a simple operating system support multi-architecture by qemu enumlature
支持多架构的操作系统学习，基于qemu模拟器仿真运行
目前加入 AARCH64\RISCV64 架构基础框架
1、希望可以通过自己动手编写一个极简的操作系统，来进行操作系统学习
2、支持多处理器架构、包括arm64、riscv64，使用qemu模拟器模拟硬件，做到不依赖开发板，随时随地都可以编写运行程序，测试验证，简化开发流程，重点关注操作系统逻辑开发
3、目前支持在ubuntu系统环境下进行软件代码的开发和编译以及调试
目前已经完成基础环境搭建和基本代码编写，主要支持aarch64架构汇编启动、中断和异常处理、串口输入输出，在此基础上进行操作系统相关学习并完成以下内容
希望可以一步步完成一个操作系统的最小系统，窥探其实现原理，并逐渐去添砖加瓦，丰富完善，做到从功能到性能
当前进度以及目标计划：
-
基础组件
- 中断 GICV3
- 定时器
- MMU
- qemu仿真
- 串口输入输出
-
操作系统功能
- 任务切换
- 内存管理
- 任务同步机制
- 任务通信机制
本项目在ubuntu系统下运行，需要依赖qemu模拟硬件和aarch64交叉编译工具链编译代码
- 安装qemu工具，建议使用 ubuntu18 及以上系统进行安装，否则qemu版本太低，可能无法模拟arm64架构处理器
sudo apt-get install qemu-system-arm-
安装交叉编译工具链，用于编译程序。工具链下载地址:
一般需要下载 x86_64 Linux hosted cross compilers版本，就是说主机是X86_64架构，目标是aarch64架构，交叉编译工具链配置过程如下：
-
下载交叉编译工具文件： gcc-arm-10.3-2021.07-x86_64-aarch64-none-elf.tar.xz
-
配置工具链:
-
创建一个文件夹用于放置工具链
sudo mkdir /opt/toolchain -
解压压缩包到上面的目录
-
sudo tar -xvf path/gcc-arm-10.3-2021.07-x86_64-aarch64-none-elf.tar.xz /opt/toolchain注意：path/gcc-arm-10.3-2021.07-x86_64-aarch64-none-elf.tar.xz 是指实际文件实际下载的目录
-
-
解压后可删除tar压缩包
sudo rm gcc-arm-10.3-2021.07-x86_64-aarch64-none-elf.tar.xz
- 配置环境变量:
-
执行下面的命令添加环境变量
sudo gedit /etc/profile -
在文件的最后一行添加：
export PATH=$PATH:/opt/toolchain/gcc-arm-10.3-2021.07-x86_64-aarch64-none-elf/bin -
重启虚拟机或者执行命令
source /etc/profile,使环境变量配置生效
-
验证配置结果
置好交叉编译工具链,输入
aarch64-none-elf-gcc -v命令出现如下提示表示工具链配置成功（若提示找不到aarch64-none-elf-gcc，可在命令行执行export PATH=$PATH:/usr/local/arm/gcc-arm-10.3-2021.07-x86_64-aarch64-none-elf/bin后重试）aarch64-none-elf-gcc -v gcc version 10.3.1 20210621 (GNU Toolchain for the A-profile Architecture 10.3-2021.07 (arm-10.29))
执行下面的命令从github克隆代码
git clone https://github.com/jhbdream/armv8_os.git使用下面的命令编译代码，启动qemu仿真器执行代码
make
make qemu
如果环境正常的话，运行正常会有如下打印信息:
qemu-system-aarch64 -machine virt,gic-version=3 -cpu cortex-a57 -smp 1 -m 1024 -nographic -serial mon:stdio -kernel app
run in main!
[ 0.002090] EasyLogger V2.2.99 is initialize success.
[ 0.003600] i am taska_fun run! line:[21]!
[ 0.503791] i am taska_fun run! line:[21]!
[ 1.003931] i am taska_fun run! line:[21]!
[ 1.004807] irq_enter
[ 1.004984] handle_domain_irq: [30]
[ 1.005165] switch from pid:[0]!
[ 1.005272] switch to pid:[1]!
[ 1.005392] irq_exit
[ 1.005618] i am taskb_fun run! line:[37]!
[ 1.505746] i am taskb_fun run! line:[37]!
[ 2.005875] i am taskb_fun run! line:[37]!
[ 2.006238] irq_enter
[ 2.006288] handle_domain_irq: [30]
[ 2.006405] switch from pid:[1]!
[ 2.006537] switch to pid:[2]!
[ 2.006625] irq_exit
[ 2.006721] i am taskc_fun run! line:[47]!
[ 2.506848] i am taskc_fun run! line:[47]!
[ 3.006940] i am taskc_fun run! line:[47]!common
与硬件无关的逻辑代码，但是也会有调用硬件的接口
arch/aarch64
armv8 aarch64架构的cpu启动代码，完成处理器的一些寄存器配置，准备c运行环境，跳转到main函数入口
driver
外设驱动程序，如串口、中断控制器等
user
用户应用程序目录
-
在 gcc.ld 文件中指定了代码的入口函数为
StartUp,该函数位于libcpu/aarch64/startup.S 文件中 -
_startup 主要由汇编代码组成，完成一些处理器相关寄存器的初始化配置，跳转到c环境中
-
关于处理器相关配置，该部分与处理器架构相关较大，如果感兴趣可以去了解一下armv8处理器架构相关资料
-
也可以掠过该部分，重点关注后面的操作系统逻辑
-
进入c环境之前，比较重要的工作有下面几个部分
-
对 bss 段进行清零
-
设置堆栈寄存器
-
-
完成上面的设置，可以尽快进入到C语言环境中，方便开发，避免过多设计汇编等语法
本项目提供了操作系统需要的几个最小组成部分
- 串口输入输出
- 中断、异常
- 定时器中断
通过定时器中断timer_handler驱动任务切换调度，基本可以满足开箱即用
本项目使用了makefile作为编译工具，编译文件的组织方式如下
在项目的根目录存在一个主makefile文件：makefile
为支持多个处理器架构，设计了arch目录，该目录下每个架构会创建一个文件目录存放架构相关程序，并在架构下添加架构的makefile文件： arch_config.mk
因为不同的架构的编译参数如clfag等不相同，故需要使用 arch_config.mk 添加架构私有的编译参数
编译时候需要早主makefile中指定架构和编译器：
ARCH =aarch64
CROSS_COMPILE =aarch64-linux-gnu-
ARCH 参数从arch目录下的目录名称中选择
编译生成文件介绍：
obj: 该目录是编译生成中间文件存放目录，在编译时候自动创建
os: 该文件时elf格式镜像文件
os.bin: 该文件是binary格式的镜像文件
os.dis:代码的反汇编文件
os.map:代码的map文件
本项目使用了 EasyLogger 组件用作调试日志输出 ，可以提供非常美观便捷的串口输出功能,可以到项目主页了解详情
本项目在微信公众号平台同步更新全部的开发教程，欢迎扫码关注：
