MyLittle-OS

參照《王者歸來：和大師一起動手撰寫一個完整的作業系統》，並沒有完全按照書上實作，有問題可以發issue。

執行 OS

1. Install boches First
2. Before use command make You should create a image first:
   

bximage -hd=60 -imgmode="flat" -q hd60M.img
make
boches

mbr.S

在顯卡文字模式下，使用連續兩bytes來顯示一個字元，其結構如下：

K	12～15 位元 背景色 K，是否閃爍 RGB，RGB比例
R
G
B
I	8～11 位元 前景色 I，亮度 RGB，RGB比例
R
G
B
ASCII	0～7 位元

硬碟控制器主要通訊埠(可參照 AT Attachment with Packet Interface相關手冊 共三冊)

IO 通訊埠		通訊埠用途
Primary Channel	Secondary Channel	讀取操作時	寫入操作時
Command Block registers
0x1F0	0x170	Data	Data
0x1F1	0x171	Error	Features
0x1F2	0x172	Sector count	Sector count
0x1F3	0x173	LBA low	LBA low
0x1F4	0x174	LBA mid	LBA mid
0x1F5	0x175	LBA high	LBA high
0x1F6	0x176	Device	Device
0x1F7	0x177	Status	Command
Control Block registers
0x3F6	0x376	Alternate status	Device Control

loader.S

Segment Descriptor (wiki) :

一個 segment Descriptor 是 64bit，Base Address 和 Segment Limit非常破碎，是由於 80286（16位元 CPU，擁有保護模式及24位元的位址線）當初做出來試水溫，之後的Intel為了往前兼容，後來的結構才會變成這樣：

31	—	24	23	22	21	20	19	—	16	15	14	13	12	11	10	9	8	7	—	0
Base Address[31:24]			G	D	L	AVL	Segment Limit[19:16]			P	DPL		S	type				Base Address[23:16]
Base Address[15:0]										Segment Limit[15:0]

• G： 粒度(Granularity)，清零的話表示單位為 1 byte，set 時則表示單位為 4096 byte。
• 實際界限： (Segment Limit + 1) * Granularity - 1
  • Descriptor 中的 Segment limit 只是單位，要乘上粒度才能得到真正的界限值
  • Segment Limit + 1 是因為 Segment Limit 從0算起
  • 最後減1是因為記憶體位址從0開始算起
• S： S位通常為1，為0時做特殊用途(task-gate, interrupt-gate, call gate, etc)
• type： 若S為0，用 type 指定 gate，S 為1時，最低位 A，為 Accessed 位，被 CPU 存取過後會被設為1
  • 第二位 R 或 W，可否讀取或可否寫入
  • 第三位 E 或 C，擴充方向(堆疊向下，程式資料向上)或一致性(Conforming)
• DPL： Descriptor Privilege Level，特權等級，0～3，0為最高。
• P： Present，該段是否存在於記憶體中，不存在則拋出異常，做 swap。
• AVL： Available，作業系統可以隨意用此位元，無特別用途。
• L： 為1表示64位元程式碼片段，為0為32位元程式碼片段。
• D： 為相容 80286 保護模式還是為 16bit(80286 為16位元的 CPU)，因此有 D 來表明運算元和有效位址大小，0為 16bit，1為 32bit。

取得記憶體大小：

使用BIOS中斷0x15來取得記憶體大小:

AH	AL	Description
88h		最多偵測到 64MB 的記憶體
E8h	01h	檢測低 15MB 及 16MB～4GB 的記憶體
E8h	20h	可以檢測到全部的記憶體

Address Range Descriptor Structure:

offset	name	Description
0	BaseAddrLOw	基底位址的低32位
4	BaseAddrHigh	基底位址的高32位
8	LengthLow	記憶體的低32位元，byte 為單位
12	LengthHigh	記憶體的高32位元，byte 為單位
16	Type	記憶體類型，1：作業系統可使用、2或其他：作業系統不可使用

二級分頁(two level page table)

• 分頁目錄項(Page Directory Entry)

bit	描述
12~31	分頁表實體位址12～31位
9~11	AVL：Available，無特別意義，作業系統可用
8	G：Global，1表示全域分頁，轉址結果會一直被存在 TLB(Translation Lookaside Buffer)
7	0
6	D：Dirty，CPU 對一個頁執行寫入操作後，會 set 此位，僅對 PTE 有效，不會 set PDE 中的 Dirty
5	A：Accessed，CPU 存取過後會被 set
4	PCD：Page-level Cache Disable，1表示該分頁啟用c ache，反之不開啟
3	PWT：Page-level Write-Through，1表示開啟 cache 的 write-through( write-back 較有效率，不需要經常性寫回 memory)
2	US：User/Supervisor，1表 User 級，皆可存取，0表 Supervisor 級，僅特權0、1、2可存取
1	RW：Read/Write，0表讀取不寫入，1表讀取寫入
0	P：Present，0表不存在實體記憶體上，拋出 pagefault 異常

• 分頁表項(Page Table Entry)

bit	描述
12~31	分頁實體位址12～31位
9~11	AVL
8	G
7	PAT：Page Attibute Table，能以頁為單位設定記憶體屬性
6	D
5	A
4	PCD
3	PWT
2	US
1	RW
0	P

• cr3

bit	描述
12~31	分頁目錄表實體位址12～31位
5~11	沒有用
4	PCD
3	PWT
0~2	沒有用