Eigenes OS?


  • Mod

    Anscheinend kennt der mingw Linker den aout Format nicht. 😞 Kennt jemand einen Workaround?

    Guter Hinweis. Ich verwende gcc 3.1 (im DJGPP-Paket)
    http://www.osdever.net/downloads/compilers/DJGPP-Installer-nocpp.exe , weil diese Version bei Bona Fide zum Download angeboten wird.

    Ich wusste, dass mit C das Gewurschtel mit den Tools los geht, aber dafür ist das Programmieren jetzt deutlich einfacher.


  • Mod

    Wie kann man den gcc umstellen auf Intel Syntax? War das -masm=intel beim gcc?

    Wie heisst das dann korrekt in Intel Syntax? 😃

    inline void outportb(unsigned int port,unsigned char value)
    {
        asm volatile ("outb %%al,%%dx"::"d" (port), "a" (value));
    };
    


  • Ich glaube so einfach geht das nicht.
    Allerdings sollte der NASM mit aout zurechtkommen (fette Zeile).

    Aus der DJGPP-FAQ:
    Unter Punkt 17.1 werden einige Problembehandlungen aufgezeigt. Dann:

    17.2 Converting between Intel ASM syntax and AT&T syntax

    Q: Where can I find an automated conversion tool to convert my Intel-style assembly code into a code acceptable by Gas?
    Q: Where can I find a converter from AT&T assembly to Intel style?
    A: A SED script which should do most of the conversion was posted to the {DJGPP news group}.

    A program called TA2AS which can convert TASM assembly source to AT&T style can be found {on the DJGPP server} and {on Oulu}. TA2AS was written by Frank van Dijk of the Spirit group; if you have questions about this tool, you may contact {Jan Oonk}. The authors say that the program is far from finished, but the sources are available with the package so you can fix whatever is broken for your needs.

    Another similar converter is Intel2Gas, available from its {Web page}.

    Beginning with Binutils 2.10, Gas has an option that causes it to accept the Intel syntax, so you can use Gas to assembly Intel-style code.

    Alternatively, here is what you can do to make your code linkable with DJGPP programs:
    * Get and install NASM, a portable x86 assembler which supports most of the Intel syntax and can generate DJGPP-compatible COFF object files (as well as lots of other formats, such as Microsoft 16-bit OBJ and Win32, a.out, and ELF). It also supports Pentium and Pentium Pro opcodes, and MMX. NASM is free for non-commercial use (see the docs for commercial use restrictions) and can be compiled with DJGPP. NASM can be found {on NASM Web site}, which has links to official download sites. The maintainers of NASM are {Jules} and {H. Peter Anvin}.

    Be warned that NASM is not 100% identical to MASM or TASM. Even experienced assembly programmers might need some time to adapt to the slightly different flavor of NASM. If you want something much more similar to TASM, get JAS. JAS is available {from OULU}.

    Also note that NASM, or at least some of its versions, doesn't produce debug info in the format understood by GDB, which makes debugging NASM-assemblied code tedious (you might not be able to display source lines and refer to local symbols by name). Latest versions of NASM might correct this deficiency.
    * For a small number of relatively short files, consider converting them with a smart editor (like Emacs or its work-alikes).
    * Obtain a copy of Microsoft MASM 6.11. It has a -coff option to generate object code in COFF format which can be submitted to GCC, so you can compile your original source. You can also use the LIB32 librarian from Microsoft C8 to convert object files to COFF by putting them into a .lib library, then extracting them as COFF files. {28} Note that, unless you link the MASM-generated object files with DJGPP's ld (as opposed to Microsoft's LINK /CO command), you won't be able to debug the resulting program, because the debug info is not in correct format. I'm also told that masm doesn't produce sections named ".text" and ".data", so you might need to hex-edit the section names in the object file manually.
    * Use a disassembler to disassemble the object code, then convert it to the AT&T format either by hand or using TA2AS. One place to look for such a disassembler is {on SimTel.NET mirrors}.
    Keep in mind that syntax is only one of the aspects of converting code written for DOS to DJGPP. You should also make sure your code doesn't violate any of the rules for protected-mode programming (see {GPF in asm code}).

    If you need to perform the opposite conversion, from the AT&T style to the Intel style, try the Att2Intl converter written by {Gregory Velichansky}. Its output is intended for NASM or TASM. Att2Intl is available {from Greg's home page}.

    Der komplette Punkt 18 der FAQ mit Informationen über low-level-programming könnte auch noch die eine oder andere wertvolle Information beinhalten.
    Wenn da noch die eine oder andere Komponente vom DJGPP fehlt, ich hab da noch Unmengen von Resourcen rumliegen.


  • Mod

    -- verbose ist ein guter Hinweis. Bei mir sieht dies so aus, noch ein problem mit partcopy.exe, aber es läuft alles:

    G:\OSDev\Test\13 C>make
    nasmw -O32 -f bin boot.asm -o boot.bin
    nasmw -O32 -f aout kernel.asm -o kernel.o
    gcc -c ckernel.c -o ckernel.o
    ld -T kernel.ld kernel.o ckernel.o --verbose
    [b]GNU ld version 2.13[/b]
      Supported emulations:
       i386go32
    using external linker script:
    ==================================================
    OUTPUT_FORMAT("binary")
    ENTRY(RealMode)
    SECTIONS
    {
      .text  0x8000 : {
        *(.text)
      }
      .data  : {
        *(.data)
      }
      .bss  :  {
        *(.bss)
      }
    }
    
    ==================================================
    attempt to open kernel.o succeeded
    kernel.o
    attempt to open ckernel.o succeeded
    ckernel.o
    rename a.out ckernel.bin
    cmd /c copy /b boot.bin + ckernel.bin MyOS.bin
    boot.bin
    CKERNEL.BIN
            1 Datei(en) kopiert.
    partcopy MyOS.bin 0 1000 -f0
    Failed to read source at offset 800make.exe: *** [all] Error -1
    

    Schwachstellen: letzte Zeile (jemand eine Idee?), und ich müsste ckernel.bin vorher löschen, damit a.out umbenannt werden kann. Gibt es da einen Parameter für rename, das auf jeden Fall zu machen, auch, wenn ckernel.bin existiert?

    Für das Problem von abc.w habe ich momentan keine Lösung, ich war schon froh, dass ich selbst das Linken geschafft habe. Aber vielleicht schaffen wir es gemeinsam, eine möglichst allgemeingültige Lösung zu finden.


  • Mod

    bei abc.w: i386pe
    bei mir: i386go32

    Ich habe nochmal genau geschaut (also nicht Version (war wohl DJGPP) 2.03, sondern 3.1): GCC 3.1 C compiler binaries for DJGPP

    ld --version
    GNU ld version 2.13

    gcc --version
    gcc.exe (GCC) 3.1

    Das att2intl Tool findet man übrigens hier:
    http://www.bumba.net/~hmaon/a2i/ 🙂
    @Bitsy: Danke für den Hinweis!



  • Erhard Henkes schrieb:

    Mich würde auch eure Meinung zum kurzen Abschnitt "Gerätetreiber" interessieren:
    http://www.henkessoft.de/OS_Dev/OS_Dev1.htm#mozTocId220571

    In unserem OS müssen wir uns nun zumindest auf die rudimentärsten Operationen konzentrieren, nämlich Videoausgabe (monochrome/farbige Text/Grafik-Ausgabe), Dateneingabe über Tastatur und Daten lesen/schreiben von/auf formatierte(r) Floppy Disk. Maus, Drucker, Festplatte könnten später folgen, wenn notwendig.

    ich würde schon mal versuchen, das ganze modular aufzubauen, so dass z.b. die text-ein/ausgabe, gerätesteuerung usw. über einheitliche schnittstellen gehen, also funktionen wie 'putchar()' und 'getchar()' umgeleitet werden können, indem man z.b. intern pointer auf strukturen umsetzen kann. dazu könntest du dir eine generische 'driver' struktur definieren, die bestandteil spezialisierter strukturen ist (objektorientierung also (nein, nicht c++ benutzen!!), so dass später leicht andere geräte eingehängt werden können). bewährt hat sich auch ein 'handle'-konzept, sowas wie stdin, stdout, file, raw, etc. der bastelfreudigkeit sind keine grenzen gesetzt.
    🙂


  • Mod

    Ich habe mal dieses "halbfertige" Tool att2intl.exe eingesetzt:
    man gibt z.B. asmcode.s (ATT) ein und erhält asmcode.asm.

    Beispiel:

    "outb %%al,%%dx"::"d" (port), "a" (value)
    

    ==>

    "out BYTE ["a" +value], BYTE %dx":[:"d" +port], %al
    

    allerdings funktioniert

    inline void outportb(unsigned int port,unsigned char value)
    {
        asm volatile ("out BYTE ["a" +value], BYTE %dx":[:"d" +port], %al);
    };
    

    mit gcc -c ckernel.c -o ckernel.o -masm=intel nicht.

    ckernel.c: In function `outportb':
    ckernel.c:39: parse error before "a"

    Kann da jemand bitte etwas nachhelfen? Ansonsten bleibt es eben bei der AT&T-Sysntax.


  • Mod

    @abc.w: Konntest Du das Problem lösen? Möchte niemanden verlieren.

    The other main snag concerns object-file formats. There are two variants of the 32-bit COFF format: one used by Microsoft Win32 tools, and one by the rest of the world. They are only subtly different, and linkers which expect one format will happily link the other. The difference comes in the relocations: if you write code in, say, NASM, and link it using the Microsoft linker along with some modules compiled using Visual C++, the addresses in the final output will come out wrongly. There’s no real workaround for this, but luckily most tools that work with the PE format will allow you to emit files in the Win32 format: NASM has its -f win32 option, and Cygwin has the pei-i386 output format.

    For LD (the linker that is most often used with DJGPP and gcc) use the option --oformat binary.

    EDIT: delete (gelöst): del (anstelle delete; einer meiner Uraltfehler) u. -o beim Linker


  • Mod

    @+fricky:

    generische 'driver' struktur definieren, die bestandteil spezialisierter strukturen ist

    hast du einen Link oder ein beispiel-OS vor Augen. würde mir das gerne mal an einem konkreten beispiel anschauen. thema passt momentan genau, bin da dran.



  • Erhard Henkes schrieb:

    Was nimmt man da bei Win XP? delete ging nicht. Oder kann man bei rename einen Parameter angeben, der bestehende files überschreibt.

    Nimm copy /Y rename a.out ckernel.bin .

    cheers, Swordfish

    PS: toller Thread! 👍



  • Erhard Henkes schrieb:

    @+fricky:

    generische 'driver' struktur definieren, die bestandteil spezialisierter strukturen ist

    hast du einen Link oder ein beispiel-OS vor Augen. würde mir das gerne mal an einem konkreten beispiel anschauen. thema passt momentan genau, bin da dran.

    was konkretes wüsste ich jetzt auch nicht. such mal im internet nach 'i/o model' oder so ähnlich. z.b. in der linux doku müsste sowas zu finden sein und in irgendwelchen büchern über betriebssysteme natürlich auch.
    ach, vielleicht hilft das:
    http://cespc1.kumoh.ac.kr/~juyoon/lecture/osd/2006/osd08.pdf
    🙂


  • Mod

    Nimm copy /Y rename a.out ckernel.bin.

    Komischerweise wird das /Y im makefile nicht akzeptiert (unter MS-DOS sollte es gehen). Ich habe mich nun an die -o Option beim Linker erinnert. Die macht alles platt.

    So geht es, zumindest bei mir mit gcc 3.1:

    all: 
    	nasmw -O32 -f bin boot.asm -o boot.bin             
    	nasmw -O32 -f aout kernel.asm -o kernel.o          
    	gcc -c ckernel.c -o ckernel.o                      
    	ld -T kernel.ld kernel.o ckernel.o -o ckernel.bin  
    	cmd /c copy /b boot.bin + ckernel.bin MyOS.bin     
    	partcopy MyOS.bin 0 800 -f0
    	del kernel.o
    	del ckernel.o
    	del ckernel.bin
    	del boot.bin
    

    Ich habe versucht, den Prozess auch grafisch (inzwischen mit video.c) darzustellen: http://www.henkessoft.de/OS_Dev/Bilder/make_process.PNG

    Linker \1:

    OUTPUT_FORMAT("binary")
    ENTRY(RealMode)
    SECTIONS
    {
      .text  0x8000 : {
        *(.text)
      }
      .data  : {
        *(.data)
      }
      .bss  :  { 					
        *(.bss)
      }
    }
    

    In einem anderen Thread hier habe ich brauchbare Mischung aus Hexeditor+Disassembler+Rechner gefunden:
    http://members.inode.at/anton.zechner/az/Disassembler.htm
    Echt interessantes Teil.


  • Mod

    @+fricky: Danke für den Link. Hier ist auch eine interessante Architekturübersicht (kompakt): http://www.samueldotj.com/Ace/Architecture.asp



  • hier haste noch'n paar interessante slides zu dem thema
    http://www.minix3.ru/docs/slides/Ch3.pdf
    🙂


  • Mod

    @+Fricky: danke für die Links, aber teilweise schon etwas weit in den Details, dafür aber wieder zu komplex und gleichzeitg theoretisch. Das verwirrt momentan mehr als es beim Design hilft.

    Zur Zielsetzung ist eine abstrakte theoretische Diskussion auf der Meta-Ebene notwendig. Die Herausforderung besteht darin, dass es keine Übereinstimmung darin gibt, wie man ein OS optimal aufsetzt (cf. Tanenbaum, Modern Operating Systems, 2nd Ed., Chap. 12: Operating System Design). Das finde ich nach diesen vielen Jahren schon interessant.

    Einige Dinge weiß man aber inzwischen:
    Monolithische Kernel (Windows, Linux) sind erfolgreicher als Micro Kernels. Das hat aber lediglich Effizienzgründe und keine strukturelle Basis, kann uns also egal sein.
    Präemptives Multitasking (Modernes Windows) ist aus Sicht eines Prozesses besser als kooperatives (klassisches Windows).

    Tanenbaum sieht vor allem vier Aufgabenfelder eines OS:

    1. Abstraktion schaffen (schwierigste Aufgabe)
    2. Primitive Operationen bereit stellen
    3. Isolation sicher stellen
    4. Hardware Management

    Files, Prozesse, Synchronisation, Speichermodelle, I/O System, System calls, Fehlerseparation durch voneinander unabhängige Systeme, ... da stehen wir ja praktisch nicht mehr am Anfang, aber ob wir bereits im Optimum sind, das ist noch offen. Die Kontrolle der Hardware ist eher eine Fleissaufgabe.

    Ein OS ist ein gigantisches Software-Paket. Unix hat mehr als 1 Mio., Linux 2.6 ca. 5,7 Mio., Win 2000 ca. 29 Mio., Win XP ca. 35 Mio. und MS Vista ca. 50 Mio. Zeilen Sourcecode. So etwas kann also keinesfalls in der Zielgeraden liegen. Daher muss man sich von diesen Systemen als Zielbild lösen.

    Das Entscheidende dabei ist, dass niemand in wenigen Monaten ein neues OS schreiben kann. Diese Illusion sollte man rasch aufgeben. Bei einem Hobby-/Lehr-Projekt geht es also vor allem darum - didaktisch möglichst klar dargestellt - ein Verständnis für die Zusammenhänge und Möglichkeiten auf der untersten Ebene zu schaffen.

    Es macht m.E. mehr Sinn, zunächst in der Historie anzuknüpfen und von dort aus neue Wege zu suchen. Das Original MS-DOS 1.0 (1981) besteht z.B. aus rund 4.000 Zeilen Assembler-Code (nicht offen gelegt). Die grundlegenden Funktionen dieses Systems lassen sich leicht nachvollziehen und verstehen. Es gibt inzwischen freie Clones.

    MS DOS hatte vier Bereiche und arbeitete nur im RM:

    1. Bootcode
    2. io.sys = Geräteroutinen (Monitor, Tastatur, Festplatte, Schnittstellen)
    3. command.com = Befehlsinterpreter
    4. Ausführung von Programmen (COM, EXE)

    Befehle:

    "intern":
    del, erase - Dateien löschen
    rd, rmdir - Verzeichnis löschen
    dir - Verzeichnisinhalt anzeigen
    cd, chdir - Verzeichnis wechseln
    cls - löscht den Bildschirminhalt
    md, mkdir - Verzeichnis erstellen
    copy - Kopieren einer oder mehrerer Dateien
    ren, rename - Umbenennen von Dateien oder Verzeichnissen
    type - Anzeigen von Textdateien
    set - zeigt DOS Umgebungsvariablen oder legt eine neue fest
    ver - zeigt die DOS Versionsnummer
    vol - zeigt die Datenträgerbezeichnung an

    "extern":
    attrib - Zeigt Attribute von Dateien oder legt diese fest
    fdisk - Partitionierung der Festplatte erstellen oder verändern
    move - Verschieben von Dateien
    mem - Anzeigen der Belegung des Arbeitsspeicher
    tree - Zeigt die Verzeichnisstruktur an
    format - Formatieren eines Datenträger

    EDIT: MS-DOS hatte auch einige Systemaufrufe wie den berühmten int 21h... (Anmerkung von abc.w)

    http://www.operating-system.org/betriebssystem/bsgfx/microsoft/msdos_211-scr-.gif

    Tanenbaum empfiehlt folgende drei Punkte für das Design:
    Einfachheit, Vollständigkeit und Effizienz. 🙂



  • Erhard Henkes schrieb:

    Es macht m.E. mehr Sinn, zunächst in der Historie anzuknüpfen und von dort aus neue Wege zu suchen.

    Meine Rede! 👍 Man muß sich nur trennen von der Ansicht, daß im RM nur 1 MB RAM adressierbar sind. Dann müssten die Ideen eigentlich nur so hervorsprudeln. Vorausgesetzt natürlich, das Ziel ist nicht, DOS einfach nur zu kopieren.


  • Mod

    Man muß sich nur trennen von der Ansicht, daß im RM nur 1 MB RAM adressierbar sind.

    Gibt es hierzu bereits ein stabiles Hobby-/Lehr-OS, das man sich mal anschauen könnte?

    Ich denke nicht, dass der Protected Mode das zentrale Problem ist, eher was daraus gemacht wurde. Die Adressierung ist beherrschbar (eine Zeigerebene mehr und Paging, dafür hat man flat Speicher-Adr.). Multitasking mit allen Problemen muss ja z.B. nicht sein. Es geht doch eher darum, die enorme Leistung eines heutigen PC, die unter Windows (und inzwischen auch Linux) verschüttet wird, frei zu legen und Programmen bereit zu stellen.

    perfection is reached not when there is no longer anything to add, but when there is no longer anything to take away.

    Antoine de St. Exupéry.

    Protected Mode has several advantages over Real Mode:
    1. Protected Mode has Protection, the ability to keep programs from messing around and crashing each other(this is how Proctected Mode got its name).
    2. You may only have several tasks (like Windows and Linux).
    3. You have 4GB of address space (A20-Gate enabled).
    4. You can use paging to access memory.

    http://www.osdever.net/tutorials/gettingstarted.php

    Wichtig ist nach Tanenbaum eine Abstraktionsidee, Beispiele:
    alles ist ein Tape (Fortran)
    alles ist ein File (Unix)
    alles ist ein Objekt (W2K)
    alles ist ein Dokument (www)

    A.S.Tanenbaum ist ja immer einer der Verfechter des aus seiner Sicht "eleganten" Microkernel-Prinzips gewesen, das er im OS Minix umsetzte.



  • Erhard Henkes schrieb:

    MS DOS hatte vier Bereiche und arbeitete nur im RM:
    ...
    Befehle:
    ...
    "intern":
    ...
    "extern":
    ...

    Vorsicht... vorsicht... MS-DOS hatte auch einige Systemaufrufe wie den berühmten int 21h... 😉


  • Mod

    @abc.w: ja, das ist richtig. Hat das mit dem Compilieren/Linken nun geklappt, oder gibt es da noch ein Grundsatzproblem?



  • Erhard Henkes schrieb:

    @abc.w: ja, das ist richtig. Hat das mit dem Compilieren/Linken nun geklappt, oder gibt es da noch ein Grundsatzproblem?

    Das habe ich noch nicht hingekriegt...


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