こんにちは、 @kz_morita です。 みかん本 で自作OSの開発を進めていくなかで学びになったメモリ周りの知識についてまとめます． プロセスのセグメント配置について 実行されたプログラムは，メモリ上にロードされ実行されますがざっくりと以下の様な構造になっています． .text : プログラムのうち機械語を格納するセグメント .data : プログラム上の初期化されたデータを格納するセグメント .bss : 初期化されていないデータを格納するセグメント．OS (exec) が自動で0に初期化する スタックは，関数呼び出しなどで使用され，保存される情報とともに局所変数(auto 変数) や関数の引数が置かれます．大きいアドレスから小さいアドレスの方向に向かって伸びていきます． ヒープは，動的にメモリを割り当てる場所で，主に malloc などによりメモリ確保されるとヒープに配置されます．小さいアドレスから大きいアドレスの方向に向かって伸びていきます． 実際のセグメントを見る 実際に cpp のコードをビルドした成果物の中身を以下のコマンドで確認することができます． $ objdump -h ./main 以下のようなセクションの情報が見れます．（.text, .data, .bss などが確認できます） ./main: ファイル形式 elf64-x86-64 セクション: Idx Name Size VMA LMA File off Algn 0 .interp 0000001c 0000000000000238 0000000000000238 00000238 2**0 CONTENTS, ALLOC, LOAD, READONLY, DATA 1 .note.ABI-tag 00000020 0000000000000254 0000000000000254 00000254 2**2 CONTENTS, ALLOC, LOAD, READONLY, DATA 2 .

こんにちは、 @kz_morita です。 今回は，OS自作本の中で触れられていた POSIX とシステムコールについて調べたことをまとめます． POSIX とは POSIX（Portable Operating System Interface）は，OSの上で動くアプリケーション開発をする際に，UNIX系のOSが共通して持つべき API について定めた規格で，IEEEが定めています． その内容は，以下のようなもので構成されています． システムコール プロセス環境 ファイルとディレクトリ システムデータベース アーカイブフォーマット POSIXに規定された機能のみで書いたプログラムであれば，POSIX に準拠したOSでは動作が保証されることを意味し，アプリケーションの移植性を用意にするために作成されました． システムコールとは OS はメモリやHDDなどの，コンピュータの資源を管理して，アプリケーションが動作する環境を提供するソフトウェアですが，このソフトウェアのことを カーネル と呼ぶことがあります． このカーネルへプログラムからアクセスのインターフェースが，システムコール と呼ばれるソフトウェアの層になります． このシステムコールは主に，ライブラリ関数や，シェルから呼ばれることが多いですがアプリケーションから直接呼ぶことも出来ます． ライブラリ関数とシステムコール C言語などで誰しもが最初に書くであろう，Hello World と表示するために printf といった関数を使用すると思いますがこれはライブラリ関数で，実際に中では write というシステムコールが呼ばれています． メモリ関係では，malloc などが一般的ですが，こちらもライブラリ関数で中で sbrk (2) というシステムコールが呼ばれています． ユーザーが書いたプログラムから，printf や malloc といったライブラリ関数が呼ばれ，その中身で，カーネルへのインターフェースであるシステムコール (write や sbrk) をといった構造になっています． また，アプリケーションから直接起動することが多いシステムコールとして，fork や exec ，waitpid などもあります． まとめ 今回は POSIX についてと，システムコール について簡単にまとめました． OS 自作本の中では，OS開発者側の目線で POSIX などについて記載がありましたが，通常はアプリケーションを書く側として POSIX を意識することがほとんどだと思います． このあたりの話は，まだ色々調べ中で理解しきれてないので引き続き深ぼっていきたいと思います．

こんにちは、 @kz_morita です。 自分は，普段 Thinkpad P43s に Windows10 と Ubuntu18.04 LTS をデュアルブートして使用しているのですが，あるとき windows10 で Minecraft で遊びおえて，さて作業するかと再起動したら Ubuntu が立ち上がらない．．．という状態になっていました． 今回は，その復旧のためにやったことをログとしてまとめておこうと思います． 環境と背景 もともとの, Ubuntu の環境ですが以下のような手順で行っていました Windows のドライブを縮小する Ubuntu の iso をダウンロードする UNetBootin というツールで USB に Ubuntu の LiveCD を書き込む LiveCD から Ubuntu をインストール Ubuntu のセットアップなどについては，以前記事を書きました なので，grub2 のブートローダーが起動後に動いていて，その画面で ubuntu を起動するか，Windowsを起動するか (Windows Boot Manager) を選択できるようになっていました． しかし，Windows で Windows Update をして再起動したところ，grub2 のブートローダーが立ち上がらず直接 Windows が立ち上がるようになってしまいました． 復旧作業 とりあえずぐぐる とりあえず，「ubuntu not booting after windows update」 などで調べると同様の事象はよく起こるようです．

こんにちは、 @kz_morita です。 今回は、プログラムはなぜ動くのかという本を読んだので、その感想を書いていきます。 プログラムはなぜ動くのか 第２版 知っておきたいプログラムの基礎知識 全体的な概要 この本は、普段書いているプログラムが PC 上でどのような原理で動作するのか？といったことが書かれている本になります。 プログラムを 命令 と データ にわけ、CPU がどのように命令を解釈するのか？や、データはどうメモリに配置されるのか？などが平易な文章で書かれているので Computer Science にぴったりな本だと思いました。 第 1 章では、プログラムにおける演算や、条件分岐、繰り返しなどがどのように CPU で解釈されるかや、演算に使われるレジスタの紹介などが書かれています。 第 2 章、第 3 章, 第 4 章ではデータをコンピュータ上でどう表現するかが書かれています。データの 2 進数での表現や 2 の補数や、算術演算、論理演算について知ることができます。不動小数点についてもこの章で学ぶことができます。 メモリ上でのデータの表現として、スタック、キュー、ポインタ、リスト、2 分探索木などのデータ構造の紹介もされています。 第 5 章、第 6 章ではメモリとディスクの関係性について書かれています。プログラムが実行時にディスクからメモリにロードされることや、ディスクキャッシュ、仮想メモリ、ページイン、ページアウトなどについても概要を知ることができます。 ディスクについてはその物理構造であるセクタ、クラスタなどの紹介がされています。 また、メモリを節約するという文脈で、Dynamic Link,や Static Link や、データの圧縮法（ランレングス符号化、ハフマン符号化）が簡潔に紹介されています。 第 7 章、第 8 章では、プログラムの動作環境としての、OS とハードウェアや、ソースコードを実行ファイルになるまでのコンパイラや、リンカについて説明がなされています。 プログラムを実行するために、ディスクからメモリにロードし、変数の領域、関数の領域、スタック領域と、ヒープ領域が確保され、再配置情報から実行時のメモリアドレスが決まることについて書かれています。 第 9 章、第 10 章、第 11 章では、アプリケーションがどのように OS 上で動き、また、ハードウェアを制御したりするかが書かれています。 OS がアプリケーションに API を提供し、ハードウェアが抽象化されていることや、高級言語がどのようにアセンブリコードに変換されるかや、CPU からハードウェアをどのように制御しハードウェアからの割り込み要求を CPU がどう扱うかなどの外観を掴むことができます。

こんにちは。@kz_morita です。 最近は 30 日でできる！OS 自作入門 の本をのんびりとすすめています。情報がやや古いですが OS の仕組みについて自作しながら学べる素晴らしい本だと思います。 30日でできる! OS自作入門 ちなみに新しめの本だた、最近以下の本も発売されたみたいなので、こちらの本で入門されるのも良いかもしれません。 (自分も購入だけして積んであります) 作って理解するOS x86系コンピュータを動かす理論と実装 今回はこの 30 日 OS 自作本の 3 日目で開発環境周りでつまづいたのでそのことについてまとめます。 背景 上記の本(緑の方)は基本的に、Windows 上での開発なのですが、自分は macOS 上で開発を行っていました。 macOS 上（Linux 上）での開発環境の構築などは先人の方々がたくさん Web 情に資料を残してくださっているおかげでわりとすんなり環境構築ができました。 以下のブログや、github が非常に参考になったのでおすすめです。 「30 日でできる！ OS 自作入門」を Mac 向けに環境構築する https://github.com/tatsumack/30nichideosjisaku 本ブログでも環境構築の内容を上記のブログ、リポジトリを参考にしながら書いているのでよかったら参考にしてみてください。 「30 日でできる！OS 自作入門」の準備 1, 2 日目は、スムーズにうまく行くのですが、3 日目に C 言語を導入する時に C 言語のコンパイル（リンカ）周りでつまづきました。 30 日でできる！OS 自作入門（３日目）Ubuntu16.04/NASM 上記の方の記事やリポジトリはすごく参考になったのですが、hrb ファイルを作成する際に gcc の -T オプションをつかってリンカスクリプトを書くことで OS をビルドしていました。 この手順通り進めていこうと思ったのですが、macOS で標準で入っている C コンパイラである clang には -T オプションがない模様です。

こんにちは、@kz_moritaです。 最近「30 日でできる! OS 自作入門」 という本を購入して始めました。タイトルのとおり OS を自作していく本なのですが、Windows 環境向けに書かれています。 今回はこの本に取り組む準備として、macOS 向けに OS を自作するための環境を作っていきます。 環境 $ sw_vers ProductName: Mac OS X ProductVersion: 10.15 BuildVersion: 19A558d<Paste> macOS 用の環境を整備する さて、macOS 用の環境を作っていくのですが、すでに環境を作られている方がいます。 以下のリポジトリにある通りに環境構築をしていきます。 https://github.com/tatsumack/30nichideosjisaku リポジトリのクローン $ git clone https://github.com/tatsumack/30nichideosjisaku qemu のインストール OS を動かす環境として、 qemu というエミュレータを使用します。 上記の手順では、 Homebrew を用いて qemu をインストールしているのですが自分の環境だと、Homebrew でインストールした qemu はバージョンが 4.1.1 でした。 4.1.1 だと、動作しなかったため (ずっと読み込み中になってしまってました)今回は、3.1.1 をソースコードからビルドして入れます。 ソースコードは以下からダウンロードします。 https://www.qemu.org/download/#source または、以下のように wget でも良いでしょう。 wget https://download.qemu.org/qemu-3.1.1.tar.xz ダウンロードしたら、以下のようにインストールすれば OK です。 tar xvJf qemu-3.1.1.tar.xz cd qemu-3.1.1 .