 정수값을 문자열로 변환 할 수 있습니다.
조만간 32 비트도 변환을 할 수 있게 해야겠죠.
A20 게이트를 지원합니다.따라서 보호모드에서 홀수 MB 주소영역에 접근이 가능합니다.
커널이 실행되는 시스템의 물리 메모리의 크기를 쉘에서 보여주게 됩니다.
컴파일 방법 -
코드 자체는 모조리 어셈블리어로 되어 있고 어셈블리어는 인텔 문법을 사용하고 있습니다.
컴파일러는 nasm 이고 다음 사이트에서 다운받을 수 있습니다.
http://sourceforge.net/projects/nasm
nasm 어셈블러는 윈도우용 리눅스용으로 포팅되어 있어서 윈도우에서나 리눅스에서나 컴파일 가능합니다.
nasm 설치 후 환경 변수에 nasm 이 있는 경로를 설정 한 후에
소스 코드를 다운받으시고 MAKE.BAT 을 실행하시면 운영체제 이미지가 만들어집니다.
이것을 플로피 디스켓에 맨 첫 섹터부터 써야 합니다.( 하드 디스크에다가 쓰면 기존에 운영체제가 망가지겠죠 )
그럴려면 rawwrite 를 이용하시면 됩니다.
rawwrite 는
http://uranus.it.swin.edu.au/~jn/linux/rawwrite.htm
다음 사이트에서 받으 실 수 있습니다.
rawwrite 를 이용해서 커널 이미지를 플로피 디스켓에 쓰고 플로피 디스켓으로 부팅하시면 됩니다.
리눅스에서는 커널 이미지를 만들려면 컴파일 하고 파일을 합치는 명령어가 저는 없는 걸로 알고 있기 때문에
그냥 파일을 합치는 프로그램을 간단하게 만드셔서 ( 인터넷 뒤지면 나옵니다. )
dd 명령어로 플로피 디스켓에 쓰시면 되겠습니다.
소스 코드는 모조리 다 어셈블리로 만들어졌지만 주석으로 완전히 도배를 해놨기 때문에 왠만해서는 다 알아 볼꺼 같습니다.
어셈블리어로 됬다고 해서 글케 어려운 코드도 없고 코드 자체가 워낙에 쉬우니 그냥 대충 보시면 왠만해서는 이해할 수 있습니다.
2005 년 11 월 29 일 ( 구버전) 다운로드