diff --git a/Makefile b/Makefile index 6ed38d0..97dea92 100644 --- a/Makefile +++ b/Makefile @@ -1,4 +1,4 @@ -OBJECTS = loader.o serial.o framebuffer.o io.o kmain.o +OBJECTS = loader.o load_gdt.o gdt.o serial.o framebuffer.o io.o kmain.o CC = gcc CFLAGS = -m32 -nostdlib -nostdinc -fno-builtin -fno-stack-protector \ diff --git a/include/gdt.h b/include/gdt.h new file mode 100644 index 0000000..9eb56f6 --- /dev/null +++ b/include/gdt.h @@ -0,0 +1,144 @@ +/** @file gdt.h + * @brief Configuration de la Table de Description Globale ou GDT. Utilisée + * pour pouvoir gerer la memoire sous forme de segments. + * + * 1. Il faut en premier initialiser le registre @c gdtr avec l'adresse et la + * taille de la GDT. + * 2. Charger ensuite dans les registres @c cs et @c ds des sélecteurs de + * segments + * 3. Charger dans la GDT des descripteurs de segments. Le premier est toujours + * nul, le deuxième est le segment pour le code du noyau et le troisième pour + * les données. + * + * Références: + * - Documentation Intel (volume 3A): + * https://www.intel.com/content/www/us/en/developer/articles/technical/intel-sdm.html + * - De manière globale : les parties 2 et 3 + * - Partie 3.4.3 : registres de segments + * - Figure 3-11 : structure à charger dans le registre @c gdtr + * - Figure 3-5 : illustration de la transformation d'une adresse logique + * en adresse linéaire + * - Figure 3-6 : anatomie d'un sélecteur de segment + * - Figure 3-8 : anatomie d'un descripteur de segment + * - Table 3-1 : type de segment (donnée et code) + * - chargement de @c gdtr https://www.felixcloutier.com/x86/lgdt:lidt + * - explication sur les sélecteurs de segments + * https://wiki.osdev.org/Segment_Selector + * - explication sur la segmentation et plus particulièrement les registres de + * segmentation : https://wiki.osdev.org/Segmentation + * - tutoriel pour inialiser la GDT : https://wiki.osdev.org/GDT_Tutorial + * - documentation en français (rapidement survolée) : + * https://wiki.osdev.org/GDT_Tutorial + */ + +/** @struct gdt_entry + * + * Structure qui sera passée à la fonction load_gdt(). Elle est utilisée pour + * rassembler la taille et l'adresse de la GDT en un seul type de 6 bytes. + * + * Voir section 3.5.1 du volume 3A du manuel d'Intel. + */ +struct gdt_entry +{ + /** + * La taille de la GDT en bytes. Elle doit être éguale à 8N - 1, à cause de + * la taille des segments (1 segment = 8 bytes). + */ + unsigned short size; + /** + * L'adresse de la GDT, doit être alignée sur un multiple de 8 pour avoir + * de meilleures performances. + */ + unsigned int address; +}__attribute__((packed)); + +/** @struct segment_descriptor + * + * Un descripteur de segment est chargé dans la GDT. Il contient 8 bytes, + * séparés en 2 @c unsigned @c int. + * + * Premier int : + * | 0 - 15 | 16 - 31 | + * |----------------------------|--------------------------| + * | Limite du segment (0 - 15) | Adresse de base (0 - 15) | + * + * Deuxième int : + * | 0 - 7 | 8 - 11 | 12 | 13 - 14 | 15 | 16 - 19 | 20 | 21 | 22 | 23 | 24 - 31 | + * |---------------------------|--------------|-----------------|------------------------------------|-----------------|-----------------------------|---------------|--------------------|------------------------|-------------|----------------------------| + * | Adresse de base (16 - 23) | Segment type | Descriptor Type | Niveau de privilège du descripteur | Segment present | Limite du segment (16 - 19) | Disponibilité | 64bit code semgent | Default operation size | Granularité | Adresse de base (24 - -31) | + * + * @note Cette structure a été codée pour répondre à un besoin : comment + * simplifier la création de descripteurs de segments. Il s'agit d'un choix + * d'implémentation que j'ai fait et qui n'est pas indiqué dans la + * documentation Intel ou dans The little book about OS development . + */ +struct segment_descriptor +{ + /** Contient les bytes 0 à 3 (base + limite). */ + unsigned int first_bytes; + /** Contient les bytes 4 à 7 (base + limite + drapeaux). */ + unsigned int last_bytes; +}__attribute__((packed)); + +/** + * Créer une valeur de sélecteur de segment. + * + * @param index l'index du segment dans la GDT + * @param type le type de table (0 = GDT, 1 = LDT) + * @param rpl le niveau de privilège (0 = le +, 3 = le -) + */ +unsigned short create_selector(unsigned short index, unsigned char type, + unsigned char rpl); + +/** + * Va charger la structure passée en paramètre comme GDT au processeur. Appelle + * l'instruction @c lgdt, qui prend en paramètre 6 bytes, d'où l'utilisation de + * la structure. + * + * @param entry les informations de la GDT à charger + */ +void load_gdt(struct gdt_entry *entry); + +/** + * Charge dans le registre @c cs le sélecteur 0x08. + */ +void load_cs(void); + +/** + * Charge dans les registres @c ds, @c es et @c ss un sélecteur de segment. + * + * @param selector le sélecteur à charger + */ +void load_registers(void); + +/** + * Créer une structure gdt_entry. + * + * @param start : l'adresse de départ + * @param n : le nombre d'éléments dedans + */ +struct gdt_entry create_gdt_entry(unsigned int start, unsigned short n); + +/** + * Créer un descripteur de segment. + * + * @param base l'adresse de base en mémoire + * @param limit la limite du segment + * @param dpl niveau de privilège du semgent (0 le +, 3 le -) + * @param segment_type les autorisations en écriture / exécution du segment + * (cf. table 3-1) + */ +struct segment_descriptor create_descriptor(unsigned int base, unsigned int + limit, unsigned char dpl, unsigned char segment_type); + +/** + * Ajoute un descripteur de segment dans la GDT. + * + * @param i : l'index dans la GDT (sera calculé pour l'insérer au bon endroit) + * @param start : l'adresse du début de la GDT + * @param desc : le descripteur à insérer + */ +void add_in_gdt(unsigned int i, unsigned int start, struct segment_descriptor + desc); + +void config_gdt(void); diff --git a/kmain.c b/kmain.c index e706548..1420d57 100644 --- a/kmain.c +++ b/kmain.c @@ -1,4 +1,6 @@ #include "framebuffer.h" +#include "serial.h" +#include "gdt.h" unsigned int write(char *buf, unsigned int len) { @@ -27,7 +29,13 @@ int strlen(char *buf) void kmain(void) { - char *str = "pouet pouet"; - int len = strlen(str); - write(str, len); + char *str = "Port série prêt pour la communication."; + char *fb_str = "Framebuffer fonctionnel."; + int len = strlen(fb_str); + write(fb_str, len); + + config_gdt(); + serial_set_baud(COM1_PORT, 5); + serial_config(COM1_PORT); + serial_write(COM1_PORT, str, strlen(str)); } diff --git a/src/gdt.c b/src/gdt.c new file mode 100644 index 0000000..cd42df2 --- /dev/null +++ b/src/gdt.c @@ -0,0 +1,65 @@ +#include "gdt.h" + +unsigned short create_selector(unsigned short index, unsigned char type, + unsigned char rpl) +{ + unsigned short ret = 0; + ret += index << 3; + ret += type & 0x0004; + ret += rpl & 0x0003; + return ret; +} + +struct gdt_entry create_gdt_entry(unsigned int start, unsigned short n) +{ + struct gdt_entry ret; + ret.size = ((n * 8) - 1) & 0xFFFF; + ret.address = start; + return ret; +} + +struct segment_descriptor create_descriptor(unsigned int base, unsigned int + limit, unsigned char dpl, unsigned char segment_type) +{ + /* + unsigned short base_1 = (base & 0x0000FFFF) << 4; + unsigned char base_2 = (base & 0x00FF0000) << 2; + unsigned char base_3 = (base & 0xFF000000); + unsigned short limit_1 = (limit & 0x0000FFFF) << 4; + */ + + struct segment_descriptor ret; + ret.first_bytes = (base & 0x0000FFFF) + ((limit & 0x0000FFFF) << 16); + ret.last_bytes = ((base & 0x00FF0000) >> 16) + (((segment_type & 0x0F) + + ((dpl & 0x03) << 5) + 0x90) << 8 ) + (limit & 0x000F0000) + + (base & 0xFF000000); + + return ret; +} + +void add_in_gdt(unsigned int i, unsigned int start, struct segment_descriptor + desc) +{ + int index = i * 8; + struct segment_descriptor *ptr = (struct segment_descriptor *) start; + + *(ptr + index) = desc; +} + +void config_gdt(void) +{ + /* int base = 0x00000010; */ + int base = 0x00008f60; + struct gdt_entry entry = create_gdt_entry(base, 10); + /* unsigned short data_selector = create_selector(2, 0, 0); */ + struct segment_descriptor null = {0, 0}; + struct segment_descriptor code_kernel = create_descriptor(0, 0xFFFFFFFF, 0, 0x0A); + struct segment_descriptor data_kernel = create_descriptor(0, 0xFFFFFFFF, 0, 0x02); + + load_cs(); + load_registers(); + add_in_gdt(0, base, null); + add_in_gdt(1, base, code_kernel); + add_in_gdt(2, base, data_kernel); + load_gdt(&entry); +} diff --git a/src/load_gdt.s b/src/load_gdt.s new file mode 100644 index 0000000..2049533 --- /dev/null +++ b/src/load_gdt.s @@ -0,0 +1,22 @@ +global load_gdt +global load_cs +global load_registers + +load_gdt: + mov eax, [esp + 4] + lgdt [eax] + ret + +; https://www.felixcloutier.com/x86/jmp +load_cs: + jmp 0x08:flush_cs +flush_cs: + ret + +load_registers: + ;mov ax, [esp + 4] + mov ax, 0x0010 + mov ds, ax + mov ss, ax + mov es, ax + ret