이전 AC 밀란, 풀럼 경기에서 박지성 경기 내용이 좋길래 오랜만에 경기를 봤다. ^^ 박지성 선수의 시원한
결승골!!!!

전반에 워낙 맥을 못추는 경기를 하길래 후반 시작되면서 교체 되겠구나 생각했었는데 결승골을 넣어 버렸다.





오래된 TV 캡쳐 카드로 녹화를 했는데 컴퓨터 사양도 떨어지고

케이블 TV 자체도 HD 방송으로 출력 안되서 영상이 저질이다.





 오늘 인터넷 뉴스에 '010 강제 통합 정책 수립' 이라는 기사가 나왔다. 요는 2010년 2월 010 가입자가 전체 이동통신 가입자의 80%를 넘어섬에 따라 , 010 강제 통합 정책을 수립하기 위해 여론을 수집하고 정책을 결정한다는 내용이다. 뭐 이에 따른 반론도 기사에 있었는데 강제 통합정책은 행정편의와 경비 절감을 위한 사업자를 위한 정책 이라고 부정적 입장을 사회단체에서 표명했다고 한다.

  각 이동 통신 사업자간의 신경전과 기존 가입자간의 갈등을 불러 일으키는 010 번호 통합에 대해 과연 무슨 의미를 가지고 있는지 생각해 보니, 몇개가 떠오른다.

첫번째로 가입자를 독점하다 싶이 한 SKT를 견재하기 위한 LGT, KT의 전략적 계획이다. SKT에서 가입자가 LGT나 KT보다 많으므로 이를 LGT와 KT는 어떻게 해서든 자신들 가입자로 유치하는게 목표일 것이다. 또한 SKT 가입자 중에는 011 번호에 대한 충성심 강한 보수층도 많다. 이동통신의 선두 첫 주자 였던 SKT는 그동안 011번호에 대한 브랜드 가치를 이동통신사업을 본격적으로 시작하면서 내세웠다. 곧 SKT는 011. 이런 번호 브랜드 홍보는 많은 보수 가입자층에게는 어느새 각인되어 버렸고 후속 출발한 LGT, KT에게 있어서는 충성도 높은 보수 가입자를 SKT에서 이탈 시킬 만한 방법이 딱히 없었을 것이다.

두번째로 행정적 편의와 경비 절감을 가져올 것이다. 각 사업자마다 고유 번호를 가지게 되면 사회적으로 해당 번호를 지원하기 위한 전체적 수정작업이 필요로 하게 될것이다. 이는 국가적 엄청난 낭비를 가져오게 되었다. 사업측에서도 기지국 관리면에 있어서 많은 관리 비용이 발생한다. 기존 2G 장비와 새로운 3G 장비를 관리하기 위해 사업자들은 중복된 관리 경비가 지출됨은 당연한 얘기일것이다. 010 번호 통합은 사업자들에게 있어서 기지국내 2G 장비에 대한 관리 비용을 없앨 수 있는 좋은 기회 일것이다.

세번째로 단말기 제조사에게는 많은 매출을 올릴수 있는 기회일 것이다. 010 으로 번호를 통합함으로써 기존 가입자들은 단말기를 새로 바꾸어야 하는 상황이 어떤 방법이로든 발생하게 된다. 010 번호를 갖지 않는 기존 가입자들은 보통 단말기 수명이 평균 4~5년 으로 장년층이 많을 것이다. 새로운 기종의 단말기를 찾으므로 자주 바꾸는 10~20대에 비해 실질적 경제적 주체가 되는 장년층의 단말기 구입이 제조사 측에서는 반갑게 느껴지지 않을까 생각된다.

네번째로 차세대 이동통신 개발의 용이를 가져오지 않을까? 2G, 3G 가 혼재된 상황에서 차세대 기술을 적용하기에는 각 기존 기술에 대한 고려도 해야 할것이다. 하지만 통합한 상태에서는 (3G로 통합될 경우) 차세대 기술 적용은 좀더 빨리 진행되지 않을까 생각된다. (이건 뭐 개발자 입장에서의 개발 편의 위주라 생각된다^^)

  뭐 대충 생각난대로 적어 놓고 보니, 긴글을 작성하게 될지는 몰랐다. 사실 짧게 쓰려고 했던건데..
뭐 여튼 정말로 010으로 통합 작업이 시작될 것 같기는 한데 , 이게 강제로 통합이 가능 할까 라는 의문이 들었다. 뭐 통합이 결정되는 과정도 엄청난 사회적 반대에 부딪힐것 같고 또한 설사 통합이 결정되어도 기존 사용자들의 핸드폰 단말기(3G) 구입에 따른 금전적 지출은 누가 책임져야 하는 걸까? 위에서 언급한대로 각 사업자간의 갈등구조에 의한거나 차세대 기술을 위한걸 굳이 사용자가 그 피해를 짊어 질 필요가 있을까 생각된다.

 

늘 연합뉴스에 한 IT 개발자의 절규가 담긴 내용의 기사가 등장했다. 한국에서 IT 개발자로 산다는건 인생을 포기하고 포기한 만큼의 인생을 돈으로 환산 받아 사는것 같은 느낌이 들어 너무 씁쓸하다. 매일 반복되다 싶은 야근 근무에 성과에 대한 금전적 보수도 없이 쉬는 날도 나와서 일해야 하는 업무량...

회사 이직 관계로 면접을 보면 회사 임원진들은 개발자로서 퇴근 시간은 9시가 적당하지 않냐라는 말을 당연시하게 한다. 이게 현실이다. 그들은 출근시간은 철저히 지키도록 강요하며 퇴근시간 만큼은 절대로 보장해 주지 않는다.


왜 이런 관행이 시작되었을까 곰곰히 생각을 해보게 되니 우선은 1990년대 후반에 터진 벤처 붐이 그 시작이 아니었나 생각된다. 그 당시 수 많은 벤처 기업들이 생겨났다. 그 벤처기업의 대다수는 뚜렷한 수익구조 없는 기술력 하나로 승부하는 IT 기업들이 많았다. 또한 수익구조가 워낙 척박하다 보니 많은 직원을 두지 못하고 영세하게 운영하게 되고, 한 사람이 두.세 사람 몫의 일을 하게 되었다.


그런 환경에서 야근은 필수조건이 되었으며 , IT 벤처 붐이 일어난 시대에 개발인생을 시작한 개발자들은 어느 순간 개발자는 야근이 필수 지참 항목으로 당연시 하게 생각하게 되지 않았나 싶다.

또 하나는 개발자의 순수 열정이 불러온 화근이 아닌가 싶다. 개발자는 자신의 개발에 대한 열정이 가득하다. 목표를 가지고 꾸준히 앞만 보며 달려 결과물에 대한 희열을 느끼고자 하는 습성이 있다. 이 습성이 쉬는시간, 퇴근시간을 잊게 했으며, 회사는 어느순간 개발자는 시간을 잊을만큼 열정이 가득한 개체라고 판단하고 야근은 필수구나 라고 판단하게 되는 상황이 오지 않았을까?


한국사회에서는 여전히 IT야근은 필수로 당연시 되는 상황에서 IT 구조적 문제로 인한 근무 여건은 나아지지 않고 있다. 어느 순간부터 정착된 이 관행을 누가 어떻게 개선할수 있을련지...그나마 정부부처 마저 없어져 버린 이 마당에...


한국의 개발자는 오늘도 야근을 한다....


지구의 반대편의 아이티 지진에 이어 칠레에서도 진도 8.8의 강진이 일어났다. 진도 8.8 이면 엄청난 지진이었는데 아이티에 비해 피해자는 많지 않다고 한다. 또한 캐나다에서도 진도 3.9에 이르는 지진이 일어 났다고 하는데 아이티 지진이 일어난지 얼마지나지 않은 시간에 우리나라 시흥과 천안, 울산, 제주도 근처에서도 지진이 일어난 적이 있다. 이렇게 지구 세계 곡곡에서 지구의 신음이 끊기지 않고 있다. 슬슬 지구의 종말이 다가오고 있는건지 세계 환경 오염으로 인한 지구의 정화 작용 인지… 아니면 지구 지각 변화에 의한 현상인지… 휴!~~~~~

일본에서는 쓰나미로 인해 해안가 사람들 대피령이 울렸다고 한다. 지구 반대편에서 일어난 일이 반대편 우리에게도 피해가 온다는 반증인 것 같다.  또한 아이티 지진이 일어난 후 한국에서도 지진이 일어났으므로 조만간 또 한국에서 지진이 일어날 것 같은 생각이 자꾸 드는데 ….


오늘 개그콘서트를 보다가 봉숭아 학당 “동혁이 형” 이라는 개그맨이 제시한 OECD 국가 통화량이 비슷한 15개국의 분당 음성 통화 요금 비교표를 보고 어이가 없었다.. 

image

위 표를 보면 2004, 2005, 2007, 2008년 평균 통화료는 1400이상대를 유지하고 있다. 다른 나라들은 초기 2004년은 한국보다 높은 통화료를 나타내지만 점점 통화료가 감소하는 수치를 볼 수 있다. 다른 나라에서는 통화료가 점점 내려가는 수치를 나타내지만 왜 우린 현상 유지일까??? 점점 올라가지 않는 수치를 안 보인 것만 해도 다행이라고 생각해야 하는 걸까??

요즘 통신사에서 10초당 부과되는 요금을 초당 부과로 바꾼다고 한다. 기존에 8초만 통화를 하더라도 10초 이용료 18원 부과 되던걸 1초당 사용료를 부과하는 형태로 바꾼다고 하는데 이것도 어떻게 보면 우리 소비자에겐 유리하게 보이지만, 저 돈 독오른 통신사들을 보면 이용료 올리기 참 쉬워 지는 방법이다. 초당 2원 하던 요금을 3원으로 1원만 인상하더라도 10초당 10원이라는 인상률을 보이니 말이다. 애초 소비자를 위하는 통신사였다면 10초당 18원이란 이용료부터 내렸어야 진정성이 보이지 않았을까??

  많은 시간을 이것저것 미리 살펴 보느라 오래 걸렸다. 처음에 너무 대책 없이 시작하다 보니 이것저것 삐걱거리고 다시 학습해야 할 내용들이 많아서 당분간 쉬었다(라고 쓰고… 그냥 귀찮아서 놀았다…) 음.. 기존 내 BaramOS(바람OS)는  부트로더 에서 커널로더를 거친 후 커널로 진입하는 방식으로 구현되어 있다. VC2010에서 커널을 만들다 보니 부트로더에서 바로 호출 할 수 없었다. 이유는 http://manggong.org/blog/64 에 간략하게 적은 내용대로 VC2010컴파일러가 32비트 컴파일러 이기 때문이다. (NASM의 obj 파일을 VC에서 링크를 할 수 없다라는게 이유. MASM으로 하면 된다는데… 것도 문제.. 흠..) 또 VC 컴파일러다 보니 PE 파일 포맷이다. (요것도 따로 배워야 한다… 메모리 재배치라나 뭐래나~~). 뭐 인터넷에 검색해 보니 부트로더에서 바로 커널 불러들이는 OS들도 있는 것 같지만..그냥 이대로 갈 생각이다.




리얼모드


부트로더, OS_LDR.SYS는 현재 16비트에서 동작한다. 요걸 달리 리얼 모드 라고 한다고 한다. 이름도 참… 리얼이 뭐냐!~~ 그럼 가상모드 도 있단 말이냐?? ㅋㅋ 헉… 검색해보니 가상모드 도 있다. 흠흠흠…. 여튼. 리얼모드는 리얼 주소 모드 또는 호환 모드 라고 하며, 80286이후의 x86호환 CPU 운영 방식이라고 위키백과 에서는 설명하고 있다. 뭔 소리냐??? 좀더 더 쉽게 풀어 달란 말이다. 흠… 검색하자… 리얼모드는 호환 모드라고 한다고 했다. 즉, 80286 이전에 CPU를 호환하기 위한 모드 라고 한다. 왜 호환 하는 거야?? 기존 만들어 놨던 소프트웨어 지원할라고??? 몰겠다. 다시 리얼모드로 돌어와서 리얼 모드라는 이놈은 1M 이상의 메모리를 접근 할 수 없단다. 왜??? 만들 당시 1M도 큰 메모리였단다.. ㅎㅎㅎ  1M이기 때문에 메모리에 액세스 할 주소는 20비트면 충분 했나 보다…(에효 좀더 크게 좀 잡아놓지…. 20비트가 뭐냐?? 계산하기 빡 세게…) 20비트로 주소를 계산했단다… 어떻게??? 세그먼트:오프셋 요렇게 말이다. 근데 세그먼트 크기는 16비트이다. 20비트에서 4비트 부족하다. 그래서 오프셋 이란 놈을 더 뒀다. 그러면 오프셋이 나머지 4비트일까??? 아니다. 요놈도 16비트다. 그럼 32비트 쓴다는거?? ㅋㅋ 그랬으면 얼마나 좋았을 까? 흠. 졸라 복잡한 계산식으로 20비트 만든단다. 졸라 어렵다. 세그먼트를 왼쪽으로 4비트 시프트 시키고 거기에다가 오프셋을 더해 준단다.  예를 들어.. 세그먼트 = 0x0700와 오프셋 0x0C00 라면 세그먼트 4비트 왼쪽 시프트해서 0x7000 만들고 여기에 0x0C00 더해 주는 방식이다.


  0 7 0 0 0
+   0 C 0 0
    7 C 0 0


이렇게 졸라 복잡한 계산식(?)으로 1M까지 메모리를 접근했다.


근데 내가 초딩 때 봤던 도스가 리얼모드에서 동작했다고 한다. 여기서 급 궁금증이 생겼다. 도스라면 640KB밖에 여유 메모리가 없었던 기억이 있다. 게임 하나 실행 할라 치면, 메모리 상주 프로그램 다 지워줘야 했다. 1M라며????


1MB안에서 다시 요놈 저놈이 쓸 메모리 공간 다 주고 640KB가 남은 거란다. 640KB도 크게 느껴졌다고 하니~^^ ㅋㅋㅋ


0x00000000 - 0x0009FFFF   RAM
  0x00000000 - 0x000003FF 리얼모드용 인터럽트 벡터
  0x00000300 - 0x000003FF BIOS DATA 영역
  0x00000400 - 0x000004FF BIOS가 사용하는 영역
  0x00000500 - 0x00007BFF 임시영역? ( 자유 영역, 도스 파라미터 영역)
  0x00007C00 - 0x00007DFF 부트 영역
  0x00008000 – 0x0009FBFF 자유영역
  0x00080000 – 0x0009FBFF 자유영역
  0x0009FC00 - 0x0009FFFF 확장 BIOS DATA영역
0x000A0000 – 0x000BFFFF   비디오 카드 접근 영역
  0x000A0000 - 0x000AFFFF 그래픽 모드 비디오 메모리
  0x000B0000 – 0x000BFFFF 흑백 테스트 모드 비디오 메모리
  0x000B8000 –0x000BC000 컬러 텍스트 모드 비디오 메모리
0x000C0000 - 0x000C7FFF   비디오 BIOS
0x000C8000 – 0x000EFFFF   각종 카드의 ROM 영역
0x000F0000 – 0x000FFFFF   메인보드 BIOS

(출처 : http://wiki.osdev.org/Memory_Map_(x86))


요기 위 처럼 1M를 이넘 저넘 예약 되어 있다. 휴~ 리얼모드에서 플밍 하기 참~ 힘들었겠다는 생각이 단다. 뭐~ 힘들게 만든 프로그램 컴퓨터에서 실행시키기도 힘들었다. 무슨 설정을 그리 해야 했는지..




보호모드


80286 맹글면서 메모리 버스를 24bit로 늘렸단다. 뭔 말이냐면 메모리를 24bit 만큼 쓸 수 있다는 것이다. 16M인데?? (참~~~ 많기도 하다..ㅋ ) ㅎㅎ 80386에서는 요게 32bit로 늘렸단다. 그래 드뎌 4GB 메모리가 참조 가능해진다. 뭐, 요즘 요것도 적은 편이지만… 64비트가 나온판에 ㅋㅋㅋ 여튼. 보호모드에서는 세그먼트 레지스터를 세그먼트 셀렉터(selector)라는 이름으로 바꾸었단다. 왜 바꾸냐?? 머리 아프게 시리.. 세그먼트 레지스터는 물리 주소 자체를 가르키는 역활을 했으나 보호모드에서는 세그먼트 셀렉터 이놈은 주소 공간을 가르키는 게 아니고 디스크립터 테이블의 디스크립터 이라는 놈 자체를 가르킨다고 한다. 그럼 디스크립터 테이블 이놈이 무엇이냐?? 8바이트로 구성된 코드 세그먼트 디스크립터, 데이터 세그먼트 디스크립터 등등의 세그먼트 디스크립터를 모아 놓은게 디스크립터 테이블이란다. 이 중 한놈을 세그먼트 셀렉터 라는 놈이 가르킨단다. 딱 보니, 디스크립터 구조체 배열의 인덱스 번호를 세그먼트 셀렉터가 가르키는 꼴이다. 흠..디스크립터 구조는 다음과 같다.

 

겁나 복잡하게 생겼다. 저 Base Address 주소 가르키는 구조좀 봐라 … 아주 조각을 내놨다. 얼씨구 Segment Limit도 조각 냈네.. 요거 설계 하는 사람이 머리에 스팀 좀 받았겠다… 그러니 요거 배우는 나는 더 스팀 받을 수 밖에…ㅋㅋㅋㅋ 여튼 우습다. 흠.. 각 설명은 요렇다는 데..

  • Base Address : 세그먼트의 시작 주소를 가르킨다. 32비트 크기이므로 0~4GB까지 가능하다.
  • Segment Limit : 세그먼트의 크기를 나타낸다. 20비트의 크기로 0~1MB까지 가능하다. G 비트가 1로 설정되면 4KB를 여기에다 곱해준단다. 그럴 경우 0~4GB까지 설정 가능하단다.
  • Type : 4비트 크기로 세그먼트의 타입을 지정한단다. 코드 또는 데이터 로 말이다. 근데 여기에 읽기 쓰기 권한을 비트로 준단다. (엠병)
    0bit 1bit 2bit 3bit Type 설명
    0 0 0 0 0 데이터 데이터 세그먼트 읽기 전용
    1 0 0 0 1 데이터 데이터 세그먼트 읽고/ 접근 여부 (접근 여부 : 디스크립터가 참조 될 때 1로 설정함)
    2 0 0 1 0 데이터 데이터 세그먼트 읽고/쓰기
    3 0 0 1 1 데이터 데이터 세그먼트 읽고/쓰기/접근 여부
    4 0 1 0 0 데이터 데이터 세그먼트 읽기 전용/역방향 (역방향: 스택처럼 상위 주소에서 하위 주소로 자라남)
    5 0 1 0 1 데이터 데이터 세그먼트 읽기 전용/역방향/접근여부
    6 0 1 1 0 데이터 데이터 세그먼트 읽고/쓰기/역방향
    7 0 1 1 1 데이터 데이터 세그먼트 읽고/쓰기/역방향/접근 여부
    8 1 0 0 0 코드 코드 세그먼트 실행 전용
    9 1 0 0 1 코드 코드 세그먼트 실행전용/접근 여부
    A 1 0 1 0 코드 코드 세그먼트 실행/읽기
    B 1 0 1 1 코드 코드 세그먼트 실행/읽기/접근여부
    C 1 1 0 0 코드 코드 세그먼트 실행 전용/접근가능 (접근가능: (권한에 관계없이 모두 접근 가능)
    D 1 1 0 1 코드 코드 세그먼트 실행 전용/접근가능/접근 여부
    E 1 1 1 0 코드 코드 세그먼트 실행/읽기/접근 가능
    F 1 1 1 1 코드 코드 세그먼트 실행/읽기/접근 가능/접근여부
  • S : 디스크립터 타입을 가르키신단다. 0 일때는 시스템 디스크립터, 1일 때는 걍 디스크립터(코드, 데이터)
  • DPL : 2비트로 세그먼트 접근 권한(? 요건 또 뭐냐..) 을 주신단다. 주로 0은 커널, 3은 유저(?) 접근 가능 하단다.
  • P : 페이징과 관련 있단다.
  • AVL : 임의 용도란다.
  • L : 64비트 코드 세그먼트인지, 32비트인지를 의미한단다. 1: 64, 0:32비트 ..
  • D/B : 16비트용인지 32비트용인지를 의미한단다. 1: 32비트, 0: 16비트
  • G : Segment Limit에 4Kb를 곱할지 안 곱할지.


빡시다… 겁나 복잡(?) 하다. 뭐가 이리 복잡하게 해 놓은 건지 원… 여튼, 세그먼트 셀렉터는 이놈들 중 하나의 인덱스 번호를 가지고 있고 해당 디스크립터가 가리키는 메모리에 접근 한단다. 뭐, 메모리 조각조각 내서 사용하는 페이징은 사용하지 않으면 실제 물리 주소고 여기에 페이징을 사용한다면 그냥 가상 주소라고 한단다. 뭐 페이징은 아직까지 사용 할 생각 없으니, 물리 주소라고 봐도 무관하겠다.


흠 근데 이런 디스크립터 테이블이 3종류나 있단다. 아놔!~~~~ 보호모드 겁나 짜증나는 놈이네…


GLOBAL DESCRIPTOR TABLE 이라는 GDT 라는 놈하고

LOCAL DESCRIPTOR TABLE 이라는 LDT 라는 놈하고

INTERRUPT DESCRIPTOR TABLE 이라는 IDT 테이블


 요렇게 3개 있단다. 그러면 왜 3개씩이나 있는 이유가 뭐냐??? 물리주소를 가르키는 얘라며~!!!!!!!!!!!!!!! 이런게 3개 있을 필요가 있냐고!!!!~~~휴~~ 진정해야지…


GDT : 전역 디스크립터 테이블이라고 하며 커널에서 사용하기 위해서 구성된다고 한다.
LDT : 지역 디스크립터 테이블이라고 하며 보통 어플리케이션 에서 사용하기 위해 구성된다고 한다.
IDT :  각 인터럽트를 사용하기 위해 구성된다고 한다.


GDT와 LDT 디스크립터 구성은 동일 한단다. (그래~~~)  위에 표기한 디스크립터 구조다.

IDT 구조는 다음과 같다.


  • 세그먼트 셀렉터(2바이트) : GDT 던 LDT 던 이 놈들이 가지고 있는 디스크립터 인덱스로 설정한다.
  • 오프셋(4바이트) : 디스크립터에 설정된 Base Address에서 + 오프셋 한 값.
  • P(1비트) : 디스크립터가 물리 메모리 영역인지 아닌지 여부를 나타내는 것 같은데 1로 설정하란다. 0은 사용안하거나 Paging 처리 할때.
  • DPL(2비트) : 특권 레벨이라는데 디스크립터의 DPL 처럼 접근권한. 즉 0은 커널, 3은 유저. 요것도 0.
  • S(1비트) : 요건 모르겠다. 그냥 0 .
  • Type(4비트) : Gate 타입을 입력.
    0101 0x5 5 80386 32bit Task Gate
    0110 0x6 6 80286 16bit Interrupt Gate
    0111 0x7 7 80286 16bit Trap Gate
    1110 0xE 14 80386 32bit Interrupt Gate
    1111 0xF 15 80386 32bit Trap Gate

    Interrupt Gate : 하드웨어 인터럽트를 위해 만들어 진 넘.
    Trap Gate : 소프트웨어 인터럽트나 Exception 처리하기 위해 만들어 진 넘
    Task Gate : Task Switching을 위해 만들어 진 넘.

IDT는 Interrupt vector table을 구현해 놓은 놈인데
- 소트트웨어 인터럽트
- 하드웨어 인터럽트
- 프로세서 Exception

의해 사용 된단다.


정리하믄 IDT는 GDT나 LDT에 있는 디스크립터가 가리키는 메모리 세그먼트에서 offset 만큼 위치의 함수를 호출하나 보다.

아흐… 겁나 머리 아프다. 뭐 이리 알아야 할게 많아~~~!!!!


흠…위에서 IDT에서 언급한 특권 레벨, 디스크립터의 접근 권한 요거에 대해서 더 살펴 봤더니 0,1,2,3 요렇게 권한등급이 있는데 0은 코널 수준이고 3은 유저(어플리케이션)에서 접근 할 수 있는 없는지를 나타내는 거란다. 보통 0과 3만 쓴다고 한다. 현재 불리우는 놈의 권한 기록은 세그먼트 셀렉터에 있다고 한다. 엥?? CS, DS, ES, FS 에???

세그먼트 셀렉터의 구조다. 보호모드로 바뀌면서 저렇게 구조를 나눠서 사용하나 보다. Index는 디스크립터 테이블에서 인덱스 값 이고 TI  요놈은 GDT(0) 테이블을 참조 할 것인가 LDT(1) 테이블을 참조 할 것인가 구분자이고 RPL 요놈이 접근하는 특권 레벨 을 가지고 있는 놈이란다. 요넘이 3인데 권한이 0인 놈을 접근 하면 CPU는 에러를 뱉어 낸다는군.

자!!~~~ 이제 또 뭘 알아야 하냐???




GDTR, LDTR, IDTR


흠… 힘들다..귀찮고…

보호 모드 진입을 하기 위해선, GDT는 이미 구성되어 있어야 한다고 한다… 메모리에 그냥 만들어 놓으면 되나??? 아니다. GDT를 읽는 레지스터가 있다고 한다. 이름하야 GDTR 이 레지스터에 GDT 테이블을 메모리 위치를 넘겨 주면 된다고 한다. 그럼 그냥 mov GDTR, [메모리 위치] 냐… 것도 아니다. lgdt 라는 어셈 명령어를 써서 넘겨야 한다. 또한 lgdt 명령어에 테이블 메모리 위치가 아니고 GDT의 총크기와 메모리 위치를 넘겨야 한단다.

struct
{
    unsigned short GDT_Size;
    unsigned int GDT_Address;
} GDT_INFO

lgdt GDT_INFO

요런 방식으로 명령을 주면 GDTR 레지스터에 GDT가 들어간다고 한다. 흠… 그래 그리고 ? 또… GDT 구성에 있어서 첫번째 인덱스는 NULL 이여야 한다고 한다. NULL??? 아무값도 없이 0으로 채워주면 된다고 한다. 사용되지 않는다는데 뭘…흠… 왜?? 모르겠다. 그냥 그래 라고 하니 그래야지. 하지만 또 성실하게 검색 질  해봤더니 “초기화 과정에서 사용되지 않은 레지스터를 통해 메모리에 접근하려는 시도를 막기 위함이다.” 라고 하네…뭔 소리인지..흠.


LDT를 LDTR에 입력하려면, 우선 GDT에 LDT에 관한 디스크립터를 만들어야 한다고 한다. 왜??? LDT는 전역이 아니고 프로세스에 대응하는 테이블이기 때문에 GDT와 같은 속성이 아니란다. (뭐… 맥락은….) 그래서 LDT 위치를 GDT에 우선 등록해주고 GDT의 인덱스값을 LDTR에 입력해 주면 지가 알아서 세그먼트 위치, 크기, 속성까지 로딩한다고 한다. (편하네~~~)


mov ax, GDT내의 LDT인덱스값
lldt ax


IDTR에 IDT를 넣는 방법은 GDTR과 유사하다.

struct
{

   unsgined short IDT_SIZE; (256*8-1)
   unsigned int IDT_ADDRESS;
}


256에다가 8(IDT 디스크립터 크기)을 곱하고 빼기 1을 해준단다.
근데 256개의 디스크립터를 모두 생성해 줘야 하는지 모르겠다. 그러니까 256이 아닌 10개만 등록하면 안 되는지 말이다. 흠…뭐 해봐야 알겠지.




A20 GATE


여기까지 세그먼트 셀렉터로 시작해서 디스크립터 테이블, GDTR,LDTR,IDTR까지 꼬리를 물고 배워왔다. 뭐~~ 더 뭐가 필요한지 모르겠지만.. 완전 지친다. 왜 이리 처리해 줘야 하는 게 많은지..

아… 인터넷에서 보호 모드 검색하다 보니 A20 GATE 라는 놈이 등장했다.

앞에서 80286에서 20비트 에서 24비트로 메모리 버스가 늘었다고 했다. 16MB까지…. 헌데 리얼모드에서는 20비트 밖에 못쓴다. 세그먼트:오프셋 이 방식 때문에 말이다. 기존 8086/8088 요넘들은 0xFFFF:000F 까지 메모리를 액세스 할 수 없었다. 왜?? 20비트 넘어가면 이상한 주소가 참조해 버리니 원하는 위치를 벗어나 버리기 때문이다. 암만 0xFFFF:1234 주소로 입력한들 .. 0x1224 주소로 접근한다. 메모리 접근은 20비트니 20비트 이상은 다 없어지는 거지. 근데 80286은 24비트다. 뭔말이냐 하믄  0xFFFF:1234를 주면 0x101224로 접근이 되서 메모리를 읽고 쓸 수 있다는 말이다. 호~~~ 그럼 16M까지 접근 가능하겠네?? 라고 생각했다가 세그먼트:오프셋 주소 지정 방식을 생각해 보니, 웃음만 나왔다. ㅋㅋㅋ  0xFFFF:FFFF = 0x10FFEF 까지만 가능하다. ㅋㅋㅋㅋㅋ 메모리 버스를 24비트로 늘려도 쓸 수 없다 ㅋㅋㅋㅋ 기존 0xFFFFF에서 64kb 정도만 더 쓸 수 있다. ㅋㅋ 아놔 것도 많다면 많은 거지만.. 왜케 웃기지 ㅋㅋㅋㅋ

여튼 0x10FFEF까지 주소의 64kb 메모리라도 더 쓸라면 A20 GATE 요놈을 이용해야 한다. 요놈이 Keyboard 컨트롤러에 달려 있는 요놈을 ON 시켜야 쓸 수 있단다. 왜 키보드 컨트롤러 일까? 라고 의문이 들었지만 오늘 많은 검색질로 인해서 지쳤다….여튼 요놈을 ON 시켜주면 쓸 수 있다고 한다.. 어떻게??? 메모리 버스 21비트에 A20과 AND 연산기와 묶여 있단다. 그래서 A20 GATE에 ON(1)이 되어 있어야지만 21비트에 접근 가능하단다. 왜 굳이 A20 GATE를 달아서 AND 연산 시키는 괴상망측한 짓이 진행되었는지는…..모르겠다. 여튼, 요넘 때문에 보호모드에서 메모리 접근 할 때 문제가 생긴다. 왜??? A20 GATE가 ON이 안되어 있으면 21비트는 항상 0 이기 때문에…. 그래서 보호 모드 넘어 갈 때는 항상 A20 GATE를 켜고 진입해야 한다고 한다.

'프로그래밍 > OS 만들기' 카테고리의 다른 글

OS 만들기 #13 보호모드 진입  (0) 2014.03.27
OS 만들기 #12 - PE 파일 포맷  (0) 2013.09.10
OS 만들기 #10  (0) 2013.08.14
OS 만들기 #9 - 부트로더  (0) 2013.08.14
OS 만들기 #8 - 부트로더  (0) 2013.08.14


헥사 에디터로 부트로더 복사하는게 영.. 수동이라.. 자동으로 가상 파일에 복사하는 프로그램을 만들었다.

첫 섹터에 파티션 정보를 읽어서 해당 FAT을 찾고 거기에 기존 BPB를 건너뛰고 부트코드만 복사하는 코드이다. 생각 같아선 디스크 관리 에서 이미지를 마운트 시켜서 드라이브로 바로 입력하고 싶었으나, Windows 7 에서 볼륨이 있는 부트섹터 접근을 막았다고 하나.. 어쨌듯 하는 방법을 몰라서 그냥 파일을 읽어서 쓰는 방법으로 작성했다.


// 2013. 08. 02
// mangg@manggong.org
// 
// 
// 가상이미지 파일에 부트로더 복사.
// 할일 없어서 이거나 주물럭 주물럭.

#include "stdafx.h"
#include <Windows.h>

#define PARTITION_POS	0x1BE

#pragma pack(push, 1)
typedef struct _PARTITION                                                                          
{                                                                                                  
	BYTE ACTIVE;	// 부팅 가능 플래그 (0x80 : 부팅 가능, 0x00 : 부팅 불가)
	BYTE CHS_BEGIN[3];
	BYTE TYPE;		// 파티션 타입 ( 0x07:NTFS, 0x05:Extended Partition, 0x0B:FAT32, 0x0E:FAT16, 0x0F:Extended Partition, exp INT 13h
					//				0x1B: Hidden FAT32, 0x42:Secure FileSystem, 0x82:Linux Swap partition, 0x83:Linux native file systems)
	BYTE CHS_END[3];
	INT32 LBA_START;
	INT32 LENGTH;
} PARTITION, *PPARTITION;

typedef struct _FAT
{
	BYTE CODE[3];
	CHAR SYSTEMID[8];
	WORD SECTOR_SIZE;
	BYTE SECTOR_CLUSTER;
	WORD RESERVED_SECTOR;
	BYTE FAT_NUM;
	WORD ROOT_DIRECTORY_ENTRY_CNT;
	WORD TOTAL_SECTOR16;
	BYTE MEDIATYPE;
	WORD SECTOR_FAT16;
	WORD SECTOR_TRACK;
	WORD SECTOR_HEAD;
	DWORD HIDDEN_SECTOR;
	DWORD TOTAL_SECTOR32;
	DWORD SECTOR_FAT32;
	WORD EXT_FLAGS;
	WORD VER;
	DWORD ROOT_DIRECTORY_CLUSTER;
	WORD INFO;
	WORD BACKUP_BOOT_SECTOR;
	BYTE RESERVED_ID[12];
	BYTE PHYSICALDISK_TYPE;
	BYTE RESERVED;
	BYTE SIGNATURE;
	DWORD VOLUMEID;
	BYTE VOLUME_LABLE[11];
	BYTE FILESYSTEM_TYPE[8];
} FAT32, *PFAT32;


#pragma pack(pop)

bool LoadBootloader(BYTE *pDiskInfo,TCHAR *BootloaderFile);
bool CopyBootloader(HANDLE hFile, __int64 sector, BYTE *pDiskInfo,TCHAR *BootloaderFile);
bool GetFAT(HANDLE hFile,  __int64 sector, BYTE *pDiskInfo, PFAT32 FAT_INFO);
bool GetActivePartition(HANDLE hFile, BYTE *pDiskInfo, PPARTITION PartitionInfo);
bool DISK_WRITE(HANDLE hFile, __int64 sector, BYTE *pData, int sectorSize);
bool DISK_WRITE_PARTICLE(HANDLE hFile, __int64 sector, DWORD offset, BYTE *pData, int writeSize);
bool DISK_READ(HANDLE hFile, __int64 sector, BYTE *pData, int sectorSize);

void Print_PhysicalList()
{
	TCHAR physical[65536];
	TCHAR logical[65536];

    QueryDosDevice(NULL, physical, sizeof(physical));
	printf("Physical Drive Number : \n");

    for (char *pos = physical; *pos; pos+=strlen(pos)+1) 
	{
        QueryDosDevice(pos, logical, sizeof(logical));

		if( strstr(pos, "Physical") != NULL )
		{
			printf("%s : %s\n", pos, logical);
		}
    }
}

int _tmain(int argc, _TCHAR* argv[])
{
	HANDLE hFile;
	TCHAR szDrive[MAX_PATH];
	DWORD	FAT_SECTOR = 0;
	BYTE	*pDiskInfo;
	PARTITION PartitionInfo;
	FAT32 FAT_INFO;

	if( argc < 3 )
	{
		printf("Usage : bootcopy bootloader VirtualFile\n\n");
		//Print_PhysicalList();
		return -1;
	}

	_stprintf(szDrive, _T("%s"), argv[2]);

	hFile = ::CreateFile(
						szDrive, 
						GENERIC_READ | GENERIC_WRITE, 
						FILE_SHARE_READ | FILE_SHARE_WRITE, 
						NULL, 
						OPEN_EXISTING, 
						0, 
						NULL);

	if( hFile == INVALID_HANDLE_VALUE )
	{
		printf("Don't read drive\n");
		return -1;
	}


	pDiskInfo = (BYTE*)malloc(0x200);
	if(pDiskInfo == NULL )
	{
		CloseHandle(hFile);
		printf("Don't Allocate Memory\n");
		return -1;
	}

	DWORD junk;
	BOOL bResult;


	char bs[255];
	memset(bs,0,255);

	/////////////////////////////////////////
	// READ PARTITION INFO

	if( GetActivePartition(hFile, pDiskInfo, &PartitionInfo) == false )
	{
		CloseHandle(hFile);
		free(pDiskInfo);
		printf("Don't Read Partition Info\n");
		return -1;
	}

	/////////////////////////////////////////
	// READ FAT32 INFO
	if( GetFAT(hFile, PartitionInfo.LBA_START, pDiskInfo, &FAT_INFO) == false )
	{
		CloseHandle(hFile);
		free(pDiskInfo);
		printf("Don't Read FAT Info\n");
		return -1;
	}

	/////////////////////////////////////////
	// COPY BOOTLOADER
	if( CopyBootloader(hFile, PartitionInfo.LBA_START, pDiskInfo, argv[1]) == false )
	{
		CloseHandle(hFile);
		free(pDiskInfo);
		printf("Don't Copy Bootloader\n");
		return -1;
	}

	printf("Copy Success...\n");

	free(pDiskInfo);
	CloseHandle(hFile);

	return 0;
}

bool DISK_READ(HANDLE hFile, __int64 sector, BYTE *pData, int sectorSize)
{
	DWORD read = 0;

	LARGE_INTEGER li;

	li.QuadPart = (0x200 * sector) & ~(0x200-1);

	if (::SetFilePointer(hFile, li.LowPart, &li.HighPart, FILE_BEGIN) == INVALID_SET_FILE_POINTER)
	{
		::GetLastError();
		return false;
	}

	if (!::ReadFile(hFile, pData, sectorSize, &read, NULL))
		return false;

	return true;
}

bool DISK_WRITE(HANDLE hFile, __int64 sector, BYTE *pData, int sectorSize)
{
	DWORD written = 0;

	LARGE_INTEGER li;

	li.QuadPart = (0x200 * sector) & ~(0x200-1);

	if (::SetFilePointer(hFile, li.LowPart, &li.HighPart, FILE_BEGIN) == INVALID_SET_FILE_POINTER)
	{
		::GetLastError();
		return false;
	}

	if (!::WriteFile(hFile, pData, sectorSize, &written, NULL))
		return false;

	return true;
}

bool DISK_WRITE_PARTICLE(HANDLE hFile, __int64 sector, DWORD offset, BYTE *pData, int writeSize)
{
	DWORD written = 0;

	LARGE_INTEGER li;

	li.QuadPart = (0x200 * sector) & ~(0x200-1);
	li.LowPart += offset;

	if (::SetFilePointer(hFile, li.LowPart, &li.HighPart, FILE_BEGIN) == INVALID_SET_FILE_POINTER)
	{
		printf("SetFilePointer error : %d\n",::GetLastError());
		return false;
	}

	if (!::WriteFile(hFile, pData, writeSize, &written, NULL))
	{
		return false;
	}

	return true;
}

bool GetFAT(HANDLE hFile,  __int64 sector, BYTE *pDiskInfo, PFAT32 FAT_INFO)
{
	DWORD read = 0;

	if(DISK_READ(hFile, sector, pDiskInfo, 0x200) == false )
	{
		return false;
	}

	memcpy(FAT_INFO, pDiskInfo, sizeof(FAT32));

	return true;
}

bool GetActivePartition(HANDLE hFile, BYTE *pDiskInfo, PPARTITION PartitionInfo)
{
	PPARTITION PartitionTemp = NULL;

	if( DISK_READ(hFile, 0, pDiskInfo, 0x200) == false )
		return false;

	for(int i = 0; i < 4; i++ )
	{
		PartitionTemp = (PPARTITION) (pDiskInfo + PARTITION_POS + (sizeof(PARTITION) * i));

		if(PartitionTemp->ACTIVE == 0x80 )
		{
			memcpy(PartitionInfo, PartitionTemp, sizeof(PARTITION));
			return true;
		}
	}

	return false;
}

bool CopyBootloader(HANDLE hFile, __int64 sector, BYTE *pDiskInfo,TCHAR *BootloaderFile)
{
	if( LoadBootloader(pDiskInfo, BootloaderFile) == false)
		return false;

	if( DISK_WRITE_PARTICLE(hFile, sector, 0, pDiskInfo, 3) == false )
	{
		printf("ERROR : Copy \"BOOT JMP CODE\" to DISK\n");
		return false;
	}

	pDiskInfo += 0x5A;
	if( DISK_WRITE_PARTICLE(hFile, sector, 0x5A, pDiskInfo, 0x200-0x5A) == false)
	{
		printf("ERROR : Copy \"BOOT CODE\" to DISK\n");
		return false;
	}

	return true;
}

bool LoadBootloader(BYTE *pDiskInfo,TCHAR *BootloaderFile)
{
	HANDLE hBOOTFile;
	DWORD dwReadn;

	hBOOTFile = ::CreateFile(
						BootloaderFile, 
						GENERIC_READ | GENERIC_WRITE, 
						FILE_SHARE_READ | FILE_SHARE_WRITE, 
						NULL, 
						OPEN_EXISTING, 
						0, 
						NULL);

	if( hBOOTFile == INVALID_HANDLE_VALUE )
	{
		printf("Don't open bootloader\n");
		return false;
	}

	if(!::ReadFile(hBOOTFile, pDiskInfo, 0x200, &dwReadn, NULL))
	{
		printf("Don't read bootloader\n");

		CloseHandle(hBOOTFile);
		return false;
	}
	if(dwReadn != 0x200)
	{
		printf("Is not match bootloader size\n");
		CloseHandle(hBOOTFile);
		return false;
	}

	CloseHandle(hBOOTFile);
	return true;
}

개발 환경

Windows 7
Visual Studio 2010

잘되면 내탓, 잘 못되면 조상탓.

 

'프로그래밍 > OS 만들기' 카테고리의 다른 글

OS 만들기 #12 - PE 파일 포맷  (0) 2013.09.10
OS 만들기 #11 - 리얼모드 & 보호모드  (0) 2013.08.14
OS 만들기 #9 - 부트로더  (0) 2013.08.14
OS 만들기 #8 - 부트로더  (0) 2013.08.14
OS 만들기 #7 - FAT32  (1) 2013.08.14

지난 포스트에 올린 부트로더가 동작을 안 한다. 왜 안되는지 모르겠다. 디버깅을 해봐도 뜻대로 동작하지 않았다. 어셈블리어 생각대로 코딩이 안 된다. 이쯤되면 하기 싫어진다…흐……….

여튼 시작은 했으니, 부트로더 만이라도 빨리 끝내야 겠다는 성급함이 기초 공부를 게을리 하게 된것 같다. 원인이 무엇인가 부터 찾아 봤다.

우선, 의심가는 부분이 헤드,트랙 계산 부분이다.


	; 헤드, 트랙, 섹터로 재 계산해서 저장하자.
	; 트랙 = 총섹터 / (헤드 갯수 * 트랙당 섹터수)
	; 헤드 = (총섹터/트랙 당 섹터수) % 헤드 갯수
	; 섹터 = (총섹터 % 트랙 당 섹터) + 1
	; EAX 는 총섹터 값이 있다.
CONVERT_CHS:
	xor dx, dx	; dx를 0으로 초기화 하자.
	mov cx, [BPB_SECTOR_PER_TRACK]
	div cx	; AX / CX = AX , AX % CX = DX

	inc dl	; 나머지 + 1 = 섹터다.
	mov [SECTOR], dl

	xor dx, dx	; dx를 0으로 초기화 하자. ax는 총섹터/트랙 당 섹터수 값이 있다.
	mov cx, [BPB_HEADS]
	div cx	; (총섹터/트랙 당 섹터수) / 헤드수 = 트랙, (총섹터/트랙 당 섹터수) % 헤드수 = 헤드

	mov [HEAD], dl
	mov [TRACK], al
	ret


여기저기 찾아봐도 계산에는 문제가 없다….


BPB_SECTOR_PER_TRACK이 잘못된 것일까? BPB_HEADS가 잘못된 것일까?? 아…..어려움과 디버깅을 할 수 없다는 답답함이 밀려온다…

여기 저기 검색해 본다..LBA 모드???? 기존 Cylinder, Head, Sector 파일 접근 방식을 그냥 섹터 번호로만 접근해서 읽을 수 있는 방식이란다. 오!!!!! 이제까지 CHS 모드로 접근 하다 보니 CONVERT_CHS함수 까지 만들어서 변환 작업을 했었는데 이 부분이 필요 없게 된다. 코드 량도 확실히 줄어 들것 같다. 한번 파일 접근을 CHS 모드에서 LBA 모드로 변경해 봐야 겠다.




CHS 모드 LBA 모드


CHS 모드는 Cylinder, Head, Sector를 직접 명기해서 디스크 섹터 위치를 접근 하는 방식이란다. 초기에는 이 방식으로 접근 했었는데 점점 디스크 용량이 증가함에 따라 표현 할 수 있는 용량이 한계에 다다르게 되었단다. (컴퓨터 하드웨어 시장이 용량, 속도 부분에서 초기 설계치 보다 급속도로 늘어나는거지.. 자고 일어나면 달라지는 세상이니… 테라바이트가 예전에는 꿈의 용량이었는데 이젠 현실이고.. 페타바이트도 뭐 꿈의 용량이 아니지..근데 존재하나?) 여튼 꼼수(ECHS : Extended CHS)로 버티다. GG 치고… LBA 모드가 나오게 되었단다.  LBA모드는 디스크를 0섹터부터 끝까지 일련된 숫자를 부여해서 접근하면 된다고 한다.  근데 CHS 모드가 나온뒤에 LBA가 나온게 아니고 CHS 모드와 LBA 모드는 초기 표준에 설계되어 있다가 CHS가 용량 한계에 부딪치자 LBA로 선회 했다고 한다. 또한 LBA도 28비트로 사용되었는데 128G 밖에 표현 못한다. 또 용량의 한계가 생겼고 28비트를 48비트로 확장 시켜서 이젠 144PB 까지 가능하다고 한다.


즉,  직관적인 LBA가 편하다는 거네… LBA 모드로 변경해야 겠다. 소스 코드도 줄고.. 그럼 어떻게 사용해야 하나??


LBA 모드로 데이터를 읽으려면 CHS 와 마찬가지로 int 13 인터럽트를 이용하면 된다고 한다. DAP(Disk Access Packet)이라는 16바이트의 구조체에 읽을 위치, 읽어서 저장할 메모리 위치, 읽을 섹터 수 를 설정해 주면 읽는단다.


종류

크기

설명

DAP 크기 1 Byte 구조체 크기 총 16 (0x10) 으로 설정
예약 1 Byte 사용 안한다고 한다. 그냥 0
읽을 섹터 수 2 Byte 읽어야 할 섹터 수
저장할 메모리 4 Byte 세그먼트:오프셋 으로 읽은 데이터를 저장 할 메모리 위치
읽을 위치 8 Byte 읽을 시작 섹터 번호(0 base index)


기존 CONVERT_CHS함수가 필요 없어져서 512바이트 제한에서 조금 해방되나 싶었는데 위 16바이트 구조체 변수 때문에 그닥 해방되지 않는다. 그래서 검색 좀 해봤더니 호~~ 그냥 임의의 사용하지 않는 메모리에다가 값을 설정하고 사용해 버리네..


READ_DISK:
	pusha				; 모든 레지스터를 스택에 넣는다.
DISK_RESET:
	; Disk Address Packet (DAP)
	xor ax,ax			;INT 13h AH=00h: Reset Disk Drive
	mov dl,BYTE 0x80		;DL = Drive Number
	int 0x13
	jc DISK_RESET
	mov	al, 0x10 ; 크기
	mov	[0x500], al

	mov al, [READ_SIZE]	; 읽을 섹터 수
	mov	[0x502], ax
	mov ax, [READ_MEMORY] ; 데이터가 들어갈 주소
	mov [0x504], eax ; Segment:offset
	mov eax, [READ_SECTOR] ; 접근 할 LBA 번호
	mov	[0x508], eax

	mov ax, 0x500 ; DAP의 Segment:offset
	mov	si, ax
	mov	ax, 0
	mov ds, ax
	mov ah, 0x42 ; LBA 읽기 명령
	mov dl, [DRIVE]

	int 0x13

         popa
	ret


0x500 위치에 DAP를 구성해서 읽게 했다.

그러면 총 소스 코드는


org 0x7C00
bits 16

BOOTLOADER_ENTRY:
	;; start로 이동한다. (BPB의 영역의 3바이트는 점프 명령 코드로 이용한다. )
	jmp BOOTLOADER_MAIN
	nop ; 코드에서 2바이트 밖에 안되서 nop 1바이트 추가.

;; FAT32 파일시스템 구조
BPB_OEM: db "EOS Boot"				; 8 바이트 OEM 이름..
BPB_BYTE_PER_SECTOR:	dw 512		; 섹터당 바이트 크기.
BPB_SECTOR_PER_CLUSTER: db 0x02		; 클러스터당 섹터 갯수
BPB_RESERVED_SECTOR:	dw 0x186E   ;  예약 섹터 갯수
BPB_FAT_NUM:			db 0x02		; FAT 갯수 (FAT1, FAT2 의 카피본을 두므로 보통 2개)
BPB_ROOT_ENTRY_NUMBER:	dw 0x0000	; 루트 디렉토리에 최대 디렉토리 포함할 수 있는 갯수
BPB_FAT16_SECTORS:		dw 0x0000	; FAT16일 때 총 섹터 갯수
BPB_MEDIA_TYPE:			db 0xF8		; 장치 타입 (0xF8 는 하드디스크)
BPB_FAT16_SIZE:			dw 0x0000	; FAT16일때 FAT테이블 크기
BPB_SECTOR_PER_TRACK:	dw 0x003F	; 트랙당 섹터 갯수
BPB_HEADS:				dw 0x00FF 	; 헤드 갯수
BPB_HIDDEN_SECTOR:		dd 0x00000080	; 숨겨진 섹터 갯수
BPB_FAT32_SECTORS:		dd 0x0003E800	; FAT32 파일시스템일 때 총 섹터 갯수
BPB_FAT32_SIZE:			dd 0x000003C9	; FAT32일때 FAT테이블 크기
BPB_EXTENSION_FLAGS:	dw 0x0000		; 확장 플래그 ( 0-3 : 활성화 FAT )
BPB_FILESYSTEM_VER:		dw 0x0000		; FAT32의 버젼
BPB_ROOT_ENTRY_CLUSTER: dd 0x00000002	; 데이터 시작 클러스터 위치
BPB_FILESYSTEM_INFO:	dw 0x0001		; 파일시스템 정보 위치
BPB_BACKUP_BOOT_SECTOR: dw 0x0006		; 백업 부트 섹터 위치
BPB_RESERVED:							; 예약된 정보 
						dd 0x00
						dd 0x00
						dd 0x00
BS_DRIVE:							; 바이오스콜(0x13) 드라이브 정보
						db 0x80
BS_RESERVED1:						; 예약
						db 0x00
BS_BOOT_SIGNATURE:					; 부트 서명 (0x29)
						db 0x29		;
BS_VOLUME_ID:						; 볼륨 시리얼 번호
						dd 0xC1C286C
BS_VOLUME_LABEL:					; 볼륨 레이블명
						dd 0x4E4F204E
						dd 0x414D4520
						dw 0x2020
						db 0x20
BS_FILESYSTEM_TYPE:					; 파일 시스템 이름
						dd 0x46415433
						dd 0x32202020

BOOTLOADER_MAIN:
	cli
	;; CS, DS, ES, & SS을 초기화 하자.
	xor eax, eax
	mov ds, ax
	mov ss, ax
	mov es, ax

	mov sp, 0x8000  ; 스택포인터를 잡자.
	mov bp, sp		; bp도 0x8000으로 잡자.
	sti

	;mov [DRIVE], dl	; 현재 드라이브를 저장하자.

	; 루트 디렉토리 엔트리 위치를 구하자.
	; 루트 디렉토리 엔트리 = (FAT 갯수 * FAT 테이블크기) + 예약 섹터 + 히든 섹터
	mov al, [BPB_FAT_NUM]	
	mov ebx, [BPB_FAT32_SIZE]
	mul ebx		; AL * EBX = EAX
	xor ebx, ebx ; EBX를 0으로 초기화 하자.
	mov bx, [BPB_RESERVED_SECTOR] ; 예약 섹터를 bx 저장.
	add eax, ebx	; EAX = EAX + EBX
	mov ebx, [BPB_HIDDEN_SECTOR] ; 히든 섹터를 ebx로 저장.
	add eax, ebx	; EAX = EAX + EBX
	mov [ROOT_ENTRY], eax

	; FAT1 위치를 찾자.
	; FAT1 = 예약 섹터 + 히든 섹터
	xor eax, eax	; eax는 0으로 초기화 한다.
	mov ax, [BPB_RESERVED_SECTOR] ; 예약 섹터를 ax 저장.
	add eax, ebx	; ebx 는 이미 히든 섹터가 저장되어 있다.
	mov [FAT1], eax

	; 클러스터를 바이트로 변환하자.
	; 클러스터 총 바이트 = (섹터당 바이트 * 클러스터당 섹터 갯수)
	xor ebx, ebx
	mov ax, [BPB_BYTE_PER_SECTOR]
	mov bl, [BPB_SECTOR_PER_CLUSTER]
	mul bx	; EAX = AX * BX  총 바이트를 구했다.
	mov [CLUSTER_BYTES], eax

	mov ax, 0x8000	; OS_LDR 저장될 위치
	mov [LDR_MEMORY], ax
		
	; 현재 위치 클러스터를 저장하자.
	mov eax, [BPB_ROOT_ENTRY_CLUSTER]
	mov [CURRENT_CLUSTER], eax

	; 0x9000 에 임시로 루트 디렉토리 엔트리를 읽어서 저장해 놓자.
	mov ax, 0x9000	; 임시
	mov [READ_MEMORY], ax

	mov al, [BPB_SECTOR_PER_CLUSTER]
	mov [READ_SIZE], al

FILE_LIST:
	mov ebx, [ROOT_ENTRY]	; 루트 디렉토리 섹터 위치.
	mov eax, [CURRENT_CLUSTER]
	sub eax, 2
	add eax, ebx

	mov [READ_SECTOR], eax
	call READ_DISK	; 데이터를 읽는다.

FILE_FIND:
	; 파일이름을 찾자. 
	mov ax, 0x9000	; 0x9000에 루트 디렉토리 엔트리 데이터 존재.

FIND_LOOP:
	add ax, 0x20		; 첫 데이터는 C:\ 데이터므로 넘어간다.

	mov ebx, [CLUSTER_BYTES]
	add ebx, 0x9000
	cmp ax, bx
	je NO_FIND

	; 파일 이름을 비교한다.
	mov si, ax
	mov di, OS_LDR_FILENAME
	mov cx, 11
	repe cmpsb

	jnz FIND_LOOP


	; 파일을 찾았다.!!! ^^

	; 데이터 클러스터 위치를 구하자.
	mov ax, [si+9]	; 클러스터 상위 2바이트
	push ax
	mov ax, [si+15]	; 클러스터 하위 2바이트
	push ax
	pop eax
	mov [CURRENT_CLUSTER], eax

LOOP_DATA_READ:

	call DATA_READ	; 데이터 클러스터에서 데이터 읽기
	call FAT_SEARCH	; FAT 테이블에서 다음 클러스터를 찾는다.
	cmp al, 0x01	; al에 다음 클러스터가 있으면 0x00, 없으면 0x01 
	je RUN_LDR		; 다음 클러스터가 없으면 OS_LDR 실행하러 가자.
	jmp LOOP_DATA_READ	; 다음 데이터 클러스터 읽으로 가자.

RUN_LDR:
	jmp 0x8000		; 0x8000(OS_LDR.SYS) 실행하자.

	; 루트 디렉토리 엔트리에서 OS_LDR.SYS를 못 찾으면
	; 루트 디렉토리 엔트리의 다음 클러스터를 찾아서
	; 파일 목록을 비교 하러간다.
NO_FIND:
	call FAT_SEARCH	; FAT 테이블에서 다음 클러스터를 찾자.
	cmp al, 0x00	; 다음 클러스터를 찾으면 0x00 
	je FILE_FIND	; 다시 파일이름 찾으로 가자.

	jmp $			; 다음 클러스터가 없으면 무한루프.

	; 데이터 클러스터에서 데이터를 읽어서
	; LDR_MEMORY에 로딩하자.
DATA_READ:
	mov ax, [LDR_MEMORY]	
	mov [READ_MEMORY], ax	; READ_MEMORY에 LDR_MEMORY 복사하자. (세그먼트임을 기억하자)
	mov al, [BPB_SECTOR_PER_CLUSTER]
	mov [READ_SIZE], al	; 클러스터(섹터 2) 만큼 읽자.
	mov ebx, [ROOT_ENTRY]	; 루트 디렉토리 섹터 위치.
	mov eax, [CURRENT_CLUSTER] ; 현재 클러스터.
	sub eax, 2		; 클러스터가 2부터 시작한다고 하니 2를 뺀다.
	mov cl, [BPB_SECTOR_PER_CLUSTER]
	mul cl
	add eax, ebx	; EAX = EAX+EBX. EAX는 루트디렉토리부터 현재 클러스터(-2) 더한값.
	mov [READ_SECTOR], eax

	call READ_DISK	; 데이터를 읽는다.

	mov ax, [LDR_MEMORY]	; 데이터를 읽었으니까 데이터 주소를
	mov ebx, [CLUSTER_BYTES]	; 읽은 만큼 증가시켜준다.(클러스터의 바이트수)
	add ax, bx	
	mov [LDR_MEMORY], ax	; 데이터 읽을만큼 LDR_MEMORY를 증가.

	ret

	; FAT 테이블에서 다음 클러스터를 찾자.
FAT_SEARCH:
	; FAT 리스트
	; 0x9000 에 임시로 FAT테이블을 읽어서 저장해 놓자.
	mov ax, 0x9000	; ES 세그먼트
	mov [READ_MEMORY], ax

	; FAT 테이블의 클러스터는 4바이트 이루어져 있으므로
	; 512 / 4 = 128 . 한 섹터당 128개의 클러스터로 이루어져 있다.
	; 현재 클러스터의 FAT 테이블에서 위치를 찾아보자.
	; 현재클러스터 / 128 은 FAT에서 클러스터 위치.
	mov al, 1
	mov [READ_SIZE], al	; FAT 테이블은 섹터 하나만 읽자.
	mov eax, [CURRENT_CLUSTER]
	mov bx, [BPB_BYTE_PER_SECTOR]
	shr bx, 2	; 4로 나누자.
	xor edx, edx
	div ebx	; 128로 AX를 나누자.
	push edx	; AX를 128로 나눈 나머지는 DX로.
	add eax, [FAT1] ; 나눈 몫에 FAT테이블 위치를 더한다.
	mov [READ_SECTOR], eax

	; FAT 테이블을 읽자.
	call READ_DISK	; 데이터를 읽는다.

	pop edx	; 나눠서 나머지 스택에서 빼내고.
	mov esi, 0x9000	;
	sal edx, 2	; 클러스터 X 4 = 클러스터 메모리 위치.
	add esi, edx	; 0x9000 + 클러스터 메모리 위치.
	mov eax, [esi]	; eax에 현재 클러스터의 다음 클러스터값을 읽자.

	cmp eax, 0x0FFFFFFF	; 끝이라면
	je FAT_END			; al에 0x01 실패!
	
	mov [CURRENT_CLUSTER], eax	; 다음 클러스터를 저장.
	mov al, 0			; al에 0x00 성공!
	ret

FAT_END:
	mov al, 1
	ret

READ_DISK:
	;pusha				; 모든 레지스터를 스택에 넣는다.
DISK_RESET:
	; Disk Address Packet (DAP)
	xor ax,ax								;INT 13h AH=00h: Reset Disk Drive
	mov dl,BYTE 0x80				;DL = Drive Number
	int 0x13
	jc DISK_RESET
	mov	al, 0x10 ; 크기
	mov	[0x500], al

	mov al, [READ_SIZE]	; 읽을 섹터 수
	mov	[0x502], ax
	mov ax, [READ_MEMORY] ; 데이터가 들어갈 주소
	mov [0x504], eax ; Segment:offset
	mov eax, [READ_SECTOR] ; 접근 할 LBA 번호
	mov	[0x508], eax

	mov ax, 0x500 ; DAP의 Segment:offset
	mov	si, ax
	mov	ax, 0
	mov ds, ax
	mov ah, 0x42 ; LBA 읽기 명령
	mov dl, 0x80

	int 0x13
	;popa
	ret

PRINT:
	pusha				; 모든 레지스터를 스택에 넣는다.
PRINT_LOOP:
	mov al, [si]		; al에 글자 하나 저장한다.
	inc si				; si 주소를 증가한다.
	or al, al			; or 연산. 
	jz PRINT_END		; 문자열 끝이 or 연산이 0 이라면. 종료
	mov ah,0x0E			; ah = 0xE
	int 0x10			; 인터럽트 0x10h
	jmp PRINT_LOOP		; 다음 문자 출력 루프	

PRINT_END:
	popa				;모든 레지스터 스택에서 뺀다.
	ret					;호출 한곳으로 리턴.

; 변수를 선언하자.
DRIVE		equ 0x0550
ROOT_ENTRY	equ 0x0551
FAT1		equ 0x0555
CLUSTER_BYTES	equ 0x0559
CURRENT_CLUSTER	equ 0x055D
READ_MEMORY		equ 0x0561
READ_SIZE		equ 0x0563
LDR_MEMORY		equ 0x0564
READ_SECTOR		equ 0x0566

OS_LDR_FILENAME db "OS_LDR  SYS",0

	times 510-($-$$) db 0x00
	dw	0xAA55


휴~ 512 바이트에 맞추려고 아주 삽질좀 했다. 동작???

동작도 잘된다!!!


LOAD MY KERNEL


스트레스 만땅 받았는데 동작 되니 후련하다. CHS 모드에서 왜 동작 안되었는지는 모르겠다.

BPB의 트랙, 헤드 정보가 잘못 된 건지… 여튼 원인은 밝혀 내지 못하고 LBA로 처리해서 되긴하지만 좀 뒤 안 닦은듯한 느낌이다.

성공은 했으나, 기쁘지 않는 기분….



이제 보호모드? 로 진입하고 실 커널 호출 하는 부분을 진행해야 한다.. 막막하다…

 

'프로그래밍 > OS 만들기' 카테고리의 다른 글

OS 만들기 #11 - 리얼모드 & 보호모드  (0) 2013.08.14
OS 만들기 #10  (0) 2013.08.14
OS 만들기 #8 - 부트로더  (0) 2013.08.14
OS 만들기 #7 - FAT32  (1) 2013.08.14
OS 만들기 #6 - MBR  (0) 2013.08.14

자!! FAT32 파일 시스템 분석해서 파일 찾아서 읽어 오는 것까지 다 했다.!! 이제 부트로더에서 파일 찾아서 메모리에 로딩 시키는 일만 남았다. 참 험난한 길이었다. 블로그에 글로 적는 것도 험난했고, 공부하는 것도 험난했다. 뭐 이제 코딩만 남았으니~~

부트로더는 또 어떻게 만드냐!~~~ 아~ 험난하다!!

흠… OS 하나 만들기 정말 힘들다.

우선, 부트로더는 NASM 으로 컴파일 하고 나머지 커널은 Visual Studio C++ 2010에서 컴파일 할 생각이다. 부트로더에서 바로 KERNEL.SYS 파일을 읽어 0x10000에 로딩하고 실행시킬 생각이다.

하지만, 안 된단다.. Visual studio 2010에서 커널 작성 컴파일 방법을 검색 하던 중 부트로더 => KERNEL.SYS (Visual Studio C++)로 실행 시킬 수 없다고 한다!!!!!!!!!


왜!!!!!!!!!! 왜 왜! ??? 왜 안되냐고!~~~~~~~~~~~~~~~~~~


OS 개발 안 해!!!!

ㅠㅠㅠㅠㅠㅠㅠㅠㅠㅠㅠㅠㅠ

에고고고고..


실은 부트로더 에서 KERNEL.SYS를 호출 해서 실행 시킬 수는 있단다. 다만 리얼 모드 에서 보호 모드로 전환 하고 실행 해야 한단다. 리얼 모드는 뭐고 보호 모드가 뭐길래? 안 된다는 것이냐??? 뭐 쏼라 쏼라 영어를 보니 16bit , 32bit가 언급된다. 아마 리얼 모드는 16비트이고 보호 모드는 32비트 인 모양이다. Visual Studio C++ 은 컴파일러가 32비트만 컴파일 된다고 한다. 16비트 컴파일 하려면 아~~~주 낮은 고대 유물과 비슷한 버전의 Visual Studio C++를 사용 하라고 한다.

아놔!~~~

OS만들려다 사람 잡겄다!!!

에고.. 보호모드 로 전환하고 KERNEL.SYS 호출하지 모… 근데 보호모드 예제 코드들을 보니..라인수가 장난이 아니다. 부트로더 512byte로는 어림도 없겠다. 아~~~~~ 미치겠다. VC++에서 인라인 어셈으로 처리해서 KERNEL.SYS 엔트리 포인터 위치에 보호모드 코드 작성 후 실제 커널 코드로 들어가는 부분 방법으로 작성해야 겠다.

아~~ 이 방법도 쉽지 않다. 쉽지 않아. 어렵다!!! 어렵다!!! 모르고 시작 할땐 의욕이 넘쳤는데 이젠 점점 하기가 싫어진다.

그냥 세 분류로 작성 하련다… 생각대로 하기에는 지친다..어렵고..

..

부트로더, 커널로더, 커널  이렇게 세 분류로 계획했다.


메모리 영역

구분

파일

역활

0x7C00

부트로더

BOOTLOADER

- 커널로더를 로드 하고 실행한다.

0x8000

커널로더

OS_LDR.SYS

- 커널 로드한다.
- 보호모드로 전환한다.
- 커널을 실행한다.

0x10000

커널

BARAM.SYS - 커널 실제 동작


꺼림직한 구조지만, 그냥 이렇게 타협?을 봤다. 커널로더에서 공부 할게 많지만 우선은 부트로더가 제일 문제다. ㅠㅠ 아직까지 부트로더에서 헤매고 있다니 ㅠㅠ




- FAT32 부트로더


음…기존 코드에서 BPB 영역(FAT32 정보) 부분만 더 붙여 주고 OS_LDR.SYS 파일 찾아서 로드하고 실행 하는 코드를 만들어야 한다. Baram 이미지 파일내의 0x10000 에서 각 값을 구해서 직접 입력했다.


org 0x7C00
bits 16

BOOTLOADER_ENTRY:
	;; start로 이동한다. (BPB의 영역의 3바이트는 점프 명령 코드로 이용한다. )
	jmp BOOTLOADER_MAIN
	nop ; 코드에서 2바이트 밖에 안되서 nop 1바이트 추가.

;; FAT32 파일시스템 구조
BPB_OEM: db "EOS Boot"				; 8 바이트 OEM 이름..
BPB_BYTE_PER_SECTOR:	dw 512		; 2바이트 섹터당 바이트 크기.
BPB_SECTOR_PER_CLUSTER: db 0x02		; 클러스터당 섹터 갯수
BPB_RESERVED_SECTOR:	dw 0x186E   ;  예약 섹터 갯수
BPB_FAT_NUM:			db 0x02		; FAT 갯수 (FAT1, FAT2 의 카피본을 두므로 보통 2개)
BPB_ROOT_ENTRY_NUMBER:	dw 0x0000	; 루트 디렉토리에 최대 디렉토리 포함할 수 있는 갯수
BPB_FAT16_SECTORS:		dw 0x0000	; FAT16일 때 총 섹터 갯수
BPB_MEDIA_TYPE:			db 0xF8		; 장치 타입 (0xF8 는 하드디스크)
BPB_FAT16_SIZE:			dw 0x0000	; FAT16일때 FAT테이블 크기
BPB_SECTOR_PER_TRACK:	dw 0x003F	; 트랙당 섹터 갯수
BPB_HEADS:				dw 0x00FF 	; 헤드 갯수
BPB_HIDDEN_SECTOR:		dd 0x00000080	; 숨겨진 섹터 갯수
BPB_FAT32_SECTORS:		dd 0x0003E800	; FAT32 파일시스템일 때 총 섹터 갯수
BPB_FAT16_SIZE:			dd 0x000003C9	; FAT32일때 FAT테이블 크기
BPB_EXTENSION_FLAGS:	dw 0x0000		; 확장 플래그 ( 0-3 : 활성화 FAT )
BPB_FILESYSTEM_VER:		dw 0x0000		; FAT32의 버젼
BPB_ROOT_ENTRY_CLUSTER: dd 0x00000002	; 데이터 시작 클러스터 위치
BPB_FILESYSTEM_INFO:	dw 0x0001		; 파일시스템 정보 위치
BPB_BACKUP_BOOT_SECTOR: dw 0x0006		; 백업 부트 섹터 위치
BPB_RESERVED:							; 예약된 정보 
						dd 0x00
						dd 0x00
						dd 0x00
BS_DRIVE:							; 바이오스콜(0x13) 드라이브 정보
						db 0x80
BS_RESERVED1:						; 예약
						db 0x00
BS_BOOT_SIGNATURE:					; 부트 서명 (0x29)
						db 0x29		;
BS_VOLUME_ID:						; 볼륨 시리얼 번호
						dd 0xC1C286C
BS_VOLUME_LABEL:					; 볼륨 레이블명
						dd 0x4E4F204E
						dd 0x414D4520
						dw 0x2020
						db 0x20
BS_FILESYSTEM_TYPE:					; 파일 시스템 이름
						dd 0x46415433
						dd 0x32202020

BOOTLOADER_MAIN:
	cli
	;; CS, DS, ES, & SS을 초기화 하자.
	xor eax, eax
	mov ds, ax
	mov ss, ax
	mov es, ax


제길… 탭을 넣어서 보기 좋게 정리 했더니 여기에 붙여 넣기 하니 저리 되네.. 아 모르겠다.. 그냥 넘어가자.

스택 위치를 잡아야 하는데 0x8000에 커널 로더 OS_LDR.SYS를 로딩한다. 그러니까 0x8000으로 스택 주소를 잡는다. 뭐 스택은 아래로 감소하면서 포인터가 위치하니까 문제는 없을 것 같다. 그리고 부트로드 드라이버도 변수 하나 생성해서 저장해 주자!!


mov sp, 0x8000     ; 스택을 잡자
mov bp, sp           ; bp 도 0x8000으로 잡자.
mov [DRIVE], dl    ; 현재 드라이브 저장하자.


음…이제 FAT32 접근해야 하는데…..


1. 루트 디렉토리 엔트리 위치를 구하자.
2. FAT 테이블 위치를 구하자.
3. 클러스터당 몇 바이트 인지 구하자.
4. 현재 클러스터 위치를 저장하자.
5. 루트 디렉토리 엔트리 가서 파일명을 읽어서 OS_LDR.SYS를 찾는다.
6. OS_LDR.SYS의 데이터 클러스터로 이동해서 읽는다.
7. FAT 테이블 위치로 가서 OS_LDR.SYS 데이터가 더 있는지 확인한다.
8. 6,7번을 반복한다.
9. OS_LDR.SYS를 실행한다. (이동)


위와 같이 한번 설계해 봤다. 이 구조로 한번 코딩 해 봐야지~


	; 루트 디렉토리 엔트리 위치를 구하자.
	; 루트 디렉토리 엔트리 = (FAT 갯수 * FAT 테이블크기) + 예약 섹터 + 히든 섹터
	mov al, [BPB_FAT_NUM]	
	mov ebx, [BPB_FAT32_SIZE]
	mul ebx		; AL * EBX = EAX
	xor ebx, ebx ; EBX를 0으로 초기화 하자.
	mov bx, [BPB_RESERVED_SECTOR] ; 예약 섹터를 bx 저장.
	add eax, ebx	; EAX = EAX + EBX
	mov ebx, [BPB_HIDDEN_SECTOR] ; 히든 섹터를 ebx로 저장.
	add eax, ebx	; EAX = EAX + EBX
	mov [ROOT_ENTRY], eax

	; FAT1 위치를 찾자.
	; FAT1 = 예약 섹터 + 히든 섹터
	xor eax, eax	; eax는 0으로 초기화 한다.
	mov ax, [BPB_RESERVED_SECTOR] ; 예약 섹터를 ax 저장.
	add eax, ebx	; ebx 는 이미 히든 섹터가 저장되어 있다.
	mov [FAT1], eax

	; 클러스터를 바이트로 변환하자.
	; 클러스터 총 바이트 = (섹터당 바이트 * 클러스터당 섹터 갯수)
	xor ebx, ebx
	mov ax, [BPB_BYTE_PER_SECTOR]
	mov bl, [BPB_SECTOR_PER_CLUSTER]
	mul bx	; EAX = AX * BX  총 바이트를 구했다.
	mov [CLUSTER_BYTES], eax
	
	; 현재 위치 클러스터를 저장하자.
	mov eax, [BPB_ROOT_ENTRY_CLUSTER]
	mov [CURRENT_CLUSTER], eax

; 변수를 선언하자.
DRIVE		db 0x00
ROOT_ENTRY	dd 0x00
FAT1		dd 0x00
CLUSTER_BYTES	dd 0x00
CURRENT_CLUSTER dd 0x00


1,2,3,4번을 구현했다. 여기까지는 순조롭다.

이제 루트 디렉토리 엔트리 위치를 로딩해서 OS_LDR.SYS를 찾아야 한다. 파일 로딩하는 함수를 만들어야 하는데~~


READ_SECTOR:
	pusha				; 모든 레지스터를 스택에 넣는다.
	mov ah, 0x02		; 디스크 읽기 모드
	mov al, 5			; 1 섹터만 읽는다.
	mov ch, 0			; 트랙은 0번 트랙
	mov cl, 2			; 읽을 섹터는 2번째 섹터
	mov dh, 0			; 헤드는 0번 헤드
	mov dl, [DRIVE_NUM] ; 읽을 드라이브 번호
	mov bx, 0x1000		; 0x9000 메모리에 커널 이미지 올린다.
	mov es, bx
	mov bx, 0x0000
	int 0x13			; 읽어라!

	popa
	ret	


루트 디렉토리 엔트리 위치는 섹터 번호로 기록되어 있다. 이걸 트랙 하고 헤드,섹터 이렇게 다시 재 계산 해야 한다.

트랙, 헤드를 구하는 식은 검색해 보니 이렇게 한다고 한다.


트랙 = 총섹터 / (헤드 갯수 * 트랙당 섹터수)
헤드 = (총섹터/트랙 당 섹터수) % 헤드 갯수
섹터 = (총섹터 % 트랙 당 섹터) + 1


식을 보면서 생각해 보니 대충 그림이 그려진다. 그렇다고 이걸 어셈으로 바꾸긴 힘들었다. 이해와 구현의 괴리감…인터넷에 있는 걸로 만들었다.^^


	; 헤드, 트랙, 섹터로 재 계산해서 저장하자.
	; 트랙 = 총섹터 / (헤드 갯수 * 트랙당 섹터수)
	; 헤드 = (총섹터/트랙 당 섹터수) % 헤드 갯수
	; 섹터 = (총섹터 % 트랙 당 섹터) + 1
	; EAX 는 총섹터 값이 있다.
CONVERT_CHS:
	xor dx, dx	; dx를 0으로 초기화 하자.
	mov cx, [BPB_SECTOR_PER_TRACK]
	div cx	; AX / CX = AX , AX % CX = DX

	inc dl	; 나머지 + 1 = 섹터다.
	mov [SECTOR], dl

	xor dx, dx	; dx를 0으로 초기화 하자. ax는 총섹터/트랙 당 섹터수 값이 있다.
	mov cx, [BPB_HEADS]
	div cx	; (총섹터/트랙 당 섹터수) / 헤드수 = 트랙, (총섹터/트랙 당 섹터수) % 헤드수 = 헤드

	mov [HEAD], dl
	mov [TRACK], al
	ret


위와 같이 만들었다. 이제 섹터 읽는 부분을 구현해야 겠다~


READ_SECTOR:
	pusha				; 모든 레지스터를 스택에 넣는다.
	mov ah, 0x02		; 디스크 읽기 모드
	mov al, [READ_SIZE]	; 읽을 섹터
	mov ch, [TRACK]		; 트랙
	mov cl, [SECTOR]	; 섹터
	mov dh, [HEAD]		; 헤드
	mov dl, [DRIVE_NUM] ; 읽을 드라이브 번호
	mov bx, [READ_MEMORY]	; 읽는 데이터 저장될 메모리
	mov es, bx
	mov bx, 0x0000
	int 0x13			; 읽어라!

	popa
	ret	


아주 쉽게 구현되었다. ㅎㅎ

이제 5번을 구현해 봐야지!~


FILE_FIND:
	; 파일이름을 찾자. 
	mov ax, [0x9000]	; 0x9000에 루트 디렉토리 엔트리 데이터 존재.

FIND_LOOP:
	add ax, 0x20		; 첫 데이터는 C:\ 데이터므로 넘어간다.

	// 파일 이름을 비교한다.
	mov si, ax	
	mov di, OS_LDR_FILENAME
	mov cx, 11
	repe cmpsb

	jnz FIND_LOOP

	; 파일을 찾았다.!!! ^^

	; 데이터 클러스터 위치를 구하자.
	mov ax, [si+9]	; 클러스터 상위 2바이트
	push ax
	mov ax, [si+15]	; 클러스터 하위 2바이트
	push ax
	pop eax
	mov [CURRENT_CLUSTER], eax


어셈 문법 찾아보면서 하려니 너무 진도가 더디다. 좀 쉬어야 겠다… 머리 쥐나겠다.

….

;; creator : cyj (mangg@manggong.org)
;; date : 2012. 4. 17
;; desc : BPB bootloader on FAT32
;;        1. FAT32를 분석한다.
;;        2. OS_LDR.sys파일을 FAT32 파일 시스템에서 찾아서 0x8000 번지로 로드한다.
;;        3. OS_LDR.sys데이터가 있는 0x8000으로 이동한다.

org 0x7C00
bits 16

BOOTLOADER_ENTRY:
	;; start로 이동한다. (BPB의 영역의 3바이트는 점프 명령 코드로 이용한다. )
	jmp BOOTLOADER_MAIN
	nop ; 코드에서 2바이트 밖에 안되서 nop 1바이트 추가.

;; FAT32 파일시스템 구조
BPB_OEM: db "EOS Boot"				; 8 바이트 OEM 이름..
BPB_BYTE_PER_SECTOR:	dw 512		; 섹터당 바이트 크기.
BPB_SECTOR_PER_CLUSTER: db 0x02		; 클러스터당 섹터 갯수
BPB_RESERVED_SECTOR:	dw 0x186E   ;  예약 섹터 갯수
BPB_FAT_NUM:			db 0x02		; FAT 갯수 (FAT1, FAT2 의 카피본을 두므로 보통 2개)
BPB_ROOT_ENTRY_NUMBER:	dw 0x0000	; 루트 디렉토리에 최대 디렉토리 포함할 수 있는 갯수
BPB_FAT16_SECTORS:		dw 0x0000	; FAT16일 때 총 섹터 갯수
BPB_MEDIA_TYPE:			db 0xF8		; 장치 타입 (0xF8 는 하드디스크)
BPB_FAT16_SIZE:			dw 0x0000	; FAT16일때 FAT테이블 크기
BPB_SECTOR_PER_TRACK:	dw 0x003F	; 트랙당 섹터 갯수
BPB_HEADS:				dw 0x00FF 	; 헤드 갯수
BPB_HIDDEN_SECTOR:		dd 0x00000080	; 숨겨진 섹터 갯수
BPB_FAT32_SECTORS:		dd 0x0003E800	; FAT32 파일시스템일 때 총 섹터 갯수
BPB_FAT32_SIZE:			dd 0x000003C9	; FAT32일때 FAT테이블 크기
BPB_EXTENSION_FLAGS:	dw 0x0000		; 확장 플래그 ( 0-3 : 활성화 FAT )
BPB_FILESYSTEM_VER:		dw 0x0000		; FAT32의 버젼
BPB_ROOT_ENTRY_CLUSTER: dd 0x00000002	; 데이터 시작 클러스터 위치
BPB_FILESYSTEM_INFO:	dw 0x0001		; 파일시스템 정보 위치
BPB_BACKUP_BOOT_SECTOR: dw 0x0006		; 백업 부트 섹터 위치
BPB_RESERVED:							; 예약된 정보 
						dd 0x00
						dd 0x00
						dd 0x00
BS_DRIVE:							; 바이오스콜(0x13) 드라이브 정보
						db 0x80
BS_RESERVED1:						; 예약
						db 0x00
BS_BOOT_SIGNATURE:					; 부트 서명 (0x29)
						db 0x29		;
BS_VOLUME_ID:						; 볼륨 시리얼 번호
						dd 0xC1C286C
BS_VOLUME_LABEL:					; 볼륨 레이블명
						dd 0x4E4F204E
						dd 0x414D4520
						dw 0x2020
						db 0x20
BS_FILESYSTEM_TYPE:					; 파일 시스템 이름
						dd 0x46415433
						dd 0x32202020

BOOTLOADER_MAIN:
	cli
	;; CS, DS, ES, & SS을 초기화 하자.
	xor eax, eax
	mov ds, ax
	mov ss, ax
	mov es, ax

	mov sp, 0x8000  ; 스택포인터를 잡자.
	mov bp, sp		; bp도 0x8000으로 잡자.
	sti

	mov [DRIVE], dl	; 현재 드라이브를 저장하자.

	; 루트 디렉토리 엔트리 위치를 구하자.
	; 루트 디렉토리 엔트리 = (FAT 갯수 * FAT 테이블크기) + 예약 섹터 + 히든 섹터
	mov al, [BPB_FAT_NUM]	
	mov ebx, [BPB_FAT32_SIZE]
	mul ebx		; AL * EBX = EAX
	xor ebx, ebx ; EBX를 0으로 초기화 하자.
	mov bx, [BPB_RESERVED_SECTOR] ; 예약 섹터를 bx 저장.
	add eax, ebx	; EAX = EAX + EBX
	mov ebx, [BPB_HIDDEN_SECTOR] ; 히든 섹터를 ebx로 저장.
	add eax, ebx	; EAX = EAX + EBX
	mov [ROOT_ENTRY], eax

	; FAT1 위치를 찾자.
	; FAT1 = 예약 섹터 + 히든 섹터
	xor eax, eax	; eax는 0으로 초기화 한다.
	mov ax, [BPB_RESERVED_SECTOR] ; 예약 섹터를 ax 저장.
	add eax, ebx	; ebx 는 이미 히든 섹터가 저장되어 있다.
	mov [FAT1], eax

	; 클러스터를 바이트로 변환하자.
	; 클러스터 총 바이트 = (섹터당 바이트 * 클러스터당 섹터 갯수)
	xor ebx, ebx
	mov ax, [BPB_BYTE_PER_SECTOR]
	mov bl, [BPB_SECTOR_PER_CLUSTER]
	mul bx	; EAX = AX * BX  총 바이트를 구했다.
	mov [CLUSTER_BYTES], eax

	mov eax, 0x0800
	mov [LDR_MEMORY], eax
		
	; 현재 위치 클러스터를 저장하자.
	mov eax, [BPB_ROOT_ENTRY_CLUSTER]
	mov [CURRENT_CLUSTER], eax

	; 0x9000 에 임시로 루트 디렉토리 엔트리를 읽어서 저장해 놓자.
	mov ax, 0x0900	; ES 세그먼트
	mov [READ_MEMORY], ax

FILE_LIST:
	mov ebx, [ROOT_ENTRY]	; 루트 디렉토리 섹터 위치.
	mov eax, [CURRENT_CLUSTER]
	sub eax, 2
	add eax, ebx

	call CONVERT_CHS	; 헤드, 트랙, 섹터로 변환한다.
	call READ_SECTOR	; 데이터를 읽는다.

FILE_FIND:
	; 파일이름을 찾자. 
	mov ax, [0x9000]	; 0x9000에 루트 디렉토리 엔트리 데이터 존재.

FIND_LOOP:
	add ax, 0x20		; 첫 데이터는 C:\ 데이터므로 넘어간다.

	; 파일 이름을 비교한다.
	mov si, ax	
	mov di, OS_LDR_FILENAME
	mov cx, 11
	repe cmpsb

	mov ebx, [CLUSTER_BYTES]
	add ebx, 0x9000
	cmp eax, ebx
	je NO_FIND

	jnz FIND_LOOP

	; 파일을 찾았다.!!! ^^

	; 데이터 클러스터 위치를 구하자.
	mov ax, [si+9]	; 클러스터 상위 2바이트
	push ax
	mov ax, [si+15]	; 클러스터 하위 2바이트
	push ax
	pop eax
	mov [CURRENT_CLUSTER], eax

LOOP_DATA_READ:
	call DATA_READ	; 데이터 클러스터에서 데이터 읽기
	call FAT_SEARCH	; FAT 테이블에서 다음 클러스터를 찾는다.
	cmp al, 0x01	; al에 다음 클러스터가 있으면 0x00, 없으면 0x01 
	je RUN_LDR		; 다음 클러스터가 없으면 OS_LDR 실행하러 가자.
	jmp LOOP_DATA_READ	; 다음 데이터 클러스터 읽으로 가자.

RUN_LDR:
	jmp 0x8000		; 0x8000(OS_LDR.SYS) 실행하자.

	; 루트 디렉토리 엔트리에서 OS_LDR.SYS를 못 찾으면
	; 루트 디렉토리 엔트리의 다음 클러스터를 찾아서
	; 파일 목록을 비교 하러간다.
NO_FIND:
	call FAT_SEARCH	; FAT 테이블에서 다음 클러스터를 찾자.
	cmp al, 0x00	; 다음 클러스터를 찾으면 0x00 
	je FILE_FIND	; 다시 파일이름 찾으로 가자.
	jmp $			; 다음 클러스터가 없으면 무한루프.

	; 데이터 클러스터에서 데이터를 읽어서
	; LDR_MEMORY에 로딩하자.
DATA_READ:
	mov ax, [LDR_MEMORY]	
	mov [READ_MEMORY], ax	; READ_MEMORY에 LDR_MEMORY 복사하자. (세그먼트임을 기억하자)
	mov al, [BPB_SECTOR_PER_CLUSTER]
	mov [READ_SIZE], al	; 클러스터(섹터 2) 만큼 읽자.
	mov ebx, [ROOT_ENTRY]	; 루트 디렉토리 섹터 위치.
	mov eax, [CURRENT_CLUSTER] ; 현재 클러스터.
	sub eax, 2		; 클러스터가 2부터 시작한다고 하니 2를 뺀다.
	add eax, ebx	; EAX = EAX-EBX. EAX는 루트디렉토리부터 현재 클러스터(-2) 더한값.

	call CONVERT_CHS	; 헤드, 트랙, 섹터로 변환한다.
	call READ_SECTOR	; 데이터를 읽는다.

	mov ax, [LDR_MEMORY]	; 데이터를 읽었으니까 데이터 주소를
	mov ebx, [CLUSTER_BYTES]	; 읽은 만큼 증가시켜준다.(클러스터의 바이트수)
	shr ebx, 4	; 세그먼트 계산법에 의해 4바이트 빼 버린다.
	add ax, bx	
	mov [LDR_MEMORY], ax	; 데이터 읽을만큼 LDR_MEMORY를 증가.

	ret

	; FAT 테이블에서 다음 클러스터를 찾자.
FAT_SEARCH:
	; FAT 리스트
	; 0x9000 에 임시로 FAT테이블을 읽어서 저장해 놓자.
	mov ax, 0x0900	; ES 세그먼트
	mov [READ_MEMORY], ax

	; FAT 테이블의 클러스터는 4바이트 이루어져 있으므로
	; 512 / 4 = 128 . 한 섹터당 128개의 클러스터로 이루어져 있다.
	; 현재 클러스터의 FAT 테이블에서 위치를 찾아보자.
	; 현재클러스터 / 128 은 FAT에서 클러스터 위치.
	mov al, 1
	mov [READ_SIZE], al	; FAT 테이블은 섹터 하나만 읽자.
	mov eax, [CURRENT_CLUSTER]
	mov bx, [BPB_BYTE_PER_SECTOR]
	shr bx, 2	; 4로 나누자.
	xor edx, edx
	div ebx	; 128로 AX를 나누자.
	push edx	; AX를 128로 나눈 나머지는 DX로.
	add eax, [FAT1] ; 나눈 몫에 FAT테이블 위치를 더한다.

	; FAT 테이블을 읽자.
	call CONVERT_CHS	; 헤드, 트랙, 섹터로 변환한다.
	call READ_SECTOR	; 데이터를 읽는다.

	pop edx	; 나눠서 나머지 스택에서 빼내고.
	mov esi, 0x9000	;
	sal edx, 2	; 클러스터 X 4 = 클러스터 메모리 위치.
	add esi, edx	; 0x9000 + 클러스터 메모리 위치.
	mov eax, [esi]	; eax에 현재 클러스터의 다음 클러스터값을 읽자.

	cmp eax, 0x0FFFFFFF	; 끝이라면
	jz FAT_END			; al에 0x01 실패!
	
	mov [CURRENT_CLUSTER], eax	; 다음 클러스터를 저장.
	mov al, 0			; al에 0x00 성공!
	ret

FAT_END:
	mov al, 1
	ret

	; 헤드, 트랙, 섹터로 재 계산해서 저장하자.
	; 트랙 = 총섹터 / (헤드 갯수 * 트랙당 섹터수)
	; 헤드 = (총섹터/트랙 당 섹터수) % 헤드 갯수
	; 섹터 = (총섹터 % 트랙 당 섹터) + 1
	; EAX 는 총섹터 값이 있다.
CONVERT_CHS:
	xor dx, dx	; dx를 0으로 초기화 하자.
	mov cx, [BPB_SECTOR_PER_TRACK]
	div cx	; AX / CX = AX , AX % CX = DX

	inc dl	; 나머지 + 1 = 섹터다.
	mov [SECTOR], dl

	xor dx, dx	; dx를 0으로 초기화 하자. ax는 총섹터/트랙 당 섹터수 값이 있다.
	mov cx, [BPB_HEADS]
	div cx	; (총섹터/트랙 당 섹터수) / 헤드수 = 트랙, (총섹터/트랙 당 섹터수) % 헤드수 = 헤드

	mov [HEAD], dl
	mov [TRACK], al
	ret
	
READ_SECTOR:
	pusha				; 모든 레지스터를 스택에 넣는다.
	mov ah, 0x02		; 디스크 읽기 모드
	mov al, [READ_SIZE]	; 읽을 섹터 수
	mov ch, [TRACK]		; 트랙
	mov cl, [SECTOR]	; 섹터
	mov dh, [HEAD]		; 헤드
	mov dl, [DRIVE] ; 읽을 드라이브 번호
	mov bx, [READ_MEMORY]	; 읽는 데이터 저장될 메모리
	mov es, bx
	mov bx, 0x0000
	int 0x13			; 읽어라!

	popa
	ret	

; 변수를 선언하자.
DRIVE		db 0x00
ROOT_ENTRY	dd 0x00
FAT1		dd 0x00
CLUSTER_BYTES	dd 0x00
CURRENT_CLUSTER dd 0x00
READ_MEMORY		dw 0x00
READ_SIZE		db 0x00
SECTOR			db 0x00
TRACK			db 0x00
HEAD			db 0x00
LDR_MEMORY		dw 0x00

OS_LDR_FILENAME db "OS_LDR  SYS",0

	times 510-($-$$) db 0x00
	dw	0xAA55


쉬는 동안 6,7,8,9 구현해 봤다. 하고 보니 완전 길다~  컴파일 될지도 모르겠고 동작 되는지도 모르겠다. 그냥 말 그대로 그냥 구현했다.

error : TIMES value –13 is negative


제길 … 컴파일 안 된다. 요건 왜 이러냐..


510-($-$$) 요거 때문에 생기는 에러란다. (현재위치 – 첫 위치) 가 510 바이트를 넘는다는 거지~~ 512… 아니…이것보다는 적은 공간에 작성하려니 너무 적다. 아 … 어떻게 해야 하나…


변수를 저렇게 잡지 않고 메모리 영역 하나 잡아서 선언하는 방법을 인터넷에서 검색하다가 찾았다.


DRIVE		equ 0x500
ROOT_ENTRY	equ 0x501
FAT1		equ 0x505
CLUSTER_BYTES	equ 0x509
CURRENT_CLUSTER	equ 0x50D
READ_MEMORY		equ 0x511
READ_SIZE		equ 0x513
SECTOR			equ 0x514
TRACK			equ 0x515
HEAD			equ 0x516
LDR_MEMORY		equ 0x517


요렇게 하고 컴파일 해보니 호~~~ 된다. 동작은 될련지는 미지수다…내가 만든 코드지만 솔직히 못 믿겠다. 문법도 맞는지도….그냥 막코딩!!!!

검증을 하기 위해서 전번에 만들어 두었던 코드로 테스트 해봐야 겠다.


ORG 0x8000			; 0x8000 메모리에서 실행되므로 0x8000 으로 주소정렬
BITS 16

	cli				; 인터럽트 발생안되게 설정
	xor ax,ax		; ax 0으로 초기화 한다. ax xor ax 어차피 0이다.
	mov ds, ax		; ds 세그먼트 레지스터를 0 으로 초기화 한다.
	mov es, ax		; es 세그먼트 레지스터를 0 으로 초기화 한다.
	mov ss,ax
	mov sp,0xffff
	sti				; 인터럽트 발생 설정

	lea si, [LOAD_MSG]	; LOAD_MSG 위치 주소
	call PRINT			; PRINT 함수 호출

	jmp $

PRINT:
	pusha				; 모든 레지스터를 스택에 넣는다.
PRINT_LOOP:
	mov al, [si]		; al에 글자 하나 저장한다.
	inc si				; si 주소를 증가한다.
	or al, al			; or 연산. 
	jz PRINT_END		; 문자열 끝이 or 연산이 0 이라면. 종료
	mov ah,0x0E			; ah = 0xE
	int 0x10			; 인터럽트 0x10h
	jmp PRINT_LOOP		; 다음 문자 출력 루프	

PRINT_END:
	popa				;모든 레지스터 스택에서 뺀다.
	ret					;호출 한곳으로 리턴.

LOAD_MSG:
	db "LOAD MY KERNEL", 0x00

	times 510-($-$$) db 0x00
	dw	0xAA55


요걸 OS_LDR.SYS 이름으로 컴파일 한다.

nasm –fbin –o OS_LDR.SYS OS_LDR.ASM


파티션 부트로더에 컴파일 한 코드 붙여 넣고, 이걸 다시 [제어판][관리 도구][컴퓨터관리] 가서 VHD 연결 해서 드라이브로 연결해서 OS_LDR.SYS를 넣었다. 잘 될까?

 

'프로그래밍 > OS 만들기' 카테고리의 다른 글

OS 만들기 #10  (0) 2013.08.14
OS 만들기 #9 - 부트로더  (0) 2013.08.14
OS 만들기 #7 - FAT32  (1) 2013.08.14
OS 만들기 #6 - MBR  (0) 2013.08.14
OS 만들기 #5 - 부트로더  (0) 2013.08.14

- FAT32

MBR에 기록된 0x10000 위치를 헥사뷰어로 보니 뭔가 Windows 7에서 포맷하면서 써 놨다. 부트레코드 인가 보다. 음. 내가 알 수 없는 부분이라 불안하다. Windows 7 에서 만든 MBR 과 이 코드를 검색해 봐야 겠다. 있을진 모른겠다.


http://thestarman.pcministry.com/asm/mbr/W7MBR.htm

http://thestarman.pcministry.com/asm/mbr/W7VBR.htm


이 사이트에 MBR과 VBR(Volume Boot Record), BPB(Bios Parameter Block) 이라고 하는 0x10000 부트레코드 코드가 다 있다. 오! 역시 인터넷은 정보의 바다다!! 만쉐!!


에고.. 영어라 모르겠다. VBR 같은 경우 NTFS로 쏼라 쏼라 한다. 난 FAT32인데?? 음…이 사이트 기웃 거리다가 FAT32 찾았다!!

http://thestarman.pcministry.com/asm/mbr/ntFAT32BR.htm


내 부트레코드랑 틀리다. 참고만 해야 겠다. 대충 통빡으로 보면 앞 3자리는 jump 코드란다. 그 다음은 BPB 영역(http://thestarman.pcministry.com/asm/mbr/MSWIN41.htm#BPB)이라고 해서 클릭해 보니… 와우 이건 모냐???


FAT32 정보네~~ 아고 FAT32 정보가 어디 있나 했더니 부트로더랑 FAT32 정보가 포함되어 있네? 흠…공부해야겠다.

우선 복습하는 차원에서 MBR의 파티션 정보는 다음과 같다.



저번에 포스팅 했던 내용과 같다. 그리고 FAT32 구조는.



위와 같다. 위 그림에서 Volume ID 이 부분이 0x10000 위치의 부트코드가 있는 위치이고 그 다음이 Reserved Sector, FAT#1, FAT#2, Files & 디렉토리가 일련의 순서대로 구성되어 있다. 부트로더와 FAT#1 사이에는 Reserved Sector가 존재한다. 왜 들어가 있는지 모르겠다. 그리고 FAT#1 과 FAT#2가 있는데 파일이 하드디스크의 어느 부분에 저장되어 있는지 위치를 기록하는 공간(Data영역에서 어느 위치)이다. 두 개나? 있는데 하나는 백업용이란다. FAT#1이 지워졌을 때 복구 하기 위해 있다고 한다.  Data 영역(파일과 디렉토리) 영역에는 파일 목록과 실제 파일 데이터가 기록된다.

파일이 FAT32에서 어떻게 읽고 쓰는지는 요거 BPB 라는 놈 분석해 보고 알아보자. (아 ..하기 싫어..)



잊어 버릴 것 같아서 직접 표로 작성했다.

부트로더 0x03부터 0x59 까지 FAT 정보가 들어갔다. FAT12/16/32가 서로 유사하다고 한다. 뭐 난 FAT32 만 할꺼니 딴 건 신경 안 쓰기로 했다.


모르는 용어가 나온다. 나머지야 다 유추해 볼만 한데 클러스트 라는 용어는 생소한다.


PC의 저장기술 측면에서의 클러스터는 하드디스크 위에 파일을 저장하는 논리적 단위이며, 컴퓨터의 운영체계에 의해 관리된다.
파일이 하드디스크에 저장되면 적어도 하나 이상의 클러스터를 차지하게 되며, 아주 커다란 파일인 경우 여러 개의 클러스터에 걸쳐 저장되는 수도 있다. 그러나, 비록 하나의 파일이 여러 개의 클러스터에 나뉘어 있다고 해도, 이 클러스터들이 항상 연속되어 있어야만 하는 것은 아니며, 하드디스크의 이곳 저곳에 흩어져 있는 것도 가능하다. 이런 경우 하나의 파일에 연관된 여러 개의 클러스터들의 위치는 하드디스크의 파일 배치표(FAT)에 관리되므로, 사용자의 입장에서는 파일이 어떤 클러스터에 저장되어 있는지, 혹은 나뉘어 저장되어 있는지 아닌지 등에 대해 전혀 알 필요가 없으며, 그저 원하는 파일을 읽고자 하면 파일 내용 전체가 읽혀진다.


http://www.terms.co.kr/cluster.htm 에 이렇게 쓰여져 있다. 내용이 어렵고 부족하다. 좀더 검색 질 좀 해야겠다.

음.. 대충 검색해서 이해한 바로는..


파일을 디스크에 쓸 때 클러스터 단위로 파일을 쪼개고, 그걸 클러스터 단위로 저장하나 보다. 각 클러스터는 연속적으로 저장 될 수 있고 여기 저기 흩어질 수 있다고 한다. 클러스터는 섹터들이 모여서 구성된다고 한다. . 그럼 왜 저장 단위를 클러스터 단위로 묶는 것일 까??? 흐… 메모리 생성, 삭제를 생각해 보면 되겠다… 단.편.화! 아니면 용량이 큰 디스크 일 경우 섹터로 할 경우, 4바이트를 벗어날 경우가 있어서 그런가?? 흠. 뭐 다른 이유가 있을 지도 모르겠지만, 아무튼 클러스터가 이런 거란다.

BPB구조를 표로 다시 작성해봤다.


위치

구분

설명

0x00

Jump Boot Code 0x03부터 0x59까지 FAT32 정보가 들어가기 때문에 그 위치를 건너 코드를 호출한다.

0x03

OEM Name OEM Name이라는데 그냥 8바이트 문자열.

0x0B

섹터 당 바이트 1 섹터에 몇 바이트를 저장 하는지에 대한 정보. 보통 512 바이트이지만 뭐 다를 수도 있나 보다.

0x0D

섹터 당 클러스터 클러스터 하나에 섹터 몇 개가 묶이는지에 대한 정보.

0x0E

예약 영역 섹터 파티션 시작 위치부터 FAT#1 까지 위치까지의 섹터 수.

0x10

FAT 수 FAT 테이블 수.

0x11

최대 루트 엔트리 수 루트 엔트리 수. 그냥 0 이란다.

0x13

FAT16 총 섹터 FAT16 파일 시스템 일 경우, FAT16의 총 섹터 수.

0x15

장치 타입 플로피 디스크 인지, 하드디스크인지 정보 기록.
0xF0 : 기본 플로피 디스크
0xF8 : 하드 디스크

0x16

FAT16의 크기 FAT16 파일 시스템일 경우, FAT#1 테이블의 크기

0x18

트랙 당 섹터 수 한 트랙에 존재하는 섹터 총 수.

0x1A

헤드 수 헤드 수

0x1C

숨은 섹터 수 디스크의 0 부터 파티션 시작 위치까지의 섹터 수

0x20

FAT32 총 섹터 FAT32 파일 시스템 일 경우, 총 섹터 수. (총 크기)

0x24

FAT32 크기 FAT32 파일 시스템일 경우, FAT#1 테이블 크기

0x28

확장 FLAGS - 플래그

0x2A

File System Version 파일 시스템 버전

0x2C

루트 디렉토리 클러스터 루트 디렉토리 시작 클러스터 번호

0x30

File System Info -

0x32

백업 부트 섹터 백업 부트 섹터 위치

0x34

예약  

0x40

드라이브 번호 BIOS 콜 (INT 13h)드라이브 정보
0x00 : 플로피 디스크 A
0x01 : 플로피 디스크 B
0x80 : 드라이브 C
0x81 : 드라이브 D

0x41

예약  

0x42

부트 시그널 0x29 시그널

0x43

볼륨 ID 디스크 볼륨 ID

0x47

볼륨 레이블 디스크 볼륨 레이블

0x52

File System Type -


위치 별 각 항목을 적어봤다.

이 구조에 값을 대입해 보면서 파일을 찾고 파일 데이터 읽는 부분을 순차적으로 분석해 봐야 겠다.

우선 파일을 찾기 위해선 파일 목록 정보를 가지고 있는 루트 디렉토리 엔트리로 가야한단다. 무조건 시작은 루트 디렉토리 엔트리 영역에서 파일을 찾든 데이터를 읽든 시작한단다. 파일 목록이 너무 길면, 다음 파일 목록이 어디에 있는지 루트 디렉토리 영역에 기록되어 있단다. 그래?? 한번 찾아가봐야 겠네! 


(ㅋㅋㅋㅋ 실제로는 FAT 테이블에 다음 영역이 기록된다고 한다. ㅋ)

실제 디스크에서 루트 디렉토리는 위치는 위 표에서 나온대로

루트 디렉토리 = 숨은 영역 섹터 + 예약 영역 섹터 + (FAT#1 크기 * FAT 수)


위치에 있다. 이 영역에서 파일을 검색한다. 함 찾아 볼까??

내 BaramOS 이미지 BPB 영역에서 각 항목은



숨은 영역 섹터(0x1C) = 0x00000080
예약 영역 섹터(0x0E) = 0x186E
FAT32 크기(0x24) = 0x000003C9
FAT 수(0x10) = 0x02

루트 디렉토리 = 0x00000080 + 0x186E + (0x000003C9 * 0x02)


0x2080 섹터에 루트 디렉토리가 존재 한다. 그럼 이미지 파일에서 0x2080 섹터 위치를 찾아 볼까나? 아! 섹터 위치다 여기서 섹터당 바이트(0x0B) 위치에 보면 0x200 이므로 0x200을 곱한다. 그럼 0x410000위치에 루트 디렉토리가 존재한다. 가보잣!!



뭔가 적어져 있다. 포맷 하고 아무것도 파일 저장 안 했는데 뭔가 있다. 아! 루트 디렉토리(C:\) 정보란다. 그냥 기본으로 들어간다고 한다. 그래서 파일 하나를 저장해봤다.


오!! 파일이 기록되어 있다. KERNEL.SYS 파일명이 있고 쏼라 쏼라.. KERNEL.SYS 에서 “.” 이 빠진 게 특이하다. 그럼 이 파일목록 구조를 살펴봐야 겠다. (할게 겁나 많네..)


한 파일당 32바이트(0x20) 구성으로 이루어져 있다고 한다. 이미지 파일이 0x410000에서 시작하니 KERNEL.SYS 파일은 0x410020 에서 시작되는 것이다. 위 항목에 실제 이미지 파일 데이터를 대입해 보면


파일이름 : KERNEL
확장자 : SYS
속성 : 0x20 (Archive)

0000 0001 읽기 전용
0000 0010 숨은 파일
0000 0100 시스템 파일
0000 1000 볼륨 레이블
0000 1111 긴 파일
0001 0000 디렉토리
0010 0000 Archive

예약 : 0xAB18
파일 생성시간 : 0x7CA2

11~15비트 시간 0~23
5~10비트 분 0~59
0~4비트 초 0~59
파일 생성날짜 : 0x42EF
9~15비트 년도 (1980 + 비트값)
5~8비트 월(1~12)
0~4비트 일(1~31)
액세스 날짜 : 0x42EF
클러스터 위치: 0x0000 (high)
파일 Write 시간 : 0x0577
파일 Write 날짜 : 0x42EC (
클러스터 위치: 0x0003 (low) (3)
파일크기: 0x0000048F (1167 byte)


KERNEL.SYS 파일은 클러스터 HIGH + LOW 하면 0x00000003 위치에 있다. 그러면 데이터 영역 3번 클러스터 위치로 가보자! 1 클러스터는 2 섹터가 묶여 있다고 하니, 2 * 0x200(512) * 3.

현재 위치 0x410000 + (0x00000003 * 0x200 * 2) = 0x410C00 .. 으로 가보자!!!


없다…아무런 데이터도 없다.. 이게 웬일이냐??

흠…


그러니까 데이터 영역 시작과 현재 내가 보고 있는 루트 디렉토리 영역은 동일한 위치가 아니란다. 뭔말?? 즉, 데이터 영역에서 2 클러스터 이동한 위치가 루트 디렉토리 영역이다. 난, 데이터 영역 시작 위치가 루트 디렉토리 영역인지 알았다. 하지만 그게 아니고 데이터 영역 위치에서 2 클러스터 위치를 이동한 위치가 0x410000인것이다. 이 정보가 어디에 있냐면, BPB 의 루트 디렉토리 클러스터 (0x2C) 위치에 0x2 라고 적어 놨다… 아놔!!!~~~흠


현재 위치가 데이터 영역에서 2클러스터 위치 0x410000 이니까 3 클러스터 위치는 0x410000 영역에서 0x200(512) * 2 = 0x400 를 더한 0x410400 위치에 있다. 함 볼까?



데이터가 있다. 얼마나 있을까? 생각해 보니 1 클러스터 크기 만큼 있을테니 1 클러스터(2섹터)는 1024byte 만큼 있을 것이다. 그렇겠지!~~~? 그러면 내 KERNEL.SYS 파일 크기는 1167 byte 이므로 하나의 클러스터(1024byte)에 다 기록하기에는 힘들다. 그럼 다음 클러스터에 있겠지….라고 생각해서 이동해 봤더니 다음 데이터가 다음 클러스터 위치(0x410800)에 있다. 그런데 검색 질 해보니 이건 방금 포맷하고 파일 저장 한 거라 이렇게 되지만, 파일을 삭제,추가를 반복하게 되면 이렇게 순차적으로 저장되지 않는다고 한다. 어째 다음 데이터가 있길래 잘 풀린다 했다. 검색 내용으로는 파일 데이터가 있는 클러스터를 읽고 난 후 FAT 테이블로 이동해서 다음 데이터가 어디에 있는 지 클러스터 번호를 얻어야 한다고 한다.

그래 FAT 테이블이 어떤지를 또 알아야 된다는 거네!!!! 아놔~FAT 테이블로 이동해 보자.

FAT 테이블 = 숨은 영역 섹터 + 예약 영역 섹터
0x18EE = 0x00000080 + 0x186E
FAT 위치 = 0x18EE * 0x200 (512byte)

0x31DC00 위치에 FAT가 있다. 가보자!!


이상한 FF FF FF 만 있다. 이게 뭔지를 알아야 한다 ㅠㅠ 아이고!!!


FAT는 위 구조와 같이 구성되어 있다고 한다. 각 클러스터는 4바이트로 구성되고 다음 클러스터 위치를 가르킨 다고 한다. 0x0FFFFFFF 일 경우에는 다음 클러스터가 없다는 의미란다.


클러스터 0, 1 위치는 FAT32 에서는 쓰이지 않는다고 하니, 클러스터 2 는 루트 디렉토리 엔트리를 뜻한다. 현재 파일이 하나밖에 없고 디렉토리도 없으니까(클러스터 한 개에 파일 목록을 담을 수 있는 갯수는 32개이다. 왜??? 파일목록 데이터는 32바이트로 구성되고 한 개의 클러스터(1024) / 32 = 32이니까!~~즉 32개의 파일 목록 이상 가지고 있지 않으니 파일 목록 정보를 담은 클러스터는 클래스터2 로 충분하다는 말이다) 클러스터 2는 다음 클러스터를 0x0FFFFFFF 라고 기록되어 있다. 하지만 클러스터 3 은 KERNEL.SYS 데이터를 기록되어 있는 클러스터로 파일 크기가 1167 이니 클러스터 2개가 필요하다. 그래서 클러스터3 위치에 보면 다음 위치 0x00000004 위치를 가르킨다. 그리고 클러스터4 는 다음 클러스터를 0x0FFFFFFF 으로 더 이상 다음 클러스터가 없다고 기록되어 있다. 즉 KERNEL.SYS파일은 클러스터 3번과 4번을 이용해서 파일 데이터를 기록해 놓고 있다.


자 정리해 보면!


1. 루트 디렉토리 엔트리에서 원하는 파일을 찾는다.(KERNEL.SYS)
2. 파일 데이터가 기록되어 있는 클러스터3으로 이동해서 데이터를 읽는다.
3. FAT 테이블로 이동해 클러스터3번의 다음 클러스터가 있는지 체크한다. (클러스터 4가 있다)
4. 데이터 영역에서 다음 클러스터4 위치로 이동해서 데이터를 읽는다.
5. FAT 테이블로 이동해 클러스터4번의 다음 클러스터가 있는지 체크한다. (0x0FFFFFFF 이므로 더 이상 없다.)
6. 종료.


위와 같은 방법이 FAT32 동작 시나리오라 할 수 있겠다. 휴~~ 긴 FAT32 를 공부했다.

검색질을 몇번을 했는지 모른다. 글 쓰고 수정하고 수정하고… 글이 완전 산으로 간다.

'프로그래밍 > OS 만들기' 카테고리의 다른 글

OS 만들기 #9 - 부트로더  (0) 2013.08.14
OS 만들기 #8 - 부트로더  (0) 2013.08.14
OS 만들기 #6 - MBR  (0) 2013.08.14
OS 만들기 #5 - 부트로더  (0) 2013.08.14
OS 만들기 #4 - 부트로더  (0) 2013.08.14

+ Recent posts