初始化内存管理

.vscode/settings.json

@@ -27,6 +27,7 @@
         "*.inc": "c",
         "clock.h": "c",
         "time.h": "c",
-        "rtc.h": "c"
+        "rtc.h": "c",
+        "memory.h": "c"
     }
 }

src/Makefile

@@ -55,6 +55,7 @@ $(BUILD_PATH)/kernel.bin:$(BUILD_PATH)/kernel/start.o \
 		$(BUILD_PATH)/kernel/clock.o\
 		$(BUILD_PATH)/kernel/time.o\
 		$(BUILD_PATH)/kernel/rtc.o\
+		$(BUILD_PATH)/kernel/memory.o\
 
 	$(shell mkdir -p $(dir $@))
 	ld -m elf_i386 -static $^ -o $@ -Ttext $(KERNEL_ENTRY_POINT)

src/boot/loader.asm

@@ -16,7 +16,7 @@ detect_memory:
     ; 设置检测内存的buffer位置
     mov ax, 0
     mov es, ax
-    mov edi, mem_task_buffer
+    mov edi, mem_struct_buffer
 
     ; 固定签名
     mov edx, 0x534d4150
@@ -25,7 +25,7 @@ detect_memory:
     xor ebx, ebx
 
     ; 保存的目的地
-    mov di, mem_task_buffer
+    mov di, mem_struct_buffer
 
     .next:
         ; 子功能号
@@ -40,7 +40,7 @@ detect_memory:
         ; 计算下一个内存结构体保存的首地址
         add di, cx
 
-        inc word [mem_task_count]
+        inc word [mem_struct_count]
 
         ; 不为0 说明检查未完成
         cmp ebx, 0
@@ -52,13 +52,13 @@ detect_memory:
     ret
 
     ; ; 循环结构体内的值(我们只读取低32位相关的信息, 高32位的暂时不需要)
-    ; mov cx, [mem_task_count]
+    ; mov cx, [mem_struct_count]
     ; ; 初始偏移量
     ; mov si, 0
     ; .show
-    ;     mov eax, [mem_task_buffer + si]  ; 基地址 低32位
+    ;     mov eax, [mem_struct_buffer + si]  ; 基地址 低32位
-    ;     mov ebx, [mem_task_buffer + si + 8]  ; 内存长度的低32位
+    ;     mov ebx, [mem_struct_buffer + si + 8]  ; 内存长度的低32位
-    ;     mov edx, [mem_task_buffer + si + 16]  ; 本段内存类型  1: 可以使用, 2: 内存使用或者被保留中, 其他: 未定义
+    ;     mov edx, [mem_struct_buffer + si + 16]  ; 本段内存类型  1: 可以使用, 2: 内存使用或者被保留中, 其他: 未定义
 
     ;     add si, 20
     ;     ; xchg bx, bx  ; bochs 的魔数, 代码执行到这里会停下
@@ -129,6 +129,9 @@ protect_mode:
     mov cl, 200 
     call read_disk
     
+    mov eax, 0x20220205  ; 内核魔数
+    mov ebx, mem_struct_count  ; 内存结构体 数量统计
+    mov ecx, mem_struct_buffer  ; 内存结构体 的起始位置
     jmp dword code_selecter:0x10000
     ud2  ; 执行到这里直接出错(不可能执行到这里)
     jmp $
@@ -232,11 +235,11 @@ error:
     ret
     .error_msg db "Loader Error!!!", 10, 13, 0
 
-mem_task_count:
+mem_struct_count:  ; 一共多少内存结构体
-    dw 0
+    dd 0
 
 ; 用来存放检测内存结果的结构体
-mem_task_buffer:
+mem_struct_buffer:
     times 20*10 db 0
 
 
@@ -273,12 +276,9 @@ gdt_start:
         db 0b_1_1_0_0_0000 | limit >> 16   ; G_D/B_L_AVL | 段界限16~19
         db base >> 24                     ; 段基址24~31
     gdt_padding:
-        times 2<<16-($-gdt_start) db 0
+        times 2<<15-($-gdt_start) db 0
 gdt_end:
 
-
-
-
 loading_log:
     db 'Loader Start', 13, 10, 0
 

src/include/onix/memory.h

@@ -0,0 +1,27 @@
+#ifndef ONIX_MEMORY_H
+#define ONIX_MEMORY_H
+
+#include <onix/types.h>
+#include <onix/onix.h>
+#include <onix/printk.h>
+#include <onix/assert.h>
+
+
+#define PAGE_SIZE 0x1000     // 一页的大小 4K
+#define MEMORY_BASE 0x100000 // 1M，可用内存开始的位置
+
+#define ZONE_VALID 1  // 可用内存区域
+#define ZONE_RESERVED 2  // 不可用内存区域
+#define IDX(addr) (((usize)addr) >> 12)  // 获得 addr 的页索引, 每页是4k大小, 2的12次方 是4k, 地址直接除以4096就得到了地址所在页的索引
+
+
+void memory_init(u32 magic, u32* addr,  u8* mem_struct_buffer_addr);
+
+typedef struct mem_struct
+{
+    u64 base; // 内存基地址
+    u64 size; // 内存长度
+    u32 type; // 类型
+} _packed mem_struct;
+
+#endif

src/include/onix/onix.h

@@ -18,4 +18,6 @@
 
 void kernel_init();
 
+#define ONIX_MAGIC 0x20220205  // 内核魔数, 用于校验错误
+
 #endif

src/include/onix/rtc.h

@@ -36,5 +36,7 @@ void cmos_write(u8 addr, u8 value);
 
 void rtc_init();
 
+void set_alarm(u32 secs);
+
 
 #endif

src/kernel/main.c

@@ -22,8 +22,10 @@ void kernel_init(){
     // 初始化时间
     // time_init();
 
-    // 闹钟中断
+    // 实时时钟中断
-    rtc_init();
+    // rtc_init();
+
+
 
 
     asm volatile("sti\n");

src/kernel/memory.c

@@ -0,0 +1,42 @@
+
+#include <onix/memory.h>
+
+static usize memory_base = 0; // 可用内存基地址，应该等于 1M
+static usize memory_size = 0; // 可用内存大小
+static usize total_pages = 0; // 所有内存页数
+static usize free_pages = 0;  // 空闲内存页数
+
+// 找到一块最大的物理页, 且是0x10000为初始位置的
+void memory_init(u32 magic, u32* mem_struct_count_addr, u8* mem_struct_buffer_addr){
+    u32 mem_struct_count = *mem_struct_count_addr;
+
+    if(ONIX_MAGIC != magic) {
+        panic("memory magic error");
+    }
+
+    for (usize i = 0; i < mem_struct_count; i++){
+        mem_struct* ms = (mem_struct*)(mem_struct_buffer_addr + sizeof(mem_struct) * i);
+        printk("Memory base 0x%p size 0x%p type %d\n", (u32)ms->base, (u32)ms->size, (u32)ms->type);
+
+        // 找到最大的一块内存
+        if (ms->type == ZONE_VALID && ms->size > memory_size) {
+            memory_base = (u32)ms->base;
+            memory_size = (u32)ms->size;
+        }
+    }
+
+    assert(memory_base == MEMORY_BASE); // 内存开始的位置为 1M
+    assert((memory_size & 0xfff) == 0); // 要求按页对齐
+
+    free_pages =  IDX(memory_size);
+    total_pages = free_pages + IDX(memory_base);
+    
+
+    printk("mem_struct_count %d\n", mem_struct_count);
+    printk("Memory base 0x%p\n", (u32)memory_base);
+    printk("Memory size 0x%p\n", (u32)memory_size);
+    printk("free_pages %d\n", free_pages);
+    printk("total_pages %d\n", total_pages);
+    
+
+}

src/kernel/rtc.c

@@ -32,9 +32,8 @@ void rtc_handler(int handle_num)
     time_read(&time);
     u32 now_time = mktime(&time);
     if (next_time <= mktime(&time)) {
-        DEBUGK("rtc handler %d... %d  %d \n", counter++, now_time, next_time);
+        DEBUGK("rtc handler %d... %d  %d", counter++, now_time, next_time);
         next_time = 0xffffffff;
-        set_alarm(1);
     }
 }
 
@@ -72,20 +71,22 @@ void set_alarm(u32 secs)
     }
 
     next_time = mktime(&time);
+
+    printk("set alarm...\n");
+    cmos_write(CMOS_B, 0b01000010);  // bocsh 中无法打开闹钟中断, 未知bug, 这里使用周期中断 实现的伪闹钟
+    cmos_read(CMOS_C); // 读 C 寄存器，以允许 CMOS 中断
 }
 
 
 
 void rtc_init()
 {
-    cmos_write(CMOS_B, 0b01000010); // 打开周期中断
+    // cmos_write(CMOS_B, 0b01000010); // 打开周期中断(当达到寄存器 A 中 RS 所设定的时间基准时,允许产生中断, 24小时制)
-    // cmos_write(CMOS_B, 0b00100010); // 打开闹钟中断
+    // // cmos_write(CMOS_B, 0b00100010); // 打开闹钟中断
-    cmos_read(CMOS_C); // 读 C 寄存器，以允许 CMOS 中断
+    // cmos_read(CMOS_C); // 读 C 寄存器，以允许 CMOS 中断
-
-    // 设置中断频率
-    out_8(CMOS_A, (in_8(CMOS_A) & 0xf) | 0b1110);
 
-    set_alarm(3);
+    // // 设置中断频率
+    // out_8(CMOS_A, (in_8(CMOS_A) & 0xf) | 0b1110);  // 250 ms 触发一次中断
 
     // 设置自定义中断处理函数
     set_interrupt_handler(IRQ_RTC, rtc_handler);

src/kernel/start.asm

@@ -2,13 +2,20 @@
 
 ; 导入外部符号
 extern kernel_init
+extern memory_init
 
 ; 导出符号
 global _start
 
 
 _start:
-    call kernel_init
+    push ecx  ; 内存结构体的buffer起始位置
+    push ebx  ; 内存结构体的数量 u32 ptr 起始位置
+    push eax  ; magic
+
+    call memory_init  ; 初始化内存
+
+    ; call kernel_init
     jmp $