Изучаем архитектуру Intel x86-64 при помощи ассемблера (Часть 2 — Настройка проекта osdevlearning)

В предыдущей заметке я рассказывал о том, как написать на ассемблере программу HelloWorld, которая будет запускаться на голом железе (без операционной системы), как скомпилировать ее и записать образ загрузочной дискеты, и как заставить виртуальную машину загружаться с этой дискеты. Я собираюсь и дальше писать подобные программы. Каждая последующая программа будет делать что-то новое по сравнению с предыдущими. Но для начала я собираюсь немного систематизировать процесс разработки этих программ.

1. Я создал удаленный репозиторий под названием osdevlearning. О том, как создать репозиторий, я рассказывал здесь.
2. В папке своего локального репозитория osdevlearning я создаю папку HelloWorld_RealMode. В эту папку я помещу файлы программы HelloWorld, описанной в предыдущей заметке. В дальнейшем для каждой новой программы я буду создавать отдельную папку в папке osdevlearning.
3. В папке osdevlearning я создаю файл .gitignore, в который записываю расширения тех файлов, которые не хочу добавлять в систему управления версиями — это двоичные файлы, генерируемые ассемблером FASM и утилитой dd. Они имеют расширения .bin и .img соответственно.

Что за файлы я собираюсь добавить в папку HelloWorld_RealMode? Вот они (такое вот красивое дерево генерирует программа tree в среде Cygwin):

• boot_sector.asm — исходный код программы HelloWorld. Я обозвал его так потому, что он представляет собой содержимое загрузочного сектора дискеты, с которой будет грузиться наша виртуальная машина.
• bochsrc.bxrc — файл настроек виртуальной машины Bochs, который содержит информацию о том, что в системе есть дисковод гибких дисков, и что в этот дисковод вставлена дискета, и где на находится образ этой дискеты. Каждая новая программа, которую я буду писать будет иметь такой вот файл bochsrc.bxrc. Двойным щелчком по этому файлу я смогу запускать программу на выполнение. Файл bochsrc.bxrc содержит помимо прочего одну важную строку:
  floppya: type=1_44, 1_44="floppy.img", status=inserted, write_protected=0

  floppy.img — это имя файла образа загрузочной дискеты, который находится в той же папке, что и bochsrc.bxrc. Это важно, что в той же папке, так как путь к файлу floppy.img здесь указан относительно той папки, где находится bochsrc.bxrc.

• makefile — текстовый файл, который содержит инструкции, которые запускают ассемблер FASM и утилиту dd.

О файле makefile стоит поговорить подробнее. Это специальный файл, который содержит инструкции по построению нашего проекта. Выполняет эти инструкции утилита make, которая входит в состав среды Cygwin. Существует аналогичная утилита от Microsoft, которая входит в состав Windows SDK и называется nmake. Когда вы запускаете утилиту make, она ищет в текущей папке файл под названием makefile. Найдя его, она начинает выполнять записанные в нем инструкции. Содержимое файла makefile имеет специальный формат. Дело в том, что в проекте файлы зависят друг от друга. Поясню на примере. Вначале у меня есть файл исходного кода boot_sector.asm — я создаю его сам. Затем при помощи ассемблера FASM я генерирую из файла boot_sector.asm файл boot_sector.bin. Затем при помощи утилиты dd я генерирую из файла boot_sector.bin файл floppy.img. Таким образом, файл floppy.img зависит от файла boot_sector.bin, а файл boot_sector.bin зависит от файла boot_sector.asm. Если изменился исходный код в файле boot_sector.asm, то нужно обновить (путем запуска программ FASM и dd) файлы boot_sector.bin и floppy.img. Если же, допустим, изменился файл boot_sector.bin, то надо обновить только файл floppy.img (путем запуска программы dd). Структура файла makefile отражает эти зависимости между отдельными файлами:

В приведенном примере файл 1 зависит от файлов 2 и 3, а файл 2 зависит от файлов 4, 5 и 6. Если изменится файл 3, то утилита make запустит инструкции 1, 2 и 3, а если изменится, скажем, файл 6, то make запустит инструкции 4, 5, 6, а потом 1, 2 и 3.
makefile в папке HelloWorld_RealMode выглядит вот так:

Всё. В следующей заметке переведем процессор в защищенный режим и выведем на экран сообщение «Hello World!» уже из защищенного режима.