Merge pull request #74 from bassaer/GUI

[ver 2.0.0] add GUI
bassaer · Mar 15, 2020 · 49f9cc3 · 49f9cc3
2 parents 4caeb9f + 7afa264
commit 49f9cc3
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diff --git a/CHANGELOG.md b/CHANGELOG.md
@@ -1,5 +1,8 @@
 # CHANGELOG
 
+## ver 2.0.0
+- add GUI
+
 ## ver 1.15.1
 - fix context switch
 

diff --git a/Makefile b/Makefile
@@ -1,39 +1,51 @@
-VER      = $(shell ./scripts/changelog.sh -v)
-IMG      = myos-$(VER).img
-CFLAGS   = -c -m32 -Wall -Iinclude -Ibin/include -fno-pie -fno-builtin -nostdlib
-KERN_OBJ = kernel/main.o \
-           kernel/func.o \
-           kernel/dsctbl.o \
-           kernel/console.o \
-           kernel/intr.o \
-           kernel/keyboard.o \
-           kernel/sched.o \
-           kernel/timer.o
-
-LIB_OBJ  = lib/queue.o \
-           lib/string.o
-
-MM_OBJ   = mm/memory.o \
-           mm/pgtable.o
-
-BIN_OBJ  = bin/echo.o \
-           bin/free.o \
-           bin/ls.o \
-           bin/sh.o \
-           bin/shutdown.o \
-           bin/sleep.o
-
-ARCH     = arch/x86/boot
+VER       = $(shell ./scripts/changelog.sh -v)
+IMG       = myos-$(VER).img
+CFLAGS    = -c -m32 -Wall -Iinclude -Ibin/include -fno-pie -fno-builtin -nostdlib
+KERN_OBJ  = kernel/main.o \
+            kernel/func.o \
+            kernel/dsctbl.o \
+            kernel/console.o \
+            kernel/intr.o \
+            kernel/keyboard.o \
+            kernel/sched.o \
+            kernel/timer.o
+
+LIB_OBJ   = lib/queue.o \
+            lib/string.o
+
+MM_OBJ    = mm/memory.o \
+            mm/pgtable.o
+
+DRV_OBJ   = drivers/cursor.o \
+            drivers/palette.o \
+            drivers/screen.o \
+            drivers/vram.o
+
+BIN_OBJ   = bin/echo.o \
+            bin/free.o \
+            bin/ls.o \
+            bin/sh.o \
+            bin/shutdown.o \
+            bin/sleep.o
+
+ARCH_BOOT = arch/x86/boot
+
+ifeq ($(UI), CUI)
+	ARCH_HEAD = arch/x86/cui
+else
+	ARCH_HEAD = arch/x86/gui
+endif
+
 .PHONY: install img run package clean
 
 all: package
 
 install:
 	sudo apt install -y gcc mtools qemu-system-i386
 
-img: $(ARCH)/ipl.bin $(ARCH)/head.bin kernel/kernel.bin
-	cat $(ARCH)/head.bin kernel/kernel.bin > sys.bin
-	mformat -f 1440 -C -B $(ARCH)/ipl.bin -i $(IMG)
+img: $(ARCH_BOOT)/ipl.bin $(ARCH_HEAD)/head.bin kernel/kernel.bin
+	cat $(ARCH_HEAD)/head.bin kernel/kernel.bin > sys.bin
+	mformat -f 1440 -C -B $(ARCH_BOOT)/ipl.bin -i $(IMG)
 	mcopy sys.bin -i $(IMG) ::
 
 %.o: %.c
@@ -45,14 +57,17 @@ img: $(ARCH)/ipl.bin $(ARCH)/head.bin kernel/kernel.bin
 .s.o:
 	as --32 -o $@ $<
 
-$(ARCH)/ipl.bin: $(ARCH)/ipl.o
-	ld $^ -T $(ARCH)/ipl.ld -Map ipl.map -o $@
+font:
+	python scripts/font.py -f scripts/font.txt
+
+$(ARCH_BOOT)/ipl.bin: $(ARCH_BOOT)/ipl.o
+	ld $^ -T $(ARCH_BOOT)/ipl.ld -Map ipl.map -o $@
 
-$(ARCH)/head.bin: $(ARCH)/head.o
-	ld $^ -T $(ARCH)/head.ld -Map head.map -o $@
+$(ARCH_HEAD)/head.bin: $(ARCH_HEAD)/head.o
+	ld $^ -T $(ARCH_HEAD)/head.ld -Map head.map -o $@
 
 # TODO : ひとまずkernelにすべてリンクするが、あとでユーザ空間を分ける
-kernel/kernel.bin: $(KERN_OBJ) $(LIB_OBJ) $(BIN_OBJ) $(MM_OBJ)
+kernel/kernel.bin: $(KERN_OBJ) $(LIB_OBJ) $(BIN_OBJ) $(MM_OBJ) $(DRV_OBJ)
 	ld $^ -T kernel/kernel.ld -Map kernel.map -o $@
 
 run: img

diff --git a/README.md b/README.md
@@ -2,12 +2,18 @@
 [![Build Status](https://travis-ci.com/bassaer/myos.svg?branch=master)](https://travis-ci.com/bassaer/myos)
 
 - x86 32bit OS
-- debian/ubuntu上でビルド
-- qemuで実行
+- debian/ubuntu build
+- run on qemu
 - gas + C
 
+## GUI
 ```
-❯ make run
+❯ make clean run UI=GUI
 ```
 
+## CUI
+```
+❯ make clean run UI=CUI
+```
+##
 ![screenshot](https://github.com/bassaer/myos/blob/master/screen.gif)
diff --git a/arch/x86/boot/head.ld → arch/x86/cui/head.ld b/arch/x86/boot/head.ld → arch/x86/cui/head.ld
diff --git a/arch/x86/boot/head.s → arch/x86/cui/head.s b/arch/x86/boot/head.s → arch/x86/cui/head.s
@@ -3,6 +3,11 @@
 .equ DSKCAC0,  0x00008000
 .equ CYLS,     0x0ff0
 .equ LEDS,     0x0ff1
+.equ VMODE,    0x0ff2
+.equ SCRNX,    0x0ff4
+.equ SCRNY,    0x0ff6
+.equ VRAM,     0x0ff8
+.equ GUI,      0x0ffc
 
 .text
 .code16
@@ -11,6 +16,7 @@ keystatus:
     movb    $0x02,          %ah
     int     $0x16
     movb    %al,            (LEDS)
+    movb    $0x03,          (GUI)    # 起動をCUIかGUIか選択
 
 # PICが一切割り込みをしないようにする
     movb    $0xff,          %al

diff --git a/arch/x86/gui/head.ld b/arch/x86/gui/head.ld
@@ -0,0 +1,8 @@
+OUTPUT_FORMAT(binary)
+
+OUTPUT_ARCH(i386)
+
+SECTIONS {
+  . = 0xc200;
+  .text : { *(.text) }
+}
diff --git a/arch/x86/gui/head.s b/arch/x86/gui/head.s
@@ -0,0 +1,166 @@
+.equ KERNEL,   0x00280000
+.equ DSKCAC,   0x00100000
+.equ DSKCAC0,  0x00008000
+.equ CYLS,     0x0ff0
+.equ LEDS,     0x0ff1
+.equ VMODE,    0x0ff2
+.equ SCRNX,    0x0ff4
+.equ SCRNY,    0x0ff6
+.equ VRAM,     0x0ff8
+.equ GUI,      0x0ffc
+
+.text
+.code16
+
+    movb    $0x13,          %al     # VGAグラフィックス 320x200x8bit color
+    movb    $0x00,          %ah
+    int     $0x10
+    movb    $0x08,          (VMODE)
+    movw    $320,           (SCRNX)
+    movw    $200,           (SCRNY)
+    movl    $0x000a0000,    (VRAM)
+    movb    $0x01,          (GUI)    # 起動をCUIかGUIか選択
+
+keystatus:
+    movb    $0x02,          %ah
+    int     $0x16
+    movb    %al,            (LEDS)
+
+# PICが一切割り込みをしないようにする
+    movb    $0xff,          %al
+    outb    %al,            $0x21     # マスタPICすべてで割り込み禁止
+    nop                               # 何もしない命令(1クロックだけ停止)
+    outb    %al,            $0xa1     # スレーブPICすべてで割り込み禁止
+    cli                               # CPUレベルで割り込み禁止
+
+# CPUから1MB以上のメモリにアクセスできるようにA20GATEを設定
+    call    waitkbout
+    movb    $0xd1,          %al
+    outb    %al,            $0x64
+    call    waitkbout
+    movb    $0xdf,          %al       # AT20をON
+    outb    %al,            $0x60
+    call    waitkbout
+
+# プロテクトモード移行
+.arch i486                            # 386以降のキーワードを使用するため
+    lgdtl   (GDTR0)                   # 暫定GDTを設定
+    movl    %cr0,           %eax      # CR0(control register 0)の先頭を0と末尾を1にする
+    andl    $0x7fffffff,    %eax      # bit31を0にする(ページング禁止のため)
+    orl     $0x00000001,    %eax      # bit0を1にする(プロテクトモード移行のため)
+    movl    %eax,           %cr0      # CR0に値を戻すとプロテクトモードに移行する
+    jmp     pipelineflush
+
+# プロテクトモードに入るとセグメントレジスタの意味が変わるので
+# 値を0x0000から0x0008に変更
+# 0x0008はgdt+1のセグメントに相当
+pipelineflush:
+    movw    $1*8,           %ax
+    movw    %ax,            %ds
+    movw    %ax,            %es
+    movw    %ax,            %fs
+    movw    %ax,            %gs
+    movw    %ax,            %ss
+
+# memcpyを使用し、メモリをコピー
+# カーネルのアドレスから512KBを0x00280000にコピー
+    movl    $kernel_entry,  %esi      # バイナリをcatでつなげるため、kernel_entryラベルはカーネルの先頭を表す
+    movl    $KERNEL,        %edi
+    movl    $512*1024/4,    %ecx
+    call    memcpy
+
+# 0x00007c00から512バイトを0x00100000にコピー
+# ブートセクタを1MB以降のメモリにコピー
+    movl    $0x7c00,        %esi
+    movl    $DSKCAC,        %edi
+    movl    $512/4,         %ecx
+    call    memcpy
+
+# 0x00008200からディスクの内容を0x00100200にコピー
+    movl    $DSKCAC0+512,   %esi
+    movl    $DSKCAC+512,    %edi
+    movl    $0x00,          %ecx
+    movb    (CYLS),         %cl
+    imull   $512*18*2/4,    %ecx
+    subl    $512/4,         %ecx
+    call    memcpy
+
+# カーネルの0x10c8から0x11a8までを0x00310000へコピー(スタック)
+    movl    $KERNEL,        %ebx
+    movl    $0x11a8,        %ebx
+    addl    $3,             %ecx      # ecx += 3;
+    shrl    $2,             %ecx      # ecx /= 3;
+    jz      skip
+    movl    $0x10c8,        %edi
+    addl    %ebx,           %esi
+    movl    $0x00310000,    %edi
+    call    memcpy
+
+# カーネルに移動
+skip:
+    movl    $0x00310000,    %esp   # スタック初期値
+    ljmpl   $2*8,           $KERNEL  # セグメント2(カーネル)
+
+# キーボード制御回路が制御命令を受付可能になるまで待つ
+waitkbout:
+    inb     $0x64,          %al
+    andb    $0x02,          %al
+    jnz     waitkbout
+    ret
+
+# 転送元, 転送先のアドレスと転送サイズを指定し, コピーする
+memcpy:
+    movl    (%esi),         %eax
+    addl    $4,             %esi
+    movl    %eax,           (%edi)
+    addl    $4,             %edi
+    subl    $1,             %ecx
+    jnz     memcpy
+    ret
+
+    .align  8                      # GDT0ラベルが8の倍数になるようにゼロ埋め
+
+# 暫定GDT
+# セグメンテーションの情報を64bitで表す
+# cf. http://softwaretechnique.jp/OS_Development/kernel_loader2.html
+GDT0:
+    .skip   8,      0x00 # ヌルセレクタ(全部0), Intelの仕様
+
+# データディスクリプタ
+# 読み書き可能な32bit
+
+# セグメントのサイズ(下位16bit), 0xfffffx4KB=1GBがセグメントサイズ(55bit目でGビットを設定)
+    .word   0xffff
+# コードセグメントの開始アドレス(ベースアドレス下位16bit), 4GB全体を１つのセグメントと扱う
+    .word   0x0000
+# 32-39bitはコードセグメントの開始アドレス16-23bit目(00000000)
+# 40-47bit(10010010)逆に見る
+# 40-43bitはセグメントタイプでデータセグメントとアクセスビットにフラグ
+# 44bitは1(コードoデータセグメント), 45-46bitは特権レベル00(最高リング0), 47bitは1(セグメントがメモリ内に有)
+    .word   0x9200
+# 48-51bitはセグメントサイズ(上位4bit)
+# 52bitは自由使用可, 53bitは予約領域0
+# 54bitはデフォルトオペレーションサイズ(1:32bit用セグメント)
+# 55bitはGビット(1:x4Kバイト単位)
+# 48-55bitは(11001111)
+# 56-63bitはセグメント開始アドレス(上位8bit)
+    .word   0x00cf
+
+# コードセグメントディスクリプタ
+# 実行可能なセグメント32bit, カーネル用
+    .word   0xffff
+    .word   0x0000
+# 40-47bit(10011010)データディスクリプタとの違いは43bit目(1:コードセグメント)
+    .word   0x9a00
+    .word   0x00cf
+
+
+# LGDT命令でGDT0にGDTが存在することを示す
+GDTR0:
+    .word   8*3
+    .int    GDT0
+
+    .align 8
+
+# ２次ブートローダのあとにカーネルを配置
+kernel_entry:
diff --git a/bin/include/sh.h b/bin/include/sh.h
@@ -6,7 +6,7 @@
 
 void init_shell();
 void init_entry();
-void input_code(unsigned char code);
+void input_code(int code);
 void exec_cmd();
 void start_shell();
 

diff --git a/bin/sh.c b/bin/sh.c
@@ -83,7 +83,7 @@ void copy_entry(entry_t *src, entry_t *dst) {
     strcpy(src->buf, dst->buf);
 }
 
-void input_code(unsigned char code) {
+void input_code(int code) {
   if (code == BACKSPACE && entries[cur_line].index > 0) {
     entries[cur_line].buf[--(entries[cur_line].index)] = '\0';
     backspace();
@@ -181,7 +181,6 @@ void exec_cmd() {
 }
 
 void start_shell(queue_t *queue) {
-  unsigned char code;
-  dequeue(queue, &code);
+  int code = dequeue(queue);
   input_code(code);
 }