代码仓库地址：https://github.com/freedom-xiao007/operating-system
简介
在上篇中切换了CPU的64位模式，但后面是失败的，并没有真正切换，也没有相关的验证代码，本篇中终于修正并执行了C代码
CPU模式切换修正
上篇中后面发现系统在Get SVGA时卡住了，并没有向下执行
后面搜索资料，最终尝试下来，感觉上使用qeme好像有些问题，同样的镜像在qemu中会不断循环重启，而在bochs中不会，所以我们重新抄了下代码，并且换了下虚拟机，换成bochs
文章的参考链接如下,写的很好，又学到了很多
我们直接抄它的三个文件：bootsect.asm、setup.asm、head.asm
在head.asm中，他是直接在里面模拟的c的main函数，我们将其注释掉，并修改call main为我们的c的start函数，具体修改如下：
修改call main 为 call _start; 在104行左右
注释掉所有的main函数代码，115到120行左右
push 0 ;These are the parameters to main :-)
push 0 ;这些是调用main程序的参数（指init/main.c）。
push 0
push L6 ;return address for main, if it decides to.
push _start ;'_main'是编译程序对main的内部表示方法。
jmp setup_paging ;这里用的JMP而不是call，就是为了在setup_paging结束后的
;ret指令能去执行C程序的main()
L6:
jmp L6 ;main程序绝对不应该返回到这里。不过为了以防万一，
;所以添加了该语句。这样我们就知道发生什么问题了。
; _main: ;这里暂时模拟出C程序main()
; mov esi,mainmsg ;保护模式DS=0,数据用绝对地址访问
; mov cl, 0x09 ;蓝色
; mov edi, 0xb8000+22*160 ;指定显示在某行,显卡内存地址需用绝对地址
; call printnew ;0xb8000为字符模式下显卡映射到的内存地址
; ret
这样对他的相关改造就OK了
C代码植入
关于运行C代码的部分我们还是跟随《30天自制操作系统》的思路：将C代码转换成汇编码，和head.asm拼接到一起，然后直接编译即可
根据大体思路，我们的具体操作如下：
- 1.编写C代码
- 2.使用GCC将C代码生成.O文件
- 3.使用objconv将.O文件转成nasm汇编文件
- 4.使用python脚本处理调转换得到的汇编文件的一些不需要的地方
- 5.编写运行脚本，拼接文件，编译，运行
具体细节如下：
1.C代码编写
我们就简单起名叫start.c吧，里面就打印一个字符串，无限循环
typedef unsigned char uint8_t;
void put_str(uint8_t* message);
void start(void) {
put_str("0123456789");
while(1);
}
put_str的函数目前我们用汇编进行实现，新增func.asm文件，编写put_str函数
_put_str:
mov esi, esp ;保护模式DS=0,数据用绝对地址访问
mov cl, 0x09 ;蓝色
mov edi, 0xb8000+22*160 ;指定显示在某行,显卡内存地址需用绝对地址
call printnew ;0xb8000为字符模式下显卡映射到的内存地址
ret
打印字符串就参考的head.asm里面的main函数
2.使用GCC将C代码生成.O文件
在Windows10上使用GCC需要安装一些东西
首先安装命令choco，管理员方式打开powershell，输入下面的命令：
set-executionpolicy remotesigned
iwr https://chocolatey.org/install.ps1 -UseBasicParsing | iex
然后使用命令安装MinGW
choco install mingw
安装完成后，重启启动下powershell就可以使用gcc命令，如下就是使用gcc将.c文件生成.o文件
gcc -m32 -fno-asynchronous-unwind-tables -s -O2 -c -o .\\c\\start.o .\\c\\start.c
我们目前还是使用32位吧(命令的-m32)，64位有点把控不住…
3.使用objconv将.O文件转成nasm汇编文件
这个工具需要进行下载，下载地址为：https://www.agner.org/optimize/#objconv，在页面上找Object file converter，然后点击下载后对应安装即可
将.o文件转换成nasm文件命令如下：
D:\\software\\objconv\\objconv.exe -fnasm .\\c\\start.o .\\c\\nasm\\start.asm
4.使用python脚本处理调转换得到的汇编文件的一些不需要的地方
生成的文件中有很多地方错误和不必要的代码，需要进行处理
如何人工去处理太慢了，这里使用编写python脚本进行处理
脚本大致如下,还是比较简单的，就是读文件，读取一行内容后进行过滤，如果符合条件，写入新文件中
if __name__ == "__main__":
with open("E:\\code\\other\\self\\operating-system\\c\\clean\\start.asm", "w") as fw:
with open("E:\\code\\other\\self\\operating-system\\c\\nasm\\start.asm", "r") as fr:
content = fr.readline()
while content:
if content.startswith("global") or content.startswith("extern"):
content = fr.readline()
continue
content = content.replace("noexecute", "")
content = content.replace("execute", "")
fw.write(content)
content = fr.readline()
在搜索的资料中，需要进行下面的操作：
- 使用global定义的函数名称标签(extern目前暂时去掉)
- 去掉.SECTION一行中的execute或noexecute，和（如果有需要的话）align=N语句
- 去掉default rel行(目前的文件中没有发现，暂时没有处理)
这样就大致处理完成了
5.编写运行脚本，拼接文件，编译，运行
下面就是最后的拼接和编译运行了，我们将所有的步骤放到bat脚本中，一键运行，脚本内容如下：
# 编译
D:\\software\\NASM\\nasm.exe bootsect.asm -o bootsect.bin -l bootsect.lst
D:\\software\\NASM\\nasm.exe setup.asm -o setup.bin -l setup.lst
# 将C代码转换后拼接编译
gcc -m32 -fno-asynchronous-unwind-tables -s -O2 -c -o .\\c\\start.o .\\c\\start.c
D:\\software\\objconv\\objconv.exe -fnasm .\\c\\start.o .\\c\\nasm\\start.asm
D:\\software\\python3\\python.exe E:\\code\\python\\self\\tools\\tools\\objconv2nasm_clearn.py
copy /B head.asm+.\\c\\clean\\start.asm+func.asm kernel.asm
D:\\software\\NASM\\nasm.exe kernel.asm -o kernel.bin -l kernel.lst
# 将所有的文件整合成镜像
copy /B bootsect.bin+setup.bin+kernel.bin os.iso
# 使用bochs运行镜像
D:\\software\\Bochs-2.7\\bochs -q -f D:\\software\\Bochs-2.7\\dlxlinux\\bochsrc_m.bxrc
bochs的安装和使用说明参考后面的，运行结果如下：
bochs安装使用说明
首先bochs的下载地址为：https://sourceforge.net/projects/bochs/
解压后，我们需要修改：D:\software\Bochs-2.7\dlxlinux\bochsr.bxrc成D:\software\Bochs-2.7\dlxlinux\bochsr_m.bxrc
主要修改文件的对应路径和启动方式，整个配置文件如下：
###############################################################
# bochsrc.txt file for DLX Linux disk image.
###############################################################
# how much memory the emulated machine will have
megs: 32
# filename of ROM images,替换原来的相对路径为绝对路径
romimage: file=D:\\software\\Bochs-2.7\\BIOS-bochs-latest
vgaromimage: file=D:\\software\\Bochs-2.7\\VGABIOS-lgpl-latest
# what disk images will be used
# 指明启动的镜像为我们的os.iso镜像文件
floppya: 1_44=E:\\code\\other\\self\\operating-system\\os.iso, status=inserted
floppyb: 1_44=floppyb.img, status=inserted
# hard disk
ata0: enabled=1, ioaddr1=0x1f0, ioaddr2=0x3f0, irq=14
ata0-master: type=disk, path="D:\\software\\Bochs-2.7\\dlxlinux\\hd10meg.img", cylinders=306, heads=4, spt=17
# choose the boot disk.修改启动方式为软盘
boot: floppy
# default config interface is textconfig.
#config_interface: textconfig
#config_interface: wx
#display_library: x
# other choices: win32 sdl wx carbon amigaos beos macintosh nogui rfb term svga
# where do we send log messages?
log: bochsout.txt
# disable the mouse, since DLX is text only
mouse: enabled=0
# set up IPS value and clock sync
cpu: ips=15000000
clock: sync=both
# enable key mapping, using US layout as default.
#
# NOTE: In Bochs 1.4, keyboard mapping is only 100% implemented on X windows.
# However, the key mapping tables are used in the paste function, so
# in the DLX Linux example I'm enabling keyboard_mapping so that paste
# will work. Cut&Paste is currently implemented on win32 and X windows only.
# 替换原来的相对路径为绝对路径
keyboard: keymap=D:\\software\\Bochs-2.7\\keymaps/x11-pc-us.map
#keyboard: keymap=D:\\software\\Bochs-2.7\\keymaps/x11-pc-fr.map
#keyboard: keymap=D:\\software\\Bochs-2.7\\keymaps/x11-pc-de.map
#keyboard: keymap=D:\\software\\Bochs-2.7\\keymaps/x11-pc-es.map
这样就OK了，这个是启动的配置文件
在我们的一键运行脚本中，配置使用该文件即可
D:\\software\\Bochs-2.7\\bochs -q -f D:\\software\\Bochs-2.7\\dlxlinux\\bochsrc_m.bxrc
总结
最后的打印字符串还是有点问题，但最终的目的是达到了，调用C语言的代码（后面也查了资料，但目前的水平短时间内解决不了，只能放到后面看看了）
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