به نام خداوند بخشنده و مهربان!

سلام عرض میکنم خدمت شما دوستان عزیز و هموطنان گرامی! امیدوارم حالتون خوب باشه!

بعد از چند وقتی دوباره تصمیم گرفتم قسمت بعدی آموزش ساخت سیستم عامل رو براتون آماده کنم! امیدوارم به دردتون بخوره و ما رو دعا کنید!

خوب در جلسه قبل جدول توصیفگر سراسری یا GDT رو خدمتتون تدریس کردیم! و نگاهی به قالب اون انداختیم. یک مثال زدیم و اون مثال رو تجزیه و تحلیل کردیم. گفتیم جدول توصیفگر سراسری شامل سه واصف (توصیفگر) هست. واصف NULL یا پوچ، واصف کد و واصف دیتا. همچنین گفتیم علاوه بر جدول توصیفگر سراسری GDT یه چیز دیگه هم به نام جدول توصیفگر وقفه یا IDT داریم که در مود 32 بیتی برای وقفه ها و استثنا ها استفاده میشه! و در نهایت در جلسه قبل وارد مود 32 بیتی شدیم!

در این قسمت میخوایم خط A20 رو فعال کنیم!

خط A20 یک گیت (دروازه) فیزیکی هست که به یکی از پایه های یکی از سخت افزار ها وصل هست (میتونید سرچ کنید یا از توی همین سایت منبع از روش بخونید) که وقتی ما اونو فعال کنیم باعث میشه که دیگه آدرس دهی ما به 20 خط یا همون 1 مگابایت محدود نباشه و آدرس دهی ما 32 بیتی بشه! بنابراین ما برای دسترسی به چهار گیگ فضا نیاز به فعال کردن A20 داریم! و قصد داریم در این جلسه این کار رو انجام بدیم!

ببینید ما یه موضوعی داریم به نام برنامه نویسی مستقیم سخت افزار که یه چیز تقریبا مهمی هست. من این سایت منبع رو پیشنهاد میکنم یه نگاهی بندازید! (کلیک کنید)

ما حالا نیاز داریم با سخت افزار به طور مستقیم ارتباط برقرار کنیم و از طریق دو دستور خاص IN و OUT اینکار رو انجام میدیم!

راستش یه میکروکنترلری وجود داره به نام Intel 8042 که به کیبورد ما وصل هست و کیبورد رو کنترل میکنه یعنی مثلا کلیدی رو که زدیم رو سیگنالش رو میگیره و به CPU میگه چه کلیدی زده شده! اون خط A20 ما با این میکروکنترلر در ارتباط هست. یعنی ما برای اینکه خط A20 رو فعال کنیم باید با 8042 ارتباط برقرار کنیم!

ببینید وقتی که BIOS POST اجرا میشه به هر دیوایس یا سخت افزار از طریق کنترلر ورودی و خروجی یه آدرس تعیین میکنه که ما برای اینکه بتونیم به اون سخت افزار دسترسی داشته باشیم باید بدونیم اون آدرسی که BIOS براش گذاشته چیه؟ به همین دلیل یه جدولی وجو داره که آدرس همه این پورت ها رو نشون میده! اون جدول رو در زیر براتون آوردم!

This table is not complete, and hopefully has no errors in it. I will add to this table as time goes on, and more devices are developed.

ب

خوب اگه دقت کنید میبینید که برای کیبورد توی جدول بالا آدرس 0X60 رو نوشته. حالا ما میتونیم با دستور مخصوص IN و OUT با کیبورد ارتباط برقرار کنیم

یه مثال میزنم!

in al, 0x60		; get byte from 8042 microcontroller input register

کد بالا مقداری رو از میکروکنترلر 8042 میگیره و در al قرار میده!

» فعال کردن A20

راه های فعال کردن A20 خیلی زیاده و ممکنه همه شون روی یه کامپیوتر جواب نده. منظورم اینه که ممکنه یه راه برای فعال کردن A20 وجود داشته باشه که روی کامپیوتر من کار کنه ولی روی کامپیوتر شما کار نکنه!

ولی به هرحال ما چندتا راهش رو براتون میگیم!

راه اول: از طریق System Control Port A

این راه آسون ترین و ساده ترین راه ممکن هست. ما میتونیم توی بعضی از کامپیوتر ها از طریق کنترلر ورودی و خروجی 0x92 خط A20 رو فعال کنیم! چند بیت پایین میتونیم استفاده کنیم!

• Bit 0 - Setting to 1 causes a fast reset (Used to switch back to real mode)
• Bit 1 - 0: disable A20; 1: enable A20
• Bit 2 - Manufacturer defined
• Bit 3 - power on password bytes (CMOS bytes 0x38-0x3f or 0x36-0x3f). 0: accessible, 1: inaccessible
• Bits 4-5 - Manufacturer defined
• Bits 6-7 - 00: HDD activity LED off; any other value is "on"

خوب همونطور که میبینید بیت 1 یا همون بیت دوم برای فعال کردن A20 استفاده میشه پس ما میتونیم این بیت رو فعال کنیم تا A20 فعال بشه! خوب خیلی آسون با استفاده از دستور OUT اینکار رو انجام میدیم!

mov	al, 2	; set bit 2 (enable a20)
out	0x92, al

کار های دیگه هم ما میتونیم با این پورت انجام بدیم. مثل، مثال زیر 

mov	al, 1	; set bit 1 (fast reset)
out	0x92, al

این روش روی بعضی از ماشین های مجازی سازی مثل Bochs (پیشنهاد میکنم این برنامه رو هم دانلود و نصب کنید و از این به بعد از اون استفاده کنید) به خوبی جواب میده!

روش دوم: از طریق BIOS

این روش از طریق bios خط A20 رو فعال میکنه که میتونید برید توی مطلب اصلی از اینجا بخونید!

روش سوم : کنترلر کیبورد

در این روش باید با میکروکنترلر 8043 که بالا درباره اش حرف زدیم، ارتباط برقرار کنیم! بنابراین باید قبلش با برنامه نویسی سخت افزار کمی آشنا بشیم!

نقشه پورت

ببینید باید ما با نقشه ی این کنترلر آشنا باشیم تا بتونیم با اون ارتباط برقرار کنیم. نقشه اون به شکل زیره

همونطور که میبینید از پورت 0X60 استفاده شده.ما میتونیم با نوشتن در پورت 0X64 یه دستور رو برای این میکروکنترلر ارسال کنیم و اگه این دستور یه پارامتر هم داشته باشه میتونیم اونو از طریق پورت 0X60 بفرستیم. بعد میتونیم پیامی که میکروکنترلر برامون میفرسته رو از طریق پورت 0X60 بخونیم!

راستش سرعت این میکروکنترلر خیلی از سرعت CPU ما پایین تر هست بنابراین دیرتر به درخواست ما پاسخ میده. برای اینکه ما درست بتونیم کار کنیم باید منتظر بمونیم تا ببینیم کی پاسخ میده! برای اینکار باید به وضعیت میکروکنترلر نگاه کنیم ببینیم آیا پاسخ داد؟ وقتی پاسخ داد بریم اونو بخونیم! حالا از کجا وضعیت میکروکنترلر رو پیدا کنیم؟

به جدول زیر یه نگاهی بندازید! ما میتویم این جدول رو با خوندن از پورت 0X64 بدست بیاریم

• Bit 0: Output Buffer Status
• 0: Output buffer empty, dont read yet
• 1: Output buffer full, please read me :)
• Bit 1: Input Buffer Status
• 0: Input buffer empty, can be written
• 1: Input buffer full, dont write yet
• Bit 2: System flag
• 0: Set after power on reset
• 1: Set after successfull completion of the keyboard controllers self-test (Basic Assurance Test, BAT)
• Bit 3: Command Data
• 0: Last write to input buffer was data (via port 0x60)
• 1: Last write to input buffer was a command (via port 0x64)
• Bit 4: Keyboard Locked
• 0: Locked
• 1: Not locked
• Bit 5: Auxiliary Output buffer full
• PS/2 Systems:
• 0: Determins if read from port 0x60 is valid If valid, 0=Keyboard data
• 1: Mouse data, only if you can read from port 0x60
• AT Systems:
• 0: OK flag
• 1: Timeout on transmission from keyboard controller to keyboard. This may indicate no keyboard is present.
• Bit 6: Timeout
• 0: OK flag
• 1: Timeout
• PS/2:
• General Timeout
• AT:
• Timeout on transmission from keyboard to keyboard controller. Possibly parity error (In which case both bits 6 and 7 are set)
• Bit 7: Parity error
• 0: OK flag, no error
• 1: Parity error with last byte

خوب چیز های مهم زیاد داره که من اونا رو بزرگ نوشتم!

فک کنید ما یه دستور به میکروکنترلر ارسال کردیم. حالا باید منتظر جواب بمونیم. کد اون به شکل زیر میشه که داره پورت رو میخونه تا ببینه آیا میکروکنترلر جواب داده هنوز یا نه!

wait_input:
        in      al,0x64		; read status register
        test    al,2		; test bit 2 (Input buffer status)
        jnz     wait_input	; jump if its not 0 (not empty) to continue waiting

ارسال دستور به میکروکنترلر 8043

خوب حالا وقت اون رسیده تا به میکروکنترلر مون یه دستور بفرستیم که A20 رو فعال کن! اگه برگردید و به جدول بالا دوباره نگاه کنید میبینید برای ارسال دستور باید از پورت 0X64 استفاده کنیم!

این میکروکنترلر یا کیبورد کنترلر خیلی دستور داره که ما میتونیم براش بفرستیم ولی لازم نداریم همه رو بدونیم چون ما فعلا میخوایم خط A20 رو فعال کنیم. جدول زیر کمی از دستورات این میکروکنترلر رو نشون میده!

اگه به جدول بالا دقت کنید بایت 0XDD و 0XDF برای فعال کردن و غیر فعال کردن خط A20 استفاده میشه!

بنابراین با کد زیر میتونیم به این بایت دسترسی پیدا کنیم!

; Method 3.1: Enables A20 through keyboard controller
mov al, 0xdd	; command 0xdd: enable a20
out 0x64, al	; send command to controller

یه راه دیگه هم از طریق همین جدول بالا وجود داره که میتونیم اون راه هم انجام بدیم!

برای راه دوم باید از دوبایت 0XD0 و 0XD1 در جدول بالا استفاده کنیم برای آشنایی با این مورد هم میتونید به سایت منبع اصلی سر بزنید و قسمت Method 3.2: Enabling A20 through Output Port رو مطالعه کنید! (اینجا کلیک کنید)

خوب کد همه موارد بالا به صورت کامل میتونید از لینک زیر دریافت کنید!

دانلود کنید!

خیلی مطالب بیشتری توی سایت منبع وجود داره! تاکید اکید میکنم حتما برید از سایت منبع هم بخونید که خیلی بیشتر میفهمید و پیشرفت میکنید. انشالله...

خوب این قسمت هم به پایان رسید. امیدوارم مفید واقع شده باشه! 

فعلا!

یا علی مدد....!