Связывание двух или более файлов сборки - PullRequest
7 голосов
/ 01 июня 2019

Я занимаюсь разработкой простой и небольшой 64-битной ОС.До сих пор я использовал один файл и компилировал его с помощью NASM:

nasm -f bin os.asm -o os.bin

Затем протестировал файл .bin с помощью qemu.
Теперь мне нужно использовать несколько файлов, поэтому в моем os.binфайл.Я вставил эту строку:

extern helper_func

Затем вызвал ее в коде.В другом файле .asm я создал эту функцию или процедуру.Проблема в том, что формат bin не поддерживает extern, поэтому я попытался использовать формат ELF для создания файлов .obj и затем связать их с помощью gcc:

gcc -m32 -nostdlib -nodefaultlibs -lgcc os.obj helper.obj -t linker.ld

с помощью этого компоновщикаfile:

ENTRY(_start)

SECTIONS
{
    . = 0x7C00;

    .text :
    {
        *(.text);
    }
}

Но когда я пытаюсь запустить созданный .bin, qemu не распознает файл.Что я сделал не так?

(я использовал gcc, потому что планирую использовать код C в будущем)

На самом деле, я даже не знаю, что делают все флаги в gcc;Я скопировал их из Интернета. XD.

Это то, что я сделал до сих пор:

nasm -f elf os.asm -o os.obj
nasm -f elf helper.asm -o helper.obj
gcc -m32 -nostdlib -nodefaultlibs -lgcc os.obj helper.obj -t linker.ld -o myos.bin
objcopy --input-target=elf32-little --output-target=binary myos.bin myos.bin.new
qemu-system-x86_64 myos.bin.new

Нет ошибок ни в одной из этих компиляций.Но когда я запускаю QEMU, я получаю это:

enter image description here

os.asm:

[bits 16]

section .text

    global _start

_start:

    ; Zero segment
    cli
    jmp 0x0000:.zero_seg
    .zero_seg:
    xor ax, ax
        mov ss, ax
        mov ds, ax
        mov es, ax
        mov fs, ax
        mov gs, ax
        mov sp, _start
        cld
    sti

    ; Reset disk
    call reset_disk

    ; Load disk sectors
    mov al, 2               ; sectors to read
    mov cl, 2               ; start sector
    mov bx, second_sector   ; offset to load
    call read_disk

    ; Enable A20 line
    call enable_a20

    jmp second_sector

_end1:
    jmp $

%include "liba/disk.asm"
%include "liba/a20.asm"

; padding and magic number
times 510-($-$$) db 0
dw 0xaa55

second_sector:

    call check_long
    call switch_long

_hang:
    jmp $

%include "liba/long.asm"
%include "liba/gdt.asm"

[bits 64]

extern helper_func

long_mode:

    jmp kernel_code

_end2:
    jmp $

times 512-($-$$-512) db 0

kernel_code:

    ; two byte
    call helper_func

helper.asm:

[bits 64]

section .text

    global helper_func

helper_func:

    kernel_end:
    hlt
    jmp .kernel_end

ret

Внутри os.asm я использовал эту библиотеку:

disk.asm:

read_disk:
    pusha

    mov ah, 0x02    
    mov dl, 0x80    ; 0x00 Floppy/FlashDrive -- 0x80 HardDisk
    mov ch, 0       ; cylinder
    mov dh, 0       ; head

    int 0x13

    jc .disk_err
    popa
    ret

    .disk_err:
        jmp $

reset_disk:
    xor ax, ax
    mov bx, second_sector
    mov dl, 0x80
    int 0x13
    ret

a20.asm:

test_a20:
    pusha

    mov ax, [0x7dfe]

    push bx
    mov bx, 0xffff
    mov es, bx
    pop bx

    mov bx, 0x7e0e

    mov dx, [es:bx]

    cmp ax, dx
    je .cont

    popa
    mov ax, 1
    ret

    .cont:
        mov ax, [0x7dff]

        push bx
        mov bx, 0xffff
        mov es, bx
        pop bx

        mov bx, 0x7e0f
        mov dx, [es:bx]

        cmp ax, dx
        je .exit

        popa
        mov ax, 1
        ret

    .exit:
        popa
        xor ax, ax
        ret

enable_a20:
    pusha

    ;BIOS
    mov ax, 0x2401 
    int 0x15

    call test_a20
    cmp ax, 1
    je .done

    ;Keyboard
    sti

    call wait_c
    mov al, 0xad
    out 0x64, al

    call wait_c
    mov al, 0xd0
    out 0x64, al

    call wait_d 
    in al, 0x60
    push ax

    call wait_d
    mov al, 0xd1
    out 0x64, al

    call wait_c
    pop ax
    or al, 2
    out 0x60, al

    call wait_c
    mov al, 0xae
    out 0x64, al

    call wait_c

    sti

    call test_a20
    cmp ax, 1
    je .done

    ;FastA20
    in al, 0x92
    or al, 2
    out 0x92, al

    call test_a20
    cmp al, 1
    je .done

    jmp $

    .done:
        popa
        ret

wait_c:
    in al, 0x64
    test al, 2

    jnz wait_c
    ret

wait_d:
    in al, 0x64
    test al, 1

    jz wait_d
    ret

long.asm:

enable_long:
    cli

    call check_long

    mov edi, 0x1000
    mov cr3, edi
    xor eax, eax
    mov ecx, 4096
    rep stosd
    mov edi, 0x1000

    mov dword [edi], 0x2003
    add edi, 0x1000
    mov dword [edi], 0x3003
    add edi, 0x1000
    mov dword [edi], 0x4003
    add edi, 0x1000

    mov dword ebx, 3
    mov ecx, 512

    .setEntry:
        mov dword [edi], ebx
        add ebx, 0x1000
        add edi, 8
    loop .setEntry

    mov eax, cr4
    or eax, 1 << 5
    mov cr4, eax

    mov ecx, 0xc0000080
    rdmsr
    or eax, 1 << 8
    wrmsr

    mov eax, cr0
    or eax, 1 << 31
    or eax, 1 << 0
    mov cr0, eax

    ret

switch_long:

    call enable_long

    lgdt [GDT.Pointer]
    jmp GDT.Code:long_mode

    ret

check_long:
    pusha

    pushfd
    pop eax
    mov ecx, eax

    xor eax, 1 << 21

    push eax
    popfd

    pushfd
    pop eax

    xor eax, ecx
    jz .done

    mov eax, 0x80000000
    cpuid
    cmp eax, 0x80000001
    jb .done

    mov eax, 0x80000001
    cpuid
    test edx, 1 << 29
    jz .done

    popa
    ret

    .done:
        popa
        jmp $

gdt.asm:

GDT:
    .Null: equ $ - GDT
        dw 0
        dw 0
        db 0
        db 0
        db 0
        db 0

    .Code: equ $ - GDT
        dw 0
        dw 0
        db 0
        db 10011000b
        db 00100000b
        db 0

    .Data: equ $ -GDT
        dw 0
        dw 0
        db 0
        db 10000000b
        db 0
        db 0

    .Pointer:
        dw $ - GDT - 1
        dq GDT

1 Ответ

3 голосов
/ 02 июня 2019

Я ничего не знаю об окружающей среде, с которой вы строите. Я настоятельно рекомендую построить кросс-компилятор x86-64 .

Я могу сделать разумное предположение о некоторых возможных проблемах. Использование GCC для связи сгенерирует секцию .note.gnu.build-id и поместит ее перед всеми остальными секциями в вашем двоичном файле. Это приведет к перемещению вашей подписи загрузки диска (0xaa55) в место за пределами последних 2 байтов в первом секторе. Это единственная причина, по которой я могу думать, что ваш диск не будет определен как загрузочный, что, как представляется, имеет место на ваших скриншотах. Вам нужно добавить -Wl,build-id=none к параметрам ссылки GCC, чтобы предотвратить создание этого раздела.

Чтобы создать собственный 64-битный загрузчик таким образом, каким вы хотите, вы должны генерировать все как 64-битные объекты, а не как 32-битные объекты. Используйте -m64 при компиляции / компоновке с GCC и -felf64 при сборке с NASM (--64 при сборке с as GNU Assembler).

Убедитесь, что вы не генерируете перемещаемый код с -static, и я рекомендую исключить секции .eh_frame с параметром -fno-asynchronous-unwind-tables.

Скрипт компоновщика передается с использованием параметра -T, а не -t. В ваших опциях связывания у вас есть -t linker.ld, и оно должно быть -T linker.ld

Вы можете упростить аргументы OBJCOPY, позволив ему определить исходный объект / тип исполняемого файла. Вместо этого вы можете сделать objcopy -O binary myos.bin myos.bin.new.

Команды, которые вы должны использовать, могут выглядеть так:

nasm -f elf64 os.asm -o os.obj
nasm -f elf64 helper.asm -o helper.obj
gcc -m64 -wl,--build-id=none -static -fno-asynchronous-unwind-tables \
        -nostdlib -nodefaultlibs -lgcc os.obj helper.obj -T linker.ld -o myos.bin
objcopy -O binary myos.bin myos.bin.new

Наблюдения и заметки

  • В disk.asm вы жестко задаете номер диска. Вы можете повторно использовать / сохранить значение регистра DL при первом запуске загрузчика. BIOS передает номер загрузочного диска в DL для вас. Если вы повторно используете это значение, вам не нужно менять код в зависимости от типа используемого диска (дискета, жесткий диск и т. Д.)

  • У меня есть Общие советы по загрузке , которые могут иметь значение.

  • В будущем, когда вы начнете компилировать C файлы, я рекомендую следующие опции:

    gcc -m64 -ffreestanding -mcmodel=kernel -mno-red-zone \
        -mno-mmx -mno-sse -mno-sse2 -c filename.c -o filename.o
    
...