内核管理-检测可用内存
1.简介
操作系统的一大功能就是为运行程序分配资源
在众多系统资源中 内存是系统内核必须小心处理的一块
内存分配算法 也是操作系统内核理论和开发上的重点和难点
从本节开始我们看看内核如何有效的管理和控制内存
如何知道系统运行的硬件有多少可用内存呢，一种通用性比较好的办法是
使用15h中断 具体步骤如下：
（1）将寄存器ax 赋值为 0E820h
（2）将寄存器ebx 初始化为0，该寄存器的内容会被BIOS修改，修改成什么数值，我们不用关心，但必须保证内存查询过程中，该寄存器不会被修改。
（3）es:di 指向一块足够大的内存地址，BIOS会把有关内存的信息写到这个地址，内存信息是一种数据结构，称之为地址范围描述符。
（4）ecx 寄存器存储es:di所指向的内存大小，以字节为单位，BIOS最多会填充ecx个字节的数据，通常情况下，无论ecx的数值是多少，BIOS都只填充20字节，有些BIOS直接忽略ecx的值，总是填充20字节。
（5）edx寄存器的值设置为0534D4150h, 这个数值其实对应的是字符组合”SMAP”,其作用我们可以暂时忽略。
做完上面的配置后，执行int 15h 中断，中断结果的分析如下
（1）判断CF位，如果CF位设置为1，则表示出错
（2）eax 会被设置为0534D4150h， 也就是字符串SMAP
（3）es:di 返回地址范围描述符结构指针，跟输入时相同
（4）如果ebx的值为0，表明查询结束，如果不为0，则继续调用15h获取有关内存的信息
2.代码
内存范围描述符的结构
struct AddrRangeDesc { unsigned int baseAddrLow ; //内存基地址的低32位 unsigned int baseAddrHigh; //内存基地址的高32位 unsigned int lengthLow; //内存块长度的低32位 unsigned int lengthHigh; //内存块长度的高32位 unsigned int type; //描述内存块的类型 }
我们需要留意type的取值
type 等于1 表示当前内存块可以被内核使用
type等于2 表示当前内存块已经被占用 系统内核绝对不能使用
type等于3 保留给未来使用 内核也不能用当前内存块
内存查询代码如何实现
MemChkBuf: times 256 db 0
dwMCRNumber: dd 0
1
2
MemChkBuf 是256字节的缓冲区 es:di将指向它
BIOS将会把地址范围描述符结构体写入这块内存
每次调用一次int 15h中断 BIOS成功填充地址描述符后后 我们把 dwMCRNumber 这个变量加1
如何通过汇编代码查询内存信息
ComputeMemory: mov ebx, 0 mov di, MemChkBuf .loop: mov eax, 0E820h mov ecx, 20 mov edx, 0534D4150h int 15h jc LABEL_MEM_CHK_FAIL add di, 20 inc dword [dwMCRNumber] cmp ebx, 0 jne .loop jmp LABEL_MEM_CHK_OK LABEL_MEM_CHK_FAIL: mov dword [dwMCRNumber], 0
开始我们先把di指向内存块MemChkBuf
这样BIOS可把内存地址描述符数据结构填充到这块内存 寄存器eax, edx的值我们在前头步骤描述中已经说过
int 15h执行后 如果调用失败 程序会跳转到分支LABEL_MEM_CHK_FAIL 在这里会把dwMCRNumber的值设置为0
如果这段代码执行成功的话 dwMCRNumber的值肯定不是0
由于内存地址描述符结构的大小是20字节 因此每次填充后 要把di的值增加20 以便BIOS在下次填充时 不会把上一节填充的数据给覆盖掉
如果ebx的值变为0的话 表明所有内存块的信息都已经被BIOS填充到MemChkBuf所指向的内存中了
get_memory_block_count: mov eax, [dwMCRNumber] ret
get_memory_block_count是汇编导出给C语言的函数接口
该函数把BIOS填充的地址描述符结构的个数返回给C语言模块
C语言代码的相关实现
char* intToHexStr(unsigned int d) { static char str[11]; str[0] = '0'; str[1] = 'X'; str[10] = 0; int i = 2; for(; i < 10; i++) { str[i] = '0'; } int p = 9; while (p > 1 && d > 0) { int e = d % 16; d /= 16; if (e >= 10) { str[p] = 'A' + e - 10; } else { str[p] = '0' + e; } p --; // 这里注意 原来的老师没有加 } return str; }
这个是将32位整数型转换为16进制字符串的函数
下面在Main函数中调用
void CMain() { ... int memCnt = get_memory_block_count(); char* pStr = intToHexStr(memCnt); showString(vram, xsize, 0, 0, COL8_FFFFFF, pStr); ... }
3.编译运行
编译C文件
i386-elf-gcc -m32 -fno-asynchronous-unwind-tables -s -c -o write_vga_desktop.o write_vga_desktop.c
反汇编o文件
./objconv -fnasm write_vga_desktop.o write_vga_desktop.asm
删除无用部分
修改kernel
%include "write_vga_desktop.asm"
修改boot(直接放大一点)直接读了18个扇区 肯定够用了
mov AL, 18 ; AL 表示要练习读取几个扇区
编译boot
nasm -o boot.bat boot.asm
编译kernel
nasm -o kernel.bat kernel.asm
运行java 生成system.img
