# ucore

**Repository Path**: os_study/ucore

## Basic Information

- **Project Name**: ucore
- **Description**: ucore 笔记与源码
- **Primary Language**: Unknown
- **License**: Not specified
- **Default Branch**: master
- **Homepage**: None
- **GVP Project**: No

## Statistics

- **Stars**: 0
- **Forks**: 0
- **Created**: 2022-04-05
- **Last Updated**: 2022-04-05

## Categories & Tags

**Categories**: Uncategorized

**Tags**: None

## README

- [清华大学 ucore 操作系统文档](https://chyyuu.gitbooks.io/ucore_os_docs/content/)

# UCore 流程

## boot

- CPU上电

```
第一条指令：0xfffffff0 JMP F000:E05B # 从最高64K 跳回 1M空间的最高64K
CS.Base->0x000f0000
第二条指令：0x000fe05b BIOS 指令
```

- BIOS
    - 硬件自检和初始化
    - 选择一个启动设备（例如软盘、硬盘、光盘等），读取该设备的第一扇区\(即主引导扇区或启动扇区\)到0x7c00处
    - 跳转至0x7c00处，执行bootloader

**bootasm.S::start**

- 通过键盘控制器8042，使能A20控制线，以便切换到保模式
    - A20控制线（0时）是为了在实模式下模仿早期8086寻址的回绕特征，为访问全部内存需使其为1。
- [探测物理地址](detail.md#probe_memory)-> [struct e820map](struct.md#struct%20e820map)（0x8000）；
- 切换到保护模式，启用分段机制 

**bootmain.c::bootmain**

- 加载 gdtr（0x7db4），将CR0第0位置1，更新CS
    - 更新CS使用长跳转指令
    - gdtr：（size：0x17，add：0x7c9c ）
    - gdt： 三个段，第一个段全 0，data，text 段：（0x0 - 0xffffffff）
- 读磁盘中ELF执行文件格式的kernel到内存指定的内存起始地址（0xc010000），kernel的起始地址是在硬盘第1扇区。
- 把控制权交给ucore操作系统

## kern

### init

**entry.S::kern_entry**

- [启动页机制](detail.md#启动页机制)
    - movl 加载 `_boot_pgdir` 到 [cr3](struct.md#cr3%20pde%20pte)中，使能cr0的bit31。
- 跳转到高虚拟地址空间（0xc0000000以上），取消低地址对等映射，调用 `kern_init`。

**init.c::kern_init**

- 初始化终端，显示字符串，显示堆栈中的多层函数调用关系；
- 调用`pmm_init`

### mm

**pmm.c::pmm_init**

- [默认物理内存管理器](struct.md#default_pmm_manager)初始化（初始化[free_area](struct.md#free_area_t)）
- 调用 [page_init](detail.md#page_init)
- 建立[自映射机制](detail.md#自映射机制)，便于按虚拟地址的地址顺序显示整个页目录表和页表的内容
- 调用[boot_map_segment](detail.md#boot_map_segment)，将 `KERNBASE ~ KERNBASE + KMEMSIZE` 映射到  `0 ~ KMEMSIZE`
- 调用 [gdt_init](detail.md#gdt_init)
- 返回 `kern_init`

### init

**init.c::kern_init**

- 调用 `pic_init`，初始化中断控制器
- 调用 [idt_init](detail.md#idt_init)，初始化中断描述符表
- 通过 `vmm_init`，调用 [check_vmm](detail.md#check_vmm)，模拟缺页，检测页替换算法

### mm

**vmm.c::check_vmm**

- 调用 `check_vma_struct`，检测  [mm_struct](struct.md#mm_struct) 相应操作的正确性，其中内存分配为 `kmalloc` ，使用 slub 算法
    - 调用 `check_pgfault`，初始化 `check_mm_struct`，其页目录地址为 `boot_pgdir`，向里面插入一个 0 ~ 4M 的合法虚拟地址空间，由于 `boot_map_segment` 未对 0 ~ 4M 的虚拟地址映射，所以访问 `addr = 0x100`时，将产生缺页异常，中断号为 0xE （中断向量 vector14），通过 `trap_dispatch` 进入 [pgfault_handler](detail.md#pgfault_handler) ，缺页异常处理完成后，对 0 ~ 4M 空间进行读写，检测正确性。
    - 返回 `kern_init`

### init

**init.c::kern_init**

- `sched_init`：初始化调度器
-  `proc_init` ：初始化[PCB 全局变量](struct.md#PCB%20全局变量)（`proc_list`和`hash_list`），[创建初始的内核线程](detail.md#创建内核线程)（第 0 个内核线程 `idleproc`，第 1 个内核线程 `initproc`），并加入进程列表
- `ide_init`：初始化 ide 设备
- `swap_init`：初始化 文件系统
- `clock_init`：初始化时钟中断，`intr_enable`：中断使能
- `cpu_idle`：运行 0 号内核线程

### process

**proc.c::cpu_idle**

- 死循环，如果当前线程需要重新调度，调用[schedule](detail.md#schedule)执行 cpu 调度算法