Mmukoブートシーケンス – QEMUで起動する小さなスタンドアロンCカーネル

MMUKO QEMU ブート・スキャフォールド

重要な区別:

• gistにあるmmuko-boot.cは通常のホスト型Cプログラムです。printf、malloc、calloc、およびホストOSのCランタイムを使用します。
• QEMUはファームウェア、ブートセクタ、カーネル、またはディスクイメージを起動します。起動時にはホスト型Cランタイムが存在しないため、MMUKOはスタンドアロンコードとして実行する必要があります。

このスキャフォールドは2つの起動パスをサポートします。

パスA: このWindowsマシンでの直接BIOS起動

このパスは、MinGW + QEMUセットアップで一般的に使用されるツールを使用します:

• as
• gcc
• ld
• qemu-system-i386

生のブートイメージをビルドします:

.\build-direct.ps1

実行します:

qemu-system-i386 -drive format=raw,file=build\mmuko-direct.img,if=ide,index=0 -display none -serial stdio -no-reboot

カーネルは意図的に最後に停止するため、QEMUはCtrl+Cで停止するまで実行し続けます。

直接起動パスは次のように機能します:

1. boot16.sが512バイトのBIOSブートセクタとして開始します。
2. ディスクLBA 1からkernel-flat.binをメモリの0x10000にロードします。
3. 32ビット保護モードに切り替えます。
4. kernel-entry.sにジャンプします。
5. kernel-entry.sがkernel.c内のkernel_main()を呼び出します。

パスB: GRUBマルチブート

GRUBパスは、ローダーとしてGRUBマルチブートを使用します:

1. GRUBがカーネルを32ビット保護モードで起動します。
2. kernel_main()が画面とシリアル出力を初期化します。
3. mmuko_boot()がMMUKOのブートフェーズを実行します。
4. mmuko_program_main()がブート成功後に実行されます。

ファイル

• boot.asm - マルチブートのエントリポイントとスタック設定。
• boot16.s - 直接BIOS起動ブートセクタ。
• kernel-entry.s - 直接起動フラットカーネルのエントリポイント。
• kernel.c - スタンドアロンMMUKOブートモデルとサンプルMMUKOプログラム。
• linker.ld - GRUBのためにカーネルを1 MiBに配置します。
• linker-flat.ld - 直接起動カーネルを0x10000に配置します。
• grub.cfg - GRUBメニューエントリ。
• Makefile - ISOをビルドし、QEMUで実行します。
• build-direct.ps1 - Windows上で直接BIOS起動イメージをビルドします。

ツールチェーン

Windows上での最も簡単な方法は、WSLまたはMSYS2に以下をインストールすることです:

• nasm
• i686-elf-gcc
• grub-mkrescue
• grub-file
• xorriso
• qemu-system-i386
• make

Debian/Ubuntuライクな環境では、QEMU/GRUB/NASMは通常次のようにインストールできます:

sudo apt install make nasm grub-pc-bin grub-common xorriso qemu-system-x86

i686-elf-gccクロスコンパイラは引き続き必要です。まだお持ちでない場合は、OSDevスタイルのクロスコンパイラを使用するか、Makefileを既存のスタンドアロンi386コンパイラに合わせて調整してください。

GRUBビルドと実行

make
make run

QEMUはVGAテキストを表示し、同じログが-serial stdioでシリアルにも書き込まれます。

プログラムを記述する場所

kernel.c内のこの関数を編集します:

static void mmuko_program_main(MMUKO_System *sys)

その関数は、このスキャフォールドにおける最初のMMUKO「プログラム」です。mmuko_boot(sys)がBOOT_OKを返した後にのみ実行されます。