path: root/kernel.tex

\documentclass[a4paper,fleqn,12pt]{JMThesis}
\renewcommand{\footnotesize}{\fontsize{9pt}{11pt}\selectfont}
\usepackage{listings}
\lstset{
    basicstyle=\footnotesize,
    frame=single,
    showstringspaces=false,
    tabsize=4,
    escapeinside={<@}{@>},
%    numbers=left
}
\lstset{defaultdialect=[x86masm]Assembler}

\usepackage[OT2]{fontenc}
\newcommand\eng{\fontencoding{OT1}\fontfamily{\rmdefault}\selectfont}
\newcommand\srb{\fontencoding{OT2}\fontfamily{\rmdefault}\selectfont}

% \usepackage[serbian,english]{babel}

\renewcommand{\baselinestretch}{1}
\usepackage{amsfonts}
\usepackage{amsthm}
\usepackage{amsmath}
\usepackage{multicol}
\usepackage{hyperref}
\usepackage{tocloft}
\usepackage[
    backend=bibtex,
    natbib=true,
    style=numeric,
    block=ragged,
    sorting=none
]{biblatex}
\bibliography{kernel}
\renewcommand*{\bibfont}{\eng}

\newlength\tindent
\setlength{\tindent}{\parindent}
\setlength{\parindent}{0pt}
\setlength{\itemsep}{0pt}
\setlength{\parskip}{0pt}
\setlength{\parsep}{0pt}
\renewcommand{\indent}{\hspace*{\tindent}}

\oddsidemargin 1cm
\evensidemargin 0cm
\textwidth 15cm

\pagestyle{headings}

\font \matematicka=wncsc10 scaled 1600
\font \maturski=wncyb10 scaled 2500
\font \naslov=wncyb10 scaled 1900
\font \naslovlat=cmr10 scaled 1900
\font \imen=wncyr10 scaled 1600


\def\zn{,\kern-0.09em,}
\def\zng{'\kern-0.09em'}
\pagenumbering{roman}
\begin{document}


\thispagestyle{empty}

\begin{center}
{\matematicka Matematichka gimnazija}
\end{center}
\vspace*{50mm}

\begin{center}
{\maturski MATURSKI RAD}

\vspace*{8pt}
{\naslov - iz rachunarstva i informatike -}
\end{center}

\vspace*{10pt}
\begin{center}
    {\naslov \textbf{\eng\Large 32bit X86} jezgro operativnog sistema}
\end{center}

\vspace*{70mm}
\setlength{\columnsep}{50pt}
\begin{multicols}{2}
 {\noindent \imen Uchenik:
\\Aleksa Vuchkovic1  $\operatorname{IV}$c}


{ \noindent \hfill \imen Mentor:\\
\hfill \phantom{aaaaaaaa} Milosh Arsic1}
\end{multicols}

\vfill
\begin{center}
{\imen Beograd, jun 2022.}
\end{center}
\clearpage

\thispagestyle{empty}
\mbox{}
\clearpage


\renewcommand{\contentsname}{Sadrzhaj}
\thispagestyle{empty}

\pagenumbering{gobble}

\tableofcontents \clearpage

\pagenumbering{arabic}
\renewcommand{\chaptername}{}
\setcounter{page}{1}

%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
\chapter{Uvod}
\bigskip

Ideja za ovaj rad proizishla je iz ekstenzivnog korish\/c1enja {\eng GNU/Linux}
sistema, kao i iz zhelje za razumevanjem rada rachunara na najnizhem nivou.\\

Ceo kod je pisan u {\eng GNU Assembler}-u i {\eng C}-u i mozhe se nac1i na
{\eng GitHub}-u na stranici {\eng\url{https://github.com/aleksav013/mykernel}}.
Kod, zajedno sa svim alatima za njegovo korish\/c1enje i upotrebu, je dostupan
pod {\eng GPLv3} licencom.\\

Ovaj projekat se konstantno unapredjuje i nemoguc1e je odrzhavati
sinhronizovanim fajlove koji sachinjavaju operativni sistem, a koji se
istovremeno pominju u ovom radu. Iz tog razloga, rad c1e biti napisan za
verziju operativnog sistema 1.0.0. Na stranici {\eng GitHub}-a ova verzija se
mozhe nac1i pod {\eng tag/s} sekcijom na stranici projekta.\\

Radi laksheg prevodjenja koda, kreiran je {\eng toolchain} - skup alata,
specifichno za prevodjenje ovog operativnog sistema, koji se mozhe nac1i na
stranici {\eng\url{https://github.com/aleksav013/aleksa-toolchain}}, takodje
dostupan pod {\eng GPLv3} licencom otvorenog koda. Skup alata {\eng
aleksa-toolchain} kreiran je takodje i iz razloga shto je zapravo neizbezhan
proces izrade \text{{\eng cross-compiler}-a} - prevodioca koji prevodi kod za
drugi sistem/arhitekturu na trenutnom sistemu/arhitekturi. Na taj nachin i
drugi ljudi osim autora mogu da doprinesu izradi i poboljshanju ovog
operativnog sistema u buduc1nosti.\\

Ovaj projekat ima za cilj da prikazhe postupak izrade jednog, za sada vrlo
jednostavnog operativnog sistema, kao i da potkrepi chitaoce teorijom potrebnom
za njegovo razumevanje.\\

\newpage

\begin{multicols}{2}
Do sada uradjeno:
\begin{itemize}
\item {\eng Boot}
\item {\eng VGA} izlaz
\item {\eng GDT}
\item {\eng IDT}
\item {\eng IRQ \& PIC}
\item {\eng PS/2} tastatura
\item {\eng PIT}
\item {\eng Heap}
\item {\eng Paging}
\item {\eng C} biblioteka
\end{itemize}

\columnbreak

Planirano u blizhoj buduc1nosti:
\begin{itemize}
\item {\eng Filesystem}
\item {\eng Framebuffer}
\item {\eng Networking}
\item {\eng Real User Space}
\end{itemize}
\end{multicols}

O funkcionalnostima koje su implementirane, moc1i c1ete da saznate vishe u ovom
radu.

%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
\chapter{{\eng X86} arhitektura}
\bigskip

{\eng X86} je familija arhitektura {\eng CISC} skupa instrukcija razvijena od
strane Intel-a koja je bazirana na 8086 mikroprocesoru. 8086 je nastao 1978.
kao shesnaestobitna ekstenzija 8080 osmobitnog mikroprocesora, da bi 1985.
godine nastao 80386 sa velichinom registra od chak 32 bita. Svi procesori iz
ove familije nose zajednichki naziv upravo po sufiksu 86 koji se pojavljuje u
imenima svih ovih procesora.\\

U periodu od 1999. do 2003. {\eng AMD} je proshirio velichinu registra na 64
bita i ta arhitektura ima vishe naziva od kojih su najkorish\/c1eniji: {\eng
x86\_64, amd64} i {\eng x64}. Velika vec1ina uredjaja danas koristi {\eng
x86\_64} arhitekturu procesora.\\

Jezgo operativnog sistema prikazano u ovom radu bazirano je na {\eng X86}
arhitekturi sa registrom velichine 32 bita. Konkretna verzija ove arhitekture
je {\eng i386}. Ova verzija dobila je ime po Intelovom mikroprocesoru pod
imenom 80386 shto oznachava trec1u generaciju {\eng X86} arhitekture.


\section{Registri procesora}
\medskip

Postoji vishe vrsta registara procesora\cite[75]{misc:1}. Neki od osnovnih
registara koje je potrebno pomenuti dati su u tekstu koji sledi. Razlog zbog
kojeg su navedena i imena registara prethodnih verzija {\eng X86} arhitekture,
je zbog toga shto je moguc1e adresirati prvih {\eng x} bitova, ako se koristi
ime registra za {\eng x}-tobitnu verziju {\eng X86} arhitekture. Naravno, ovo
vazhi samo ukoliko je duzhina registra nasheg sistema (32 bita), vec1a ili
jednaka duzhini registra chiju notaciju koristimo.

\newpage
Registri opshte namene:\\[1mm]
{\eng\begin{tabular}{|c|c|c|c|c|c|c|c|c|}
\hline
8bit & al & bl & cl & dl & sil & dil & spl & bpl \\
\hline
16bit & ax & bx & cx & dx & si & di & sp & bp \\
\hline
32bit & eax & ebx & ecx & edx & esi & edi & esp & ebp \\
\hline
64bit & rax & rbx & rcx & rdx & rsi & rdi & rsp & rdp \\
\hline
\end{tabular}}\\

Segmentni registri:\\[1mm]
{\eng\begin{tabular}{|c|c|c|c|c|c|}
\hline
cs & ds & ss & es & fs & gs \\
\hline
\end{tabular}}\\

Kontrolni registri:\\[1mm]
{\eng\begin{tabular}{|c|c|c|c|c|}
\hline
cr0 & cr2 & cr3 & cr4 & cr8 \\
\hline
\end{tabular}}\\

Sistemski registri (pokazivachi na tabele):\\[1mm]
{\eng\begin{tabular}{|c|c|c|}
\hline
gdtr & ldtr & idtr \\
\hline
\end{tabular}}\\

Osim pomenutih, pochev od shesnaestobitne {\eng X86} arhitekture, postoje i
registri {\eng ah, bh, ch, dh (h-higher)} koji predstavljaju gornju polovinu
(od 9. do 16. bita) {\eng ax, bx, cx, dx} registara redom. U daljem tekstu
bic1e prikazan odnos izmedju registara o kome je ranije bilo rechi, kao i
prikaz i na to od kog do kog bita registra se odnosi data notacija.\\

{\eng\begin{tabular}{|c|c|c|c|c|c|c|c|}
63-56 & 55-48 & 47-40 & 39-32 & 31-24 & 23-16 & 15-8 & 7-0 \\
\hline
&&&&&& ah & al \\
\hline
&&&&&& \multicolumn{2}{|c|}{ax} \\
\hline
&&&& \multicolumn{4}{|c|}{eax} \\
\hline
\multicolumn{8}{|c|}{rax} \\
\hline
\end{tabular}}\\

Primetimo da, ukoliko nas interesuje vrednost drugog bajta u {\eng X86\_64}
arhitekturi, do nje mozhemo doc1i na sledec1a 4 nachina:
{\eng ah, ax\&0xFF00, eax\&0x0000FF00} ili {\eng rax\&0x000000000000FF00}.


\section{Registri opshte namene}
\medskip

Registri opshte namene imaju ulogu da chuvaju operande i pokazivache:
\begin{itemize}
\item Operande za logichke i aritmetichke operacije
\item Operande za adresne kalkulacije
\item Pokazivache na memorijsku lokaciju
\end{itemize}

Registri opshte namene se mogu koristiti proizvoljno prema potrebi. Medjutim,
dizajneri hardvera su uvideli da postoji moguc1nost daljih optimizacija ukoliko
se svakom od ovih registara dodeli neka specifichna uloga u kojoj je malo bolji
od ostalih registara opshte namene.\\

Na taj nachin prevodioci vec1inu vremena kreiraju bolji asemblerski kod nego
ljudi, prosto iz razloga shto svaki od registara opshte namene takodje koriste
i za njihovu specifichnu funkciju svaki put gde je to moguc1e.\\

Specifichna uloga registara opshte namene:
\begin{itemize}
\item {\eng eax} - akumulator za operande i podatke rezultata
\item {\eng ebx} - pokazivach na podatke u {\eng ds} segmentu
\item {\eng ecx} - brojach za petlje i operacije nad stringovima
\item {\eng edx} - pokazivach na U/I
\item {\eng esi} - pokazivach na podatke na koji pokazuje {\eng ds} registar;
pochetni pokazivach za operacije nad stringovima
\item {\eng edi} - pokazivach na podatke u segmentu na koji pokazuje {\eng es}
registar; krajnji pokazivach za operacije nad stringovima
\item {\eng esp} - pokazivach na pochetak steka
\item {\eng ebp} - pokazivach na podatke u steku

\end{itemize}

\section{Segmentni registri}
\medskip

Segmentni registri sadrzhe shesnaestobitne selektore segmenta. Selektor
segmenta je specijalan pokazivach koji identifikuje segment u memoriji. Da
bismo pristupili odredjenom segmentu u memoriji, selektor segmenta koji
pokazuje na taj segment mora biti dostupan u odgovarajuc1em segmentnom
registru.

Specifichna uloga segmentnih registara:
\begin{itemize}

\item {\eng cs - code segment}. {\eng cs} registar sadrzhi selektor segmenta
koji pokazuje na segment koda u kome se nalaze instrukcije koje se izvrshavaju.
\item {\eng ds - data segment}. Osim {\eng ds}, segmentni registri za segmente
podataka su i {\eng es, fs}, kao i {\eng gs}.
\item {\eng ss - stack segment}. {\eng ss} registar sadrzhi selektor segmenta
koji pokazuje na segment steka gde se chuva stek programa koji se trenutno
izvrshava. Za razliku od registra za segment koda, {\eng ss} registar se mozhe
eksplicitno postaviti shto dozvoljava aplikacijama da postave vishe stekova i
da alterniraju izmedju njih.

\end{itemize}


\section{Operativni rezhimi procesora}
\medskip

Operativni rezhimi procesora u {\eng X86} arhitekturi su:
\begin{itemize}
\item {\eng Real mode}
\item {\eng Protected mode (16-bit)}
\item {\eng Protected mode (32-bit)}
\item {\eng Compatibility mode} (samo {\eng x86-64})
\item {\eng Long mode} (samo {\eng x86-64}) 
\end{itemize}

\subsection{{\eng Real mode}}
\smallskip

Realni rezhim je stanje procesora koje karakterishe 20-tobitna segmentirana
memorija, shto znachi da se mozhe adresirati samo malo vishe od jednog
megabajta. Svi procesori pochev od 80286 zapochinju u ovom rezhimu nakon
ukljuchivanja rachunara, zbog kompatibilnosti. Da bismo mogli da adresiramo
vishe memorije, potrebno je da koristimo segmentne registre.\\

Postupak kojim iz realnog rezhima prelazimo u zashtic1eni rezhim, naziva se
daleki skok {\eng (far jump)}, gde pri postavljanju segmentnih registara
"skachemo" iz jednog segmenta u drugi. Daleki skok najchesh\/c1e podrazumeva
promenu selektora segmenta, koji se nalazi u segmentu koda, i koji pokazuje na
segment koda u kome se nalaze instrukcije koje se trenutno izvrshavaju.

\subsection{Segmentacija}
\smallskip

Segmentacija je reshenje kojim se omoguc1ava adresiranje vishe memorije nego
shto je to hardverski predvidjeno. Segmentacija se postizhe korish\/c1enjem
{\eng offset}-a. {\eng Offset} je razlika (udaljenost) trenutne i pochetne
adrese. Upravo smo uz pomoc1 segmenatcije u realnom rezhimu adresirali memoriju
sa 20, umesto predvidjenih 16 bitova.

\subsection{{\eng Protected mode}}
\smallskip

Zashtic1eni rezhim je stanje procesora u kojem procesor ima pun pristup celom
opsegu memorije, za razliku od realnog rezhima. Maksimalna velichina {\eng RAM}
memorije koju arhitektura {\eng i386} podrzhava je {\eng 4GB}, upravo zbog
velichine registra od 32 bita ($2^{32}B = 4GB$). Neki procesori koji
podrzhavaju {\eng PAE - Physical Address Extension}, podrzhavaju i adresiranje
memorija preko 64 bita. Kasnije je na ovom starndardu utemeljeno i adresiranje
memorija na {\eng X86\_64}.\\

Adresiranje svih 32 bita memorije postizhe se korish\/c1enjem stranichenja
({\eng paging}), koje nam dozvoljava da mapiramo fizichku memoriju na
virtuelnu. Na taj nachin, prilikom izvrshavanja svakog programa mozhe se
zavarati program, tako da misli da njegovo izvrshavanje krec1e od pocheka
memorije. Iz tog razloga, znachajno nam je olakshano izvrshavanje programa jer
nam svi programi postaju nezavisni od adrese fizichke memorije gde se oni
zapravo nalaze, dok prilikom kreiranja programa mozhemo fiksno postaviti adresu
prve instrukcije.\\

Ovo je stanje procesora koji nashe jezgro trenutno koristi.

\subsection{{\eng Compatibility mode}}
\smallskip

Rezhim kompatibilnosti se pokrec1e tokom prelaska iz zashtic1enog rezhima u
dugachki rezhim. Rezhim kompatibilnosti radi slichno zashtic1enom rezhimu i
koristi se za omoguc1avanje uchitavanja 64-bitnih struktura, pre ulaska u
odgovarajuc1i dugachki rezhim.

\subsection{{\eng Long mode}}
\smallskip

Vremenom je postalo jasno da {\eng 4GB} adresibilne memorije koju nam pruzha
32-bitna {\eng X86} arhitektura nije dovoljno. Iz tog razloga nastao je {\eng
long mode}. Dugachki rezhim je zapravo samo ekstenzija 32-bitnog skupa
instrukcija, ali za razliku od tranzicije sa 16-bitnog na 32-bitni skup
instrukcija, sada je uklonjen veliki deo instrukcija. Ovo ne utiche na
kompatibilnost sa starijim verzijama izvrshnih fajlova, ali menja nachin na
koji asembler i prevodioci za novi kod moraju da funkcionishu.\\

Kreiranjem ove ekstenzije procesora, nastala je i nova {\eng AMD64}
arhitektura, koja je dobila ime upravo po {\eng AMD} kompaniji koja je
dizajnirala ovu specifikaciju. To je bio prvi put u istoriji da je vrlo vazhna
odluka koja se tiche {\eng X86} arhitekture donesena od neke druge kompanije, a
ne samog Intel-a, ali i da je Intel odluchio da prihvati tehnologiju od stranog
izvora.

\newpage

\section{Ekstenzije procesora}
\medskip

Ekstenzije procesora u {\eng X86} arhitekturi su:

\begin{itemize}
\item {\eng 86-64}
\item {\eng PAE/NX}
\item {\eng x87}
\item {\eng SSE}
\item {\eng AVX}
\end{itemize}


\subsection{{\eng x86-64}}
\smallskip

Proshirenje {\eng x86-64} je prilichno ekspanzivno, primena 64-bitnog
operativnog rezhima i 64-bitno adresiranje. Danas je gotovo nemoguc1e pronac1i
rachunar koji ne podrzhava {\eng x86-64}.

\subsection{{\eng PAE/NX}}
\smallskip

{\eng PAE/NX} primenjuje stranichne poruke na chetiri nivoa i dodaje pregrsht
svojstava stranicama da bi se primenila opsezhna zashtita memorije,
ukljuchujuc1i {\eng NX}, zastavicu za onemoguc1avanje izvrshavanja na
odredjenoj stranici. Vec1ina operativnih rachunara danas podrzhava {\eng
PAE/NX}.

\subsection{{\eng x87}}
\smallskip

{\eng x87} je proshirenje za {\eng floating point} izrachunavanja. Iako je
tehnichki ekstenzija, podrzhana je na vec1ini {\eng x86} procesora.

\subsection{{\eng SSE}}
\smallskip

{\eng SSE} je 128-bitno proshirenje za podatke. Dodaje 8-16 128-bitnih {\eng
XMM} registra opshte namene i instrukcija za izvodjenje matematike {\eng SIMD}
vektora. {\eng SSE} ima nekoliko verzija. {\eng x86-64} procesori su obavezni
da podrzhavaju najmanje {\eng SSE2}.

\subsection{{\eng AVX}}
\smallskip

{\eng AVX} je 256-bitno proshirenje za podatke. Obavlja svrhu slichnu {\eng
SSE} i implementira nekoliko 256-bitnih {\eng YMM} registara.


%{\eng\url{https://wiki.osdev.org/Protected_Mode}}

%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
\chapter{{\eng Boot}}
\bigskip

\section{Redosled pokretanja}
\medskip

Od pritiska tastera za ukljuchivanje rachunara, pa do uchitavanja operativnog
sistema postoji ceo jedan proces. Nakon pritiska tastera, rachunar prvo
izvrshava {\eng POST (Power On Self Test)} rutinu, koja je jedna od pochetnih
faza {\eng BIOS}-a {\eng (Basic Input Output System)}. U {\eng POST}-u,
rachunar pokushava da inicijalizuje komponente rachunarskog sistema jednu po
jednu, i proverava da li one ispunjavaju sve uslove za startovanje rachunara.
Ukoliko je ceo proces proshao bez greshaka, nastavlja se dalje izvrshavanje
{\eng BIOS}-a. {\eng BIOS} sada ima ulogu da pronadje medijum koji sadrzhi
program koji c1e uchitati jezgro operativnog sistema u {\eng RAM} memoriju
rachunara. Taj program se naziva {\eng Bootloader}.

%{\eng\url{https://wiki.osdev.org/Boot_Sequence}}

\section{{\eng MBR}}
\medskip

{\eng MBR (Master Boot Record)} je prvi sektor na hard disku. Sadrzhi {\eng
bootloader} i tabelu particija. Od 512 bajtova koje chini sektor hard diska,
440-446 bajtova je \text predvidjeno za {\eng bootloader}, 64 bajta za chetiri
primarne particije dok poslednja dva bajta sadrzhe konstante {\eng 0x55, 0xAA}
koje identifikuju ovaj sektor kao validan {\eng boot} sektor.\\

Noviji {\eng UEFI (Unified Extensible Firmware Interface)} sistemi umesto {\eng
MBR} sadrzhe {\eng GPT (GUID partition table)} tabelu particija. {\eng GPT}
omoguc1ava particionisanje hard diskova vec1ih od {\eng 2TB}, kao i posedovanje
vishe od chetiri primarne particije.

\section{{\eng Bootloader}}
\medskip

{\eng Bootloader} je program koji se nalazi u prvih 440-446 bajtova medijuma u
{\eng MBR} odeljku, i njegov zadatak je da uchita jezgro operativnog sistema u
{\eng RAM} memoriju, i preda mu dalje upravljanje. Zbog kompleksnosti
danashnjeg softvera, 440 bajtova je vrlo malo za uchitavanje celog {\eng
bootloader}-a. Iz tog razloga neki {\eng bootloader}-i razdvojeni su u vishe
delova, najchesh\/c1e dva. Prvi deo je vrlo mali, staje u 440 bajtova {\eng
MBR}-a i on sluzhi samo da bi uchitao drugi deo, u kome se nalazi glavni kod
koji dalje predaje upravljanje jezgru operativnog sistema.\\

Neki od najpopularnijih {\eng bootloader}-a jesu: {\eng GRUB, LILO,
systemd-boot, rEFInd}, kao i {\eng Windows Boot Manager}. Za potrebe ovog
operativnog sistema korish\/c1en je {\eng GRUB} o kome c1e biti vishe rechi u
odeljku Korish\/c1eni alati.

%{\eng\url{https://wiki.osdev.org/Bootloader}}

\section{{\eng Multiboot} specifikacija}
\medskip

{\eng Multiboot} specifikacija je otvoreni standard koji jezgrima obezbedjuje
ujednachen nachin pokretanja od strane {\eng bootloader}-a usaglashenih sa ovom
specifikacijom. Jedna od prvih stvari koju svako jezgro uradi je postavljanje
konstanti definisanih {\eng multiboot} standardom da bi bilo prepoznato od
strane {\eng bootloader}-a i da bi mu bilo predato dalje upravljanje.

\section{{\eng ELF}}
\medskip

{\eng ELF} je format za skladishtenje programa ili fragmenata programa na
disku, kreiran kao rezultat prevodjenja i linkovanja. {\eng ELF} fajl je
podeljen na odeljke. Za program koji mozhe da se izvrshi, postoje sledec1i
odeljci: odeljak sa tekstom za kod, odeljak sa podacima za globalne promenljive
i odeljak {\eng ".rodata" (read only data)} koji obichno sadrzhi konstantne
niske. {\eng ELF} fajl sadrzhi zaglavlja koja opisuju kako ovi odeljci treba da
budu uskladishteni u memoriji.\\

Ovaj format definisan je u {\eng System V ABI} ({\eng System V Application
Binary Interface})\cite{misc:3}, koji predstavlja skup specifikacija koji
definishe pozivanje funkcija, format objektnih fajlova, format fajlova koji
mogu da se izvrshe, dinamichno linkovanje kao i mnoge druge.

Funkcije arhitekture {\eng i386}, po konvenciji, povratne vrednosti celobrojnog
tipa chuvaju u {\eng eax} registru, dok se vrednosti koje ne staju u 32 bita
{\eng eax} registra "prelivaju" u {\eng edx} registar. Ova informacija c1e nam
biti kljuchna kada budemo pozivali funkcije napisane u {\eng C}-u iz {\eng
Assembler}-a.

%{\eng\url{https://wiki.osdev.org/ELF}}

%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
\chapter{Korish\/c1eni alati}
\bigskip

U daljem tekstu se mogu videti neki od alata korish\/c1enih tokom izrade
ovog rada. Vec1ina korish\/c1enih alata poseduje {\eng GPLv3} licencu. {\eng
GNU Public Licence} je licenca otvorenog koda koja dozvoljava modifikovanje i
distribuiranje koda sve dok je taj kod javno dostupan. Jedini programi sa ove
liste koje nije kreirao {\eng GNU} su: {\eng QEMU} virtuelna mashina, {\eng
git} i {\eng NeoVim} koji koriste {\eng GPLv2} licencu.\\

Operativni sistem korish\/c1en u izradi ovog projekta je {\eng Artix Linux}.
{\eng Artix Linux} je {\eng GNU/Linux} distribucija bazirana na {\eng Arch
Linux}-u. Vec1ina korish\/c1enih programa je vec1 prevedena i spremna za
upotrebu i nalazi se na zvanichnim javno dostupnim lokacijama.\\

Za programe koji su morali biti prevedeni date su instrukcije u njihovoj
podsekciji. {\eng Binutils} i {\eng GCC} su morali da budu naknadno prevedeni i
to da ne bi koristili standardnu biblioteku koju nam je obezbedio operativni
sistem domac1in (onaj na kome se prevodi ovaj projekat), vec1 posebnu bibloteku
kreiranu za ovo jezgro. Za ostale programe koji su korish\/c1eni preporuchena
je upotreba onih koji su dostupni kao spremni paketi u izvorima odabrane
distrubucije {\eng GNU/Linux}-a.

\section{{\eng Binutils}}
\medskip

Izvorni kod softvera se mozhe nac1i na stranici
{\eng\url{https://www.gnu.org/software/binutils/}}, zajedno sa uput\/stvom za
prevodjenje i korish\/c1enje.\\

Ovaj softverski paket sadrzhi programe neophodne za izradu programa od kojih su
najkorish\/c1eniji asembler ({\eng as}), linker ({\eng ld}), kao i program za
kreiranje biblioteka ({\eng ar}).

\subsection{Pre dodavanja {\eng C} biblioteke}
\smallskip

Kako se ne koristi standardna biblioteka, vec1 biblioteka koja je samostalno
napisana specifichno za ovaj projekat, potrebno je prevesti {\eng GNU
Binutils}. \text Medjutim, postoji moguc1nost korish\/c1enja vec1 spremnog
paketa koji se za distribucije bazirane na {\eng Arch Linux}-u mozhe nac1i na
stanici {\eng\url{https://aur.archlinux.org/packages/i686-elf-binutils/}}.
Pojedine distribucije vec1 imaju ovaj paket preveden, ali je preporuka dodatno
prevodjenje da bi se izbegla nekompatibilnost, a i zato shto c1e nakon
formiranja nashe {\eng C} biblioteke biti neophodno prevesti ovaj program za
svaki sistem posebno.\\

Za one koje zhele sami da prevedu {\eng binutils}, dat je deo instrukcija koji
se razlikuje od uput\/stva datog na zvanichnom sajtu, a tiche se podeshavanja
pre prevodjenja.\\

\medskip\begin{minipage}{\textwidth}\eng\lstinputlisting[language=make]{include/00.alati/binutils/binutils1}\srb\end{minipage}\smallskip

\subsection{Nakon dodavanja  {\eng C} biblioteke}
\smallskip

Nakon dodavanja nashe {\eng C} biblioteke potrebno je prevesti {\eng GNU
Binutils} tako da tu biblioteku i koristi prilikom prevodjenja nasheg
operativnog sistema.

\textbf{Napomena:} Potrebno je postaviti {\eng \$SYSROOT} na lokaciju koja
sadrzhi biblioteku. To je moguc1e uraditi na sledec1i nachin:\\

\medskip\begin{minipage}{\textwidth}\eng\lstinputlisting[language=make]{include/00.alati/binutils/exportsysroot}\srb\end{minipage}\smallskip

Instrukcije za prevodjenje date su u nastavku.

\medskip\begin{minipage}{\textwidth}\eng\lstinputlisting[language=make]{include/00.alati/binutils/binutils2}\srb\end{minipage}\smallskip

\subsection{{\eng GNU Assembler}}
\smallskip

Iako trenutno postoje mnogo popularnije alternative poput {\eng NASM (Netwide
Assembler)} i {\eng MASM (Microsoft Assembler)} koji koriste noviju Intelovu
sintaksu, autor se ipak odluchio za {\eng GASM} zbog kompatibilnosti sa {\eng
GCC} prevodiocem. {\eng GASM} koristi stariju {\eng AT\&T} sintaksu koju
karakterishe: obrnut poredak parametara, prefiks pre imena registara i
vrednosti konstanti, a i velichina parametara mora biti eksplicitno definisana.
Zbog toga c1e mozhda nekim chitaocima biti koristan program {\eng intel2gas}
koji se za {\eng Arch Linux} mozhe nac1i na stanici
{\eng\url{https://aur.archlinux.org/packages/intel2gas/}}, a koji prevodi
rasprostranjeniju Intelovu sintaksu u {\eng AT\&T} sintaksu.\\

{\eng GNU Assembler} je korish\/c1en za prevodjenje dela koda napisanog u
asembleru.

\subsection{{\eng GNU Linker}}
\smallskip

{\eng GNU Linker} je korish\/c1en za linkovanje, tj. "spajanje" svog prevedenog
koda u jednu binarnu datoteku tipa {\eng ELF} koja predstavlja jezgro (kernel).
Linker koristi {\eng src/linker.ld} skriptu koja definishe na koji nachin se
pakuju sekcije objektnih fajlova, od koje memorijske lokacije pochinje
uchitavanje jezgra, kao i koja je pochetna funkcija od koje krec1e
izvrshavanje. Ova skripta u stvari predstavlja recept za kreiranje navedene
{\eng ELF} datoteke koja u nashem sluchaju chini operativni sistem.

\section{{\eng GCC}}
\medskip

Izvorni kod softvera se mozhe nac1i na stranici
{\eng\url{https://gcc.gnu.org/}}, zajedno sa uput\/stvom za prevodjenje i
korish\/c1enje.\\

Isto kao i za {\eng GNU Binutils}, moguc1e je pronac1i vec1 spreman paket u
pojedinim distribucijama, ali je preporuka manuelno prevesti iz prethodno
navedenih razloga. Za {\eng Arch Linux} ovaj paket se mozhe nac1i na stanici
{\eng\url{https://aur.archlinux.org/packages/i686-elf-gcc/}}.\\

{\eng GCC} je {\eng GNU}-ov skup prevodioca koji je korish\/c1en za
prevodjenje ovog operativnog sistema.

\subsection{Pre dodavanja {\eng C} biblioteke}
\smallskip

Za one koje zhele sami da prevedu {\eng GCC}, dat je deo instrukcija koji se
razlikuje od uput\/stva datog na zvanichnom sajtu, a tiche se podeshavanja pre
prevodjenja.\\

\medskip\begin{minipage}{\textwidth}\eng\lstinputlisting[language=make]{include/00.alati/gcc/gcc1}\srb\end{minipage}\smallskip

\subsection{Nakon dodavanja {\eng C} biblioteke}
\smallskip

Instrukcije za prevodjenje nakon dodavanja biblioteke date su u nastavku.

\medskip\begin{minipage}{\textwidth}\eng\lstinputlisting[language=make]{include/00.alati/gcc/gcc2}\srb\end{minipage}\smallskip

Prevodjenje {\eng GCC}-a sa datim opcijama obezbedjuje nam korish\/c1enje date
biblioteke, umesto standardne koju nam je obezbedio operativni sistem domac1in.

\section{{\eng GRUB}}
\medskip

Izvorni kod softvera se mozhe nac1i na stranici
{\eng\url{https://www.gnu.org/software/grub/}}, zajedno sa uput\/stvom za
prevodjenje i korish\/c1enje.\\

{\eng GRUB (GRand Unified Bootloader)} je {\eng bootloader} koji je
korish\/c1en na ovom projektu. Trenutno korish\/c1ena verzija ovog softvera je
{\eng GRUB 2}.\\

Konfiguracioni fajl {\eng grub.cfg} definishe odakle ovaj {\eng bootloader}
uchitava jezgro, kao i koliki je vremenski okvir izmedju izbora jezgara,
odnosno operativnih sistema.

\section{{\eng QEMU}}
\medskip

Vishe informacija o softveru se mozhe nac1i na stranici
{\eng\url{https://www.qemu.org/}}, zajedno sa uput\/stvom za korish\/c1enje.\\

{\eng QEMU} je virtuelna mashina u kojoj c1e jezgro biti testirano i prikazano
zarad praktichnih razloga. {\eng QEMU} je odabran za ovaj projekat, jer za
razliku od drugih virtuelnih mashina poseduje {\eng cli (command line
interface)}, iz koga se lako mozhe pozivati pomoc1u skripti kao shto su {\eng
Makefile}-ovi.

\section{{\eng Make}}
\medskip

Izvorni kod softvera se mozhe nac1i na stranici
{\eng\url{https://www.gnu.org/software/make/}}, zajedno sa uput\/stvom za
prevodjenje i korish\/c1enje.\\

{\eng Make}\cite{book:78575} nam omoguc1ava da sa lakoc1om odrzhavamo i
manipulishemo izvornim fajlovima. Moguc1e je sve prevesti, obrisati, kreirati
{\eng iso} fajl kao i pokrenuti {\eng QEMU} virtuelnu mashinu sa samo jednom
kljuchnom rechi u terminalu. Napisani {\eng Makefile} za potrebe ovog projekta
bic1e detaljno objashnjen u sekciji {\eng Build system}.

\section{Manje bitni alati}
\medskip

\subsection{{\eng NeoVim}}
\smallskip

{\eng NeoVim} je uredjivach teksta nastao od {\eng Vim}-a ({\eng Vi improved})
\cite{book:78583}. Konfiguracijski fajlovi autora, mogu se nac1i na
{\eng\url{https://github.com/aleksav013/nvim}}, i imaju za cilj da stvore
okruzhenje pogodno za rad na ovom projektu.


\subsection{{\eng git}}
\smallskip

Kreator ovog programa je {\eng Linus Torvalds}, koji je kreirao {\eng Linux}
jezgro. Izvorni kod softvera se mozhe nac1i na stranici
{\eng\url{https://git.kernel.org/pub/scm/git/git.git}}.\\

{\eng Git} je program koji nam pomazhe da odrzhavamo izvorne fajlove
sinhronizovanim sa repozitorijumom. Osim toga znachajan je i njegov sistem
kontrole verzija - moguc1nost da se za svaku promenu ({\eng commit}), vidi
tachno koji su se fajlovi izmenili i koja je razlika izmedju neke dve verzije
projekta.

\subsection{{\eng xorriso (libisoburn)}}
\smallskip

Izvorni kod softvera se mozhe nac1i na stranici
{\eng\url{https://www.gnu.org/software/xorriso/}}, zajedno sa uput\/stvom za
prevodjenje i korish\/c1enje.\\

Sluzhi za kreiranje {\eng ISO} fajlova koji se mogu "narezati" na {\eng CD}
disk ili {\eng USB} flesh, i koji se kasnije mogu koristiti kao optichki disk
koji sadrzhi sve shto je neophodno za uspeshno podizanje sistema.

\subsection{{\eng GDB}}
\smallskip

Izvorni kod softvera se mozhe nac1i na stranici
{\eng\url{https://www.sourceware.org/gdb/}}, zajedno sa uput\/stvom za
prevodjenje i korish\/c1enje.\\

{\eng GDB} je {\eng GNU}-ov {\eng debugger}, koji sluzhi za pronalazhenje
greshaka u kodu, kao i aktivno prac1enje izvrshavanja programa (u ovom sluchaju
jezgra). Uz pomoc1 ovog programa ustanovljeno je shta svaki taster na tastaturi
vrac1a nakon pritiska, shto je znachajno ubzalo proces mapiranja tastature.

%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
\chapter{Inspiracija}
\bigskip

\section{{\eng Minix}}
\medskip

{\eng Minix} je operativni sistem baziran na {\eng UNIX}-u koji koristi
mikrokernelsku arhitekturu. Pochev od verzije 2.0 zadovoljava {\eng POSIX
(Portable Operating System Interface)} standard. Pochetne verzije {\eng Minix}
operativnog sistema, kreirao je Endrju S. Tanenbaum kao profesor Vrije
univerziteta u Amsterdamu. Profesor Tanenbaum kreirao je operativni sistem kao
primer principa koji su prikazani u njegovoj knjizi "Operativni sistemi: Dizajn
i Implementacija" ({\eng Operating Systems: Design and
Implementation})\cite{book:1400099}. Osim ove knjige, Tanenbaum napisao je i
mnoge druge koje mogu biti od koristi svima koji zhele da se bave dizajnom
operativnih sistema\cite{book:821745}\cite{book:915673}. Zanimljiva chinjenica
je da je {\eng Minix} najpopularniji operativni sistem chije jezgro koristi
mikrokernelsku arhitekturu.\\

Spekulishe se da svi Intelovi procesori nakon {\eng Core2Duo} serije koji imaju
chip pod nazivom {\eng Intel ME (Intel Managment Engine)}, zapravo pokrec1u
{\eng Minix} operativni sistem. Ovo bi {\eng Minix} uchinilo
najkorish\/c1enijim operativnim sistemom ikada.


\section{{\eng Linux}}
\medskip

Autor rada vec1 duzhe od dve godine koristi operativni sistem sa {\eng Linux}
jezgrom, shto je bio i glavni razlog zashto je izabrao rad na ovu temu. U toku
izrade ovog projekta, autor je pozheleo da bolje razume kako funkcionishe
izrada {\eng Linux} jezgra i kako je to "zajednica" ona koja ga pokrec1e i
odrzhava, a ne neka velika korporacija. Stoga je odluchio da doprinese tom
projektu, i poslao je nekoliko zakrpa ({\eng patch}-eva) koji su primljeni i
implemetirani u novoj 5.17 verziji {\eng Linux} jezgra. Ovo iskustvo pokazalo
mu je koliko je ozbiljna organizacija koja stoji iza celog tog projekta i
koliko je bitno raditi na svim sferama nekog projekta kao shto su i izrada
dokumentacije i spremnost da se edukuju i zainteresuju mladi ljudi kojima c1e
ovakvo iskustvo znachiti u daljem profesionalnom usavrshavanju. Autor je
srec1an shto ga je ovaj projekat odvazhio da nachini taj korak i doprinese
mozhda najvec1em softverskom projektu ikada.

\section{{\eng BSD}}
\medskip

Najpopularniji {\eng BSD} operativni sistemi su redom {\eng
FreeBSD\cite{book:1310096}, OpenBSD} i {\eng NetBSD}. Svaki od njih ima
razlichite ciljeve, ali su svi saglasni u jednom: softver mora ostati
minimalan. Svi ovi operativni sistemi svoje sistemske programe i biblioteke
imaju napisano u duplo, ako ne i nekoliko puta manje linija koda nego {\eng
GNU/Linux}. To ih chini mnogo lakshim za odrzhavanje, ali i mnogo sigurnijim.\\

{\eng BSD} operativni sistemi razlikuju se od {\eng GNU/Linux}-a, po tome shto
su kod {\eng BSD}-a jezgro i korisnichki programi celina koja je nastala od
strane jednog tima ljudi i odrzhavaju se uporedo, dok je kod {\eng GNU/Linux}-a
jezgro {\eng Linux}, a {\eng GNU Coreutils} chini korisnichke programe {\eng
(user space)} i njihov razvoj je potpuno nezavisan. Zbog te chinjenice, {\eng
BSD} je mnogo lakshe odrzhavati i mnogo brzhe se mogu implementirati nove ideje
i moguc1nosti, prosto iz razloga shto ne zavisi od druge strane da se pre svega
uskladi, a potom i implementira datu promenu. \\

Takodje osim gore navedenih razlika, josh jedna veoma bitna razlika je to shto
{\eng BSD} koristi {\eng MIT} licencu dok {\eng GNU/Linux} koristi {\eng
GPLv2/GPLv3} licencu. To znachi da za {\eng BSD} sisteme nakon modifikacije ne
moramo uchiniti kod javno dostupnim. Ta chinjenica chini {\eng BSD} vrlo
primamljivim za velike korporacije koje na taj nachin svoja softverska reshenja
mogu bazirati na vec1 postojec1im. Tako na primer mnoge konzole pokrec1u upravo
izmenjenu verziju {\eng FreeBSD}-a, dok sa druge strane imamo i kompanije poput
{\eng Apple}-a, koja takodje koristi {\eng FreeBSD}, ali kao podlogu za svoje
operativne sisteme za rachunare i mobilne telefone.


%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
\chapter{{\eng Build system}}
\bigskip

Sistem koji kreira {\eng toolchain} koji se koristi za prevodjenje, linkovanje
i izradu upotrebljivog operativnog sistema u {\eng ISO} formatu. Osim skupa
alata mozhe se videti i {\eng Makefile} koji pamti na koji se tachno nachin
koristi taj skup alata da bi se izgradilo jezgro.

\section{{\eng aleksa-toolchain}}
\medskip

U sklopu ovog projekta nastao je i {\eng aleksa-toolchain}, kao i {\eng
shell}\cite{book:2751214} skripta koja kreira taj {\eng toolchain} (skup alata)
koji se dalje koristi za prevodjenje jezgra.\\

U tekstu koji sledi mozhe se videti koje sve funkcije skripta sadrzhi.

\medskip\begin{minipage}{\textwidth}\eng\lstinputlisting[language=sh,linerange={131-140}]{include/00.build/setup.sh}\srb\end{minipage}\smallskip

Skripta prvo skida izvorni kod {\eng binutils}-a i {\eng GCC}-a, raspakuje ga
iz arhive, a zatim je {\eng patch}-uje (primenjuje skup izmena). Nakon toga
korish\/c1enjem {\eng GCC} prevodioca na {\eng host} sistemu, prevodi se
poseban {\eng GCC} prevodioc koji sluzhi za prevodjenje izvornog koda
namenjenog jezgru ovog operativnog sistema. Nakon toga on se instalira na put
{\eng /opt/aleksa/usr/bin/}, gde se nalazi novi {\eng \$SYSROOT} koji koristi
{\eng Makefile} za izgradnju jezgra.

\section{{\eng Makefile}}
\medskip

{\eng Makefile} je fajl koji kontrolishe ponashanje {\eng make} komande u
terminalu. Svaki {\eng Makefile} sadrzhi neki skup pravila koji definishu
proces koji se pokrec1e ukucavanjem komande {\eng make $<$ime\_pravila$>$}. U
tekstu koji sledi mozhemo da vidimo koji je to skup pravila koja su definisana
za ovaj projekat.\\

{\eng Makefile}:

\medskip\begin{minipage}{\textwidth}\eng\lstinputlisting[language=make,linerange={68-104}]{include/00.build/Makefile}\srb\end{minipage}\smallskip

\newpage

Osim navedenog skupa pravila, u {\eng Makefile}-u mozhemo definisati neke
promenljive koje bi nam omoguc1ile krac1i zapis, izbegavanje ponavljanja
konstanti, kao i znachajno lakshe menjanje istih. One funkcionishu na slichan
nachin kao i pretprocesorske direktive u {\eng C}-u. Primetimo da ispred nekih
linija u kojima dodeljujemo vrednosti promenljivima, imamo i kljuchnu rech
{\eng export}. To znachi da c1e se vrednost date promenljive, preneti i u
rekurzivni poziv {\eng Makefile}-a.

\medskip\begin{minipage}{\textwidth}\eng\lstinputlisting[language=make,linerange={0-22}]{include/00.build/Makefile}\srb\end{minipage}
\begin{minipage}{\textwidth}\eng\lstinputlisting[language=make,linerange={25-40}]{include/00.build/Makefile}\srb\end{minipage}\smallskip

Mozhemo da vidimo da je ovo kompleksnija forma {\eng Makefile}-a, jer sadrzhi
proces rekurzivnog pozivanja {\eng \$(MAKE)} komande. To znachi da ovaj
projekat sadrzhi vishe razlichitih {\eng Makefile}-ova za svaki deo projekta,
shto je i standardna procedura pri velikim projektima kao shto je ovaj.
Konkretno kod ovog jezgra postoje josh dva {\eng Makefile}-a, a tichu se koda
napisanog u {\eng C}-u, kao i koda napisanog u {\eng GNU Assembler}-u za {\eng
X86} arhitekturu.\\

{\eng src/as/Makefile}:

\medskip\begin{minipage}{\textwidth}\eng\lstinputlisting[language=make]{include/00.build/AS_Makefile}\srb\end{minipage}\smallskip

{\eng src/c/Makefile}:

\medskip\begin{minipage}{\textwidth}\eng\lstinputlisting[language=make]{include/00.build/C_Makefile}\srb\end{minipage}\smallskip

Na taj nachin bi sa lakoc1om projekat mogao biti proshiren na vishe razlichitih
arhitektura procesora, shto je i autorov plan u buduc1nosti. Biblioteke,
interaktivni {\eng shell}, kao i drajver za tastaturu napisan za ovo jezgo se
ne bi menjali, dok bi zbog specifichnosti druge arhitekture bile promenjene
komponente zaduzhene za pochetnu inicijalizaciju i kontolisanje hardvera na
najnizhem nivou.\\

Za svaki projekat moguc1e je automatizovati deo posla kreiranjem {\eng
Makefile}-a, pa tako na primer i ovaj maturski rad koji je iskucan u {\eng
LaTeX}-u ima svoj {\eng Makefile}:

\medskip\begin{minipage}{\textwidth}\eng\lstinputlisting[language=make]{Makefile}\srb\end{minipage}\smallskip


%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
\chapter{Jezgro operativnog sistema}
\bigskip

Rad je prvobitno bio zamishljen kao postupno izlaganje nastajanja ovog
operativnog sistema, ali se kasnije autor odluchio da ipak izlozhi samo
trenutnu verziju rada, s obrzirom na to da bi rad bio nepotrebno duzhi. Jezgro
je, kao shto je vec1 recheno napisano u asembleru i programskom jeziku {\eng C}
\cite{book:441007}\cite{book:690930}.

\section{Pochetak}
\medskip
%{\eng\url{https://wiki.osdev.org/Bare_Bones}}

{\eng src/as/boot.s}:\\

U prvom delu postavljamo promenljive na vrednosti koje su odredjene {\eng
multiboot} standardom, da bi {\eng bootloader} prepoznao nashe jezgro.

\medskip\begin{minipage}{\textwidth}\eng\lstinputlisting[language=Assembler]{include/01.pocetak/boot1.s}\srb\end{minipage}\smallskip

Nakon toga postavljamo prvih par bitova na prethodno pomenute vrednosti, ali
tako da za svaku promenljivu ostavljamo 32 bita prostora.

\medskip\begin{minipage}{\textwidth}\eng\lstinputlisting[language=Assembler]{include/01.pocetak/boot2.s}\srb\end{minipage}\smallskip

Postavljamo promenljive koje chuvaju adrese na kojima pochinju segmenti koda i
podataka, redom.

\medskip\begin{minipage}{\textwidth}\eng\lstinputlisting[language=Assembler]{include/01.pocetak/boot3.s}\srb\end{minipage}\smallskip

Definishemo sekciju {\eng .bss} u kojoj kreiramo stek i dodeljujemo mu 16
kilobajta.

\medskip\begin{minipage}{\textwidth}\eng\lstinputlisting[language=Assembler]{include/01.pocetak/boot4.s}\srb\end{minipage}\smallskip

Definishemo pochetnu funkciju {\eng \_start} pozivajuc1i funkciju za
inicijalizaciju {\eng gdt} tabele i "skachemo" na segment koda. Ovaj postupak
ima naziv {\eng "far jump"} jer skachemo van tekuc1eg segmenta.

\medskip\begin{minipage}{\textwidth}\eng\lstinputlisting[language=Assembler]{include/01.pocetak/boot5.s}\srb\end{minipage}\smallskip

U segmentu koda postavljamo segmentne registre na adresu segmenta podataka.
Zatim postavljamo {\eng esp} registar na pochetak steka koji smo
inicijalizovali u {\eng .bss} sekciji i predajemo upravljanje {\eng
kernel\_main} funkciji.

\medskip\begin{minipage}{\textwidth}\eng\lstinputlisting[language=Assembler]{include/01.pocetak/boot6.s}\srb\end{minipage}\smallskip

Postavljamo velichinu funkcije {\eng \_start} shto nam kasnije mozhe biti
korisno pri {\eng debug}-ovanju.

\medskip\begin{minipage}{\textwidth}\eng\lstinputlisting[language=Assembler]{include/01.pocetak/boot7.s}\srb\end{minipage}\smallskip


\section{Ispis na ekran - {\eng VGA}}
\medskip

{\eng src/c/vga.c}:\\

Korish\/c1ene biblioteke:

\medskip\begin{minipage}{\textwidth}\eng\lstinputlisting[language=C]{include/02.vga/vga1.c}\srb\end{minipage}\smallskip

Primetimo da u {\eng C}-u koristimo {\eng uintX\_t} promenljive. To je zbog
toga shto nam je u ovakvom okruzhenju vrlo bitno da pazimo na velichinu koju
zauzimaju promenljive.

\medskip\begin{minipage}{\textwidth}\eng\lstinputlisting[language=C]{include/02.vga/vga2.c}\srb\end{minipage}\smallskip

Chetiri znachajnija bita oznachavaju boju pozadine, dok preostala chetiri bita
oznachavaju boju karaktera.

\medskip\begin{minipage}{\textwidth}\eng\lstinputlisting[language=C]{include/02.vga/vga3.c}\srb\end{minipage}\smallskip

\medskip\begin{minipage}{\textwidth}\eng\lstinputlisting[language=C]{include/02.vga/vga4.c}\srb\end{minipage}\smallskip

Na {\eng VGA} izlaz ispisujemo karaktere tako shto pochev od adrese {\eng
0xB80000} pishemo shesnaestobitne vrednosti koje se prevode u karaktere i
njihovu boju. Osam znachajnijih bitova odredjuju boju karaktera, dok preostalih
osam bitova oznachavaju karakter.

\medskip\begin{minipage}{\textwidth}\eng\lstinputlisting[language=C]{include/02.vga/vga5.c}\srb\end{minipage}\smallskip

Funkcija koja ispisuje odredjeni karakter na ekranu.

\medskip\begin{minipage}{\textwidth}\eng\lstinputlisting[language=C]{include/02.vga/vga6.c}\srb\end{minipage}\smallskip

Funkcija koja pomera sve do sada ispisano za jedan red na gore i oslobadja novi
red za ispis kada ponestane mesta na ekranu.

\medskip\begin{minipage}{\textwidth}\eng\lstinputlisting[language=C]{include/02.vga/vga7.c}\srb\end{minipage}\smallskip

Funkcija koja postavlja brojache kolone i reda na sledec1e, uglavnom prazno,
polje na ekranu.

\medskip\begin{minipage}{\textwidth}\eng\lstinputlisting[language=C]{include/02.vga/vga8.c}\srb\end{minipage}\smallskip

Funkcija koja postavlja brojache kolone i reda na prethodno polje na ekranu i
koristi se prilikom brisanja prethodno ispisanih karaktera.

\medskip\begin{minipage}{\textwidth}\eng\lstinputlisting[language=C]{include/02.vga/vga9.c}\srb\end{minipage}\smallskip

Funkcija koja ispisuje jedan karakter na ekranu. Funkcija proverava da li je
potrebno ispisati novi red umesto karaktera {\eng '$\backslash$n'}, kao i da li
je potrebno osloboditi novi red ukoliko se ekran popunio.

\medskip\begin{minipage}{\textwidth}\eng\lstinputlisting[language=C]{include/02.vga/vga10.c}\srb\end{minipage}\smallskip

Funkcija koja ispisuje niz karaktera na ekran.

\medskip\begin{minipage}{\textwidth}\eng\lstinputlisting[language=C]{include/02.vga/vga11.c}\srb\end{minipage}\smallskip

Funkcija koja ispisuje celobrojnu vrednost na ekran tako shto je prvo pretvori
u niz karaktera, a zatim iskoristi prethodnu funkciju.

\medskip\begin{minipage}{\textwidth}\eng\lstinputlisting[language=C]{include/02.vga/vga12.c}\srb\end{minipage}\smallskip

Funkcija koja ispisuje realan broj na ekran tako shto je prvo pretvori u niz
karaktera, a zatim iskoristi funkciju za ispis niza karaktera.

\medskip\begin{minipage}{\textwidth}\eng\lstinputlisting[language=C]{include/02.vga/vga13.c}\srb\end{minipage}\smallskip

Funkcija koja brishe sve do sada ispisane karaktere sa ekrana i postavlja
brojache kolone i reda na pochetnu poziciju.

\medskip\begin{minipage}{\textwidth}\eng\lstinputlisting[language=C]{include/02.vga/vga14.c}\srb\end{minipage}\smallskip


\section{{\eng Global Desctiptor Table}}
\medskip

Globalna tabela deskriptora je struktura u kojoj se chuvaju informacije o
segmentima memorije.\\

{\eng src/include/source/gdt.h}:\\

Koristimo {\eng \#ifndef} i {\eng \#define} direktive kako bismo osigurali da
se ovaj fajl ukljuchuje ({\eng include}-uje) samo jednom u toku celog rada
operativnog sistema. Ove direktive deluju kao osigurach koji preskache sve
deklaracije ukoliko su one vec1 definisane pod tim imenom.

\medskip\begin{minipage}{\textwidth}\eng\lstinputlisting[language=C]{include/03.gdt/gdt1.h}\srb\end{minipage}\smallskip

Autor je kreirao biblioteku {\eng types.h} da bi od\/jednom dodao sve
biblioteke koje definishu vrste promenljivih kao shto su {\eng int, uint16\_t,
bool,...}, kao i konstante kao shto su {\eng true, false, UINT16\_MAX...}. Na
taj nachin u jednom redu se dodaju sve biblioteke zaduzhene za to, dok se
chitljivost rada povec1ava.

\medskip\begin{minipage}{\textwidth}\eng\lstinputlisting[language=C]{include/03.gdt/gdt2.h}\srb\end{minipage}\smallskip

Primetimo {\eng \_\_attribute\_\_((packed))}, na kraju definicije strukture. To
nam oznachava da se nec1e ostavljati mesta u memoriji izmedju promenljivih
unutar strukture, vec1 c1e se "pakovati" jedna do druge u memoriji.

\medskip\begin{minipage}{\textwidth}\eng\lstinputlisting[language=C]{include/03.gdt/gdt3.h}\srb\end{minipage}\smallskip

Format koji rachunar prihvata za tabelu svih definicija segmenata memorije.

\medskip\begin{minipage}{\textwidth}\eng\lstinputlisting[language=C]{include/03.gdt/gdt4.h}\srb\end{minipage}\smallskip

Funkcije koje su definisane u {\eng src/c/gdt.c}, a tichu se inicijalizacije
globalne tabele deskriptora.

\medskip\begin{minipage}{\textwidth}\eng\lstinputlisting[language=C]{include/03.gdt/gdt5.h}\srb\end{minipage}\smallskip

Direktiva za zatvaranje koja se nalazi na kraju fajla, i kojom se zavrshava
segment koda predvidjen za deklaracije.

\medskip\begin{minipage}{\textwidth}\eng\lstinputlisting[language=C]{include/03.gdt/gdt6.h}\srb\end{minipage}\smallskip

{\eng src/c/gdt.c}:\\

U {\eng source/} folderu se nalaze prototipi za funkcije istoimenog {\eng C}
izvornog fajla.

\medskip\begin{minipage}{\textwidth}\eng\lstinputlisting[language=C]{include/03.gdt/gdt1.c}\srb\end{minipage}\smallskip

Funkcija napisana u {\eng Assembler}-u koja uchitava tabelu deskriptora u
\text predvidjeni registar.

\medskip\begin{minipage}{\textwidth}\eng\lstinputlisting[language=C]{include/03.gdt/gdt2.c}\srb\end{minipage}\smallskip

Tabela segmenata i pokazivach na nju, koji se prosledjuje prethodno pomenutoj
funkciji.

\medskip\begin{minipage}{\textwidth}\eng\lstinputlisting[language=C]{include/03.gdt/gdt3.c}\srb\end{minipage}\smallskip

Funkcija koja na osnovu parametara inicijalizuje jedan globalni segment
memorije.

\medskip\begin{minipage}{\textwidth}\eng\lstinputlisting[language=C]{include/03.gdt/gdt4.c}\srb\end{minipage}\smallskip

Glavna funkcija koja postavlja velichinu pokazivacha koji se prosledjuje,

\medskip\begin{minipage}{\textwidth}\eng\lstinputlisting[language=C]{include/03.gdt/gdt5.c}\srb\end{minipage}\smallskip

inicijalizuje sve segmente memorije koji c1e se koristiti,

\medskip\begin{minipage}{\textwidth}\eng\lstinputlisting[language=C]{include/03.gdt/gdt6.c}\srb\end{minipage}\smallskip

kao i poziva funkciju kojoj prosledjuje pokazivach na globalnu tabelu segmenata
memorije.

\medskip\begin{minipage}{\textwidth}\eng\lstinputlisting[language=C]{include/03.gdt/gdt7.c}\srb\end{minipage}\smallskip


%{\eng\url{https://wiki.osdev.org/GDT}}

\section{{\eng Interrupt Desctiptor Table}}
\medskip

Globalna tabela prekida je struktura koja nam govori koja funkcija zapravo
reaguje kada procesor dobije zahtev za prekid ({\eng interrupt request}). Tada
procesor pauzira ono shto trenutno radi i predaje upravljanje odredjenoj
funkciji.\\

Funkcija je duzhna da dojavi procesoru da c1e ona preuzeti ({\eng
handle}-ovati) taj prekid i ukoliko je prekid fatalan (deljenje nulom, {\eng
triple fault},...) funkcija ima zadatak da ukloni novonastali problem i
obezbedi operativnom sistemu oporavak od greshke.\\

{\eng src/include/source/idt.h}:\\

Direktive koje se dalje ponavljaju u svakom {\eng header} fajlu. Dalje
pozivanje direktiva c1e biti izostavljeno, zbog obima rada.

\medskip\begin{minipage}{\textwidth}\eng\lstinputlisting[language=C]{include/04.idt/idt1.h}\srb\end{minipage}\smallskip

%\medskip\begin{minipage}{\textwidth}\eng\lstinputlisting[language=C]{include/04.idt/idt2.h}\srb\end{minipage}\smallskip

Konstanta koju dalje koristimo pri definisanju prekida.

\medskip\begin{minipage}{\textwidth}\eng\lstinputlisting[language=C]{include/04.idt/idt3.h}\srb\end{minipage}\smallskip

Segmenti u memoriji o kojima je u proshloj sekciji bilo rechi.

\medskip\begin{minipage}{\textwidth}\eng\lstinputlisting[language=C]{include/04.idt/idt4.h}\srb\end{minipage}\smallskip

Konstante koje chuvaju vrednosti adresa preko kojih dalje komuniciramo sa {\eng
PIC (Programmable Interrupt Controller)}-om.

\medskip\begin{minipage}{\textwidth}\eng\lstinputlisting[language=C]{include/04.idt/idt5.h}\srb\end{minipage}\smallskip

Struktura u kojoj rachunar prihvata globalnu tabelu prekida.

\medskip\begin{minipage}{\textwidth}\eng\lstinputlisting[language=C]{include/04.idt/idt6.h}\srb\end{minipage}\smallskip

Pokazivach na tabelu prekida koja se prosledjuje funkciji napisanoj u
\text{{\eng Assembler}-u}, a koja uchitava tabelu prekida u odgovarajuc1i
registar.

\medskip\begin{minipage}{\textwidth}\eng\lstinputlisting[language=C]{include/04.idt/idt7.h}\srb\end{minipage}\smallskip

Prototipi funkcija koji su korish\/c1eni u sledec1em poglavlju. 

\medskip\begin{minipage}{\textwidth}\eng\lstinputlisting[language=C]{include/04.idt/idt8.h}\srb\end{minipage}\smallskip

Direktive koje se dalje ponavljaju u svakom {\eng header} fajlu. Dalje
pozivanje direktiva c1e biti izostavljeno, zbog obima rada.

\medskip\begin{minipage}{\textwidth}\eng\lstinputlisting[language=C]{include/04.idt/idt9.h}\srb\end{minipage}\smallskip

%{\eng\url{https://wiki.osdev.org/IDT}}

\section{{\eng IRQ} i {\eng PIC}}
\medskip

{\eng src/c/idt.c}:\\

Korish\/c1ene biblioteke:

\medskip\begin{minipage}{\textwidth}\eng\lstinputlisting[language=C]{include/05.irq/idt1.c}\srb\end{minipage}\smallskip

Asemblerska funkcija koja uchitava pokazivach na tabelu prekida u predvidjeni
registar.

\medskip\begin{minipage}{\textwidth}\eng\lstinputlisting[language=C]{include/05.irq/idt2.c}\srb\end{minipage}\smallskip

Tabela prekida i pokazivach na nju, koji se prosledjuje prethodno pomenutoj
funkciji.

\medskip\begin{minipage}{\textwidth}\eng\lstinputlisting[language=C]{include/05.irq/idt3.c}\srb\end{minipage}\smallskip

Funkcija koja na osnovu pruzhenih parametara definishe prekid u tabeli.

\medskip\begin{minipage}{\textwidth}\eng\lstinputlisting[language=C]{include/05.irq/idt4.c}\srb\end{minipage}\smallskip

Funkcija koja dodaje prekid u tabelu koja sadrzhi sve prekide.

\medskip\begin{minipage}{\textwidth}\eng\lstinputlisting[language=C]{include/05.irq/idt5.c}\srb\end{minipage}\smallskip

Funkcija koja inicijalizuje kontroler prekida. To je jedan od najbitnijih
chipova koji definishe {\eng X86} arhitekturu. Bez njega ova arhitektura ne bi
bila vodjena principima prekida.

\medskip\begin{minipage}{\textwidth}\eng\lstinputlisting[language=C]{include/05.irq/idt6.c}\srb\end{minipage}\smallskip

Funkcija koja definishe sve prekide koje c1emo koristiti, uz pomoc1 prethodno
pomenutih funkcija.

\medskip\begin{minipage}{\textwidth}\eng\lstinputlisting[language=C,linerange={1-6,34-37}]{include/05.irq/idt7.c}\srb\end{minipage}\smallskip

Ova funkcija sve podatke o prekidima, skladishtenim u niz, prosledjuje posebno
formiranoj strukturi pokazivacha na tabelu prekida,

\medskip\begin{minipage}{\textwidth}\eng\lstinputlisting[language=C]{include/05.irq/idt8.c}\srb\end{minipage}\smallskip

koji se zatim prosledjuje asemblerskoj funkciji koja uchitava tu tabelu
prekida.

\medskip\begin{minipage}{\textwidth}\eng\lstinputlisting[language=C]{include/05.irq/idt9.c}\srb\end{minipage}\smallskip


%{\eng\url{https://wiki.osdev.org/IRQ}}
%{\eng\url{https://wiki.osdev.org/PIC}}

\section{Tastatura}
\medskip

{\eng src/c/keyboard.c}:\\

Korish\/c1ene biblioteke:

\medskip\begin{minipage}{\textwidth}\eng\lstinputlisting[language=C]{include/06.keyboard/keyboard1.c}\srb\end{minipage}\smallskip

Bafer koji chuva prethodno pozvane komande radi implementacije istorije
komanda, kao i brojach za bafer trenutne komande.

\medskip\begin{minipage}{\textwidth}\eng\lstinputlisting[language=C]{include/06.keyboard/keyboard2.c}\srb\end{minipage}\smallskip

Tabela koja prevodi kodove koje vrac1a prekid, u karaktere koje funkcija
ispisuje. Takodje, chuva se i informacija da li je dati karakter trenutno
pritisnut, shto nam mozhe posluzhiti prilikom mapiranja pritiska vishe
karaktera od\/jednom.

\medskip\begin{minipage}{\textwidth}\eng\lstinputlisting[language=C]{include/06.keyboard/keyboard3.c}\srb\end{minipage}\smallskip

Funkcija za inicijalizaciju tastature. Ova funkcija postavlja jezik tastature i
mapira kodove koje vrac1a {\eng handler} {\eng interrupt request}-a, na
karaktere koji se ispisuju na ekranu.

\medskip\begin{minipage}{\textwidth}\eng\lstinputlisting[language=C]{include/06.keyboard/keyboard4.c}\srb\end{minipage}\smallskip

Funkcija koja koristi prethodno definisane funkcije u drajveru za ispis na
ekran, kako bi obrisala poslednji ispisan karakter i vratila se jedno polje
unazad.

\medskip\begin{minipage}{\textwidth}\eng\lstinputlisting[language=C]{include/06.keyboard/keyboard5.c}\srb\end{minipage}\smallskip

Funkcija koja brishe poslednji ispisan karakter pritiskom na {\eng backspace},
pritom pazec1i da ne ispadne van okvira koji je moguc1e obrisati.

\medskip\begin{minipage}{\textwidth}\eng\lstinputlisting[language=C]{include/06.keyboard/keyboard6.c}\srb\end{minipage}\smallskip

Takodje, funkcija azhurira bafer koji chuva do sada pozivane komande.

\medskip\begin{minipage}{\textwidth}\eng\lstinputlisting[language=C]{include/06.keyboard/keyboard7.c}\srb\end{minipage}\smallskip

Funkcija koja definishe ponashanje jezgra nakon pritiska {\eng enter} tastera
na tastaturi. Primetimo da se izvrshava komanda koja je u tom trenutku u
baferu, a nakon toga se dati bafer chuva u istoriji bafera.

\medskip\begin{minipage}{\textwidth}\eng\lstinputlisting[language=C]{include/06.keyboard/keyboard8.c}\srb\end{minipage}\smallskip

Funkcija koja odredjuje ponashanje jezgra nakon pritiska {\eng space} tastera
na tastaturi.

\medskip\begin{minipage}{\textwidth}\eng\lstinputlisting[language=C]{include/06.keyboard/keyboard9.c}\srb\end{minipage}\smallskip

Funkcija koja odredjuje ponashanje jezgra nakon pritiska tastera sa strelicom
okrenutom ka gore, na tastaturi. Nakon pritiska tastera, u trenutni bafer se
uchitava prethodno izvrshena komanda. Na taj nachin korisnik mozhe dopuniti ili
izmeniti prethodnu komandu.

\medskip\begin{minipage}{\textwidth}\eng\lstinputlisting[language=C]{include/06.keyboard/keyboard10.c}\srb\end{minipage}\smallskip

Funkcija koja odredjuje ponashanje jezgra nakon pritiska tastera sa strelicom
okrenutom ka dole, na tastaturi.

\medskip\begin{minipage}{\textwidth}\eng\lstinputlisting[language=C]{include/06.keyboard/keyboard11.c}\srb\end{minipage}\smallskip

Funkcija koja je postavljena u tabeli prekida da odgovori na prekide koji se
tichu tastature. Primetimo {\eng ioport\_in} i {\eng ioport\_out} funckije.
Pomoc1u njih mi komuniciramo sa {\eng PIC} kontrolerom i odgovaramo na date
prekide, kao i primamo informacije od istih.

%\medskip\begin{minipage}{\textwidth}\eng\lstinputlisting[language=C]{include/06.keyboard/keyboard12.c}\srb\end{minipage}\smallskip
%\medskip\begin{minipage}{\textwidth}\eng\lstinputlisting[language=C]{include/06.keyboard/keyboard13.c}\srb\end{minipage}\smallskip

\medskip\begin{minipage}{\textwidth}\eng\lstinputlisting[language=C]{include/06.keyboard/keyboard14.c}\srb\end{minipage}\smallskip

Ukoliko je prekid izazvan pritiskom nekog tastera na tastaturi on se uchitava
pomoc1u {\eng PIC} kontrolera, a zatim se uz pomoc1 prehodno postavljenog niza
odredjuje koji je karakter pritisnut na tastaturi.

\medskip\begin{minipage}{\textwidth}\eng\lstinputlisting[language=C]{include/06.keyboard/keyboard15.c}\srb\end{minipage}\smallskip

Funkcija uzima kod koji vrac1a prekid i pretvara ga u karakter ili izvrshava
neku od prethodno navedenih funkcija u zavisnosti od toga koji karakter je
pritisnut na tastaturi.\\

\medskip\begin{minipage}{\textwidth}\eng\lstinputlisting[language=C]{include/06.keyboard/keyboard16.c}\srb\end{minipage}\smallskip

U kodu koji sledi mozhe da se vidi kako se neka kombinacija karaktera mozhe
iskoristiti za definisanje prechica na tastaturi.\\

Na primer ukoliko korisnik drzhi {\eng shift} taster na tastaturi dok pritiska
druge tastere, ispisivac1e se velika slova, ili sekundarni karakteri, koji su
predvidjeni za taj taster. Isto tako, ukoliko korisnik drzhi {\eng ctrl} taster
i pritisne {\eng L} na tastaturi, pozvac1e se funkcija koja "ochisti" ekran.

\medskip\begin{minipage}{\textwidth}\eng\lstinputlisting[language=C]{include/06.keyboard/keyboard17.c}\srb\end{minipage}\smallskip

\medskip\begin{minipage}{\textwidth}\eng\lstinputlisting[language=C]{include/06.keyboard/keyboard18.c}\srb\end{minipage}\smallskip

\medskip\begin{minipage}{\textwidth}\eng\lstinputlisting[language=C]{include/06.keyboard/keyboard19.c}\srb\end{minipage}\smallskip

\section{{\eng PIT - Programmable Interval Timer}}
\medskip

{\eng PIT (Programmable Interval Timer)} je programabilni tajmer koji se mozhe
podesiti tako da na tachno definisani period vremena shalje zahtev za prekidom.
Na taj nachin mozhe se meriti koliko vremena je proteklo od ukljuchivanja
rachunara ili koliko se tachno vremena utroshilo na izvrshavanje nekog
programa.\\

{\eng src/c/timer.c}:\\

Korish\/c1ene biblioteke:

\medskip\begin{minipage}{\textwidth}\eng\lstinputlisting[language=C]{include/07.pit/timer1.c}\srb\end{minipage}\smallskip

Promenljive koje chuvaju broj otkucaja tajmera kao i vreme proteklo od
ukljuchivanja rachunara. Primetimo konstantu koja definishe kolika je zapravo
uchestalost ovog tajmera.

\medskip\begin{minipage}{\textwidth}\eng\lstinputlisting[language=C]{include/07.pit/timer2.c}\srb\end{minipage}\smallskip

Funkcija koja {\eng handle}-uje prekid koji tajmer upuc1uje jezgru. Ova
funckija ima zadatak da azhurira vreme proteklo od ukljuchivanja rachunara.

\medskip\begin{minipage}{\textwidth}\eng\lstinputlisting[language=C]{include/07.pit/timer3.c}\srb\end{minipage}
\begin{minipage}{\textwidth}\eng\lstinputlisting[language=C]{include/07.pit/timer4.c}\srb\end{minipage}\smallskip

Nashe jezgro inicijalizuje tajmer tako da ima 20 otkucaja u sekundi. {\eng PIT}
chip sastoji se od oscilatora koji radi na frekvenciji od {\eng 1.193182 MHz}.
Ukoliko tu vrednost podelimo sa brojem zheljenih otkucaja u sekundi, dobic1emo
frekvenciju na kojoj chip treba da radi da bi generisao prekide u zheljenom
vremenskom intervalu.

\medskip\begin{minipage}{\textwidth}\eng\lstinputlisting[language=C]{include/07.pit/timer5.c}\srb\end{minipage}
\begin{minipage}{\textwidth}\eng\lstinputlisting[language=C]{include/07.pit/timer6.c}\srb\end{minipage}
\begin{minipage}{\textwidth}\eng\lstinputlisting[language=C]{include/07.pit/timer7.c}\srb\end{minipage}\smallskip

%{\eng\url{https://wiki.osdev.org/PIT}}

\section{Hip}
\medskip

Hip za ovo jezgro koristi algoritam\cite{book:1412} bitmape da bi na
najefikasniji nachin sachuvao podatke o trenutno korish\/c1enim blokovima. Hip
nam sluzhi da bismo dinamichki alocirali memoriju, tj. da bismo mogli da
koristimo globalne promenljive, kao i promenljive chiji zhivotni vek mora biti
dugotrajniji od funkcije u kojoj je ta promenljiva nastala.\\

{\eng src/c/heap.c}:\\

\begin{minipage}{\textwidth}\eng\lstinputlisting[language=C]{include/08.heap/heap1.c}\srb\end{minipage}
\begin{minipage}{\textwidth}\eng\lstinputlisting[language=C]{include/08.heap/heap2.c}\srb\end{minipage}
\begin{minipage}{\textwidth}\eng\lstinputlisting[language=C]{include/08.heap/heap3.c}\srb\end{minipage}
\begin{minipage}{\textwidth}\eng\lstinputlisting[language=C]{include/08.heap/heap4.c}\srb\end{minipage}
\begin{minipage}{\textwidth}\eng\lstinputlisting[language=C]{include/08.heap/heap5.c}\srb\end{minipage}
\begin{minipage}{\textwidth}\eng\lstinputlisting[language=C]{include/08.heap/heap6.c}\srb\end{minipage}
\begin{minipage}{\textwidth}\eng\lstinputlisting[language=C]{include/08.heap/heap7.c}\srb\end{minipage}
\begin{minipage}{\textwidth}\eng\lstinputlisting[language=C]{include/08.heap/heap8.c}\srb\end{minipage}
\begin{minipage}{\textwidth}\eng\lstinputlisting[language=C]{include/08.heap/heap9.c}\srb\end{minipage}
\begin{minipage}{\textwidth}\eng\lstinputlisting[language=C]{include/08.heap/heap10.c}\srb\end{minipage}
\begin{minipage}{\textwidth}\eng\lstinputlisting[language=C]{include/08.heap/heap11.c}\srb\end{minipage}
\begin{minipage}{\textwidth}\eng\lstinputlisting[language=C]{include/08.heap/heap12.c}\srb\end{minipage}
\begin{minipage}{\textwidth}\eng\lstinputlisting[language=C]{include/08.heap/heap13.c}\srb\end{minipage}
\begin{minipage}{\textwidth}\eng\lstinputlisting[language=C]{include/08.heap/heap14.c}\srb\end{minipage}
\begin{minipage}{\textwidth}\eng\lstinputlisting[language=C]{include/08.heap/heap15.c}\srb\end{minipage}
\begin{minipage}{\textwidth}\eng\lstinputlisting[language=C]{include/08.heap/heap16.c}\srb\end{minipage}
\begin{minipage}{\textwidth}\eng\lstinputlisting[language=C]{include/08.heap/heap17.c}\srb\end{minipage}
\begin{minipage}{\textwidth}\eng\lstinputlisting[language=C]{include/08.heap/heap18.c}\srb\end{minipage}
\begin{minipage}{\textwidth}\eng\lstinputlisting[language=C]{include/08.heap/heap19.c}\srb\end{minipage}
\begin{minipage}{\textwidth}\eng\lstinputlisting[language=C]{include/08.heap/heap20.c}\srb\end{minipage}
\begin{minipage}{\textwidth}\eng\lstinputlisting[language=C]{include/08.heap/heap21.c}\srb\end{minipage}
\begin{minipage}{\textwidth}\eng\lstinputlisting[language=C]{include/08.heap/heap22.c}\srb\end{minipage}
\begin{minipage}{\textwidth}\eng\lstinputlisting[language=C]{include/08.heap/heap23.c}\srb\end{minipage}
\begin{minipage}{\textwidth}\eng\lstinputlisting[language=C]{include/08.heap/heap24.c}\srb\end{minipage}
\begin{minipage}{\textwidth}\eng\lstinputlisting[language=C]{include/08.heap/heap25.c}\srb\end{minipage}
\begin{minipage}{\textwidth}\eng\lstinputlisting[language=C]{include/08.heap/heap26.c}\srb\end{minipage}
\begin{minipage}{\textwidth}\eng\lstinputlisting[language=C]{include/08.heap/heap27.c}\srb\end{minipage}
\begin{minipage}{\textwidth}\eng\lstinputlisting[language=C]{include/08.heap/heap28.c}\srb\end{minipage}
\begin{minipage}{\textwidth}\eng\lstinputlisting[language=C]{include/08.heap/heap29.c}\srb\end{minipage}
\begin{minipage}{\textwidth}\eng\lstinputlisting[language=C]{include/08.heap/heap30.c}\srb\end{minipage}

%{\eng\url{https://wiki.osdev.org/Heap}}

\section{{\eng Paging}}
\medskip

Stranichenje je sistem koji dozvoljava svakom procesu da koristi ceo prostor
virtuelne memorije, bez da je toliko memorije za svaki proces fizichki
dostupno. 32-bitni procesori podrzhavaju 32-bitne virutelne adrese i {\eng 4GB}
virtuelne memorije.\\

Pored ovoga, stranichenje ima i prednost zashtite na nivou stranice. U ovom
sistemu, korisnichki procesi mogu da vide i izmene samo podatke koji se nalaze
na sopstvenom prostoru adrese, obezbedjujuc1i izolaciju na hardverskom nivou
izmedju procesa.\\

{\eng src/c/paging.c}:\\

Korish\/c1ene biblioteke:

\medskip\begin{minipage}{\textwidth}\eng\lstinputlisting[language=C]{include/09.paging/paging1.c}\srb\end{minipage}\smallskip

Asemblerske funkcije koje uchitavaju tabelu, koja odredjuje koja virtuelna
adresa se odnosi na koju fizichku, a zatim ukljuchuju stranichenje.

\medskip\begin{minipage}{\textwidth}\eng\lstinputlisting[language=C]{include/09.paging/paging2.c}\srb\end{minipage}\smallskip

Niz u kome se chuvaju direktorijumi stranica. Svaki direktorijum mozhe da
sadrzhi 1024 tabele stranica.

\medskip\begin{minipage}{\textwidth}\eng\lstinputlisting[language=C]{include/09.paging/paging3.c}\srb\end{minipage}\smallskip

Funkcija koja postavlja vrednosti svih direktorijuma stranica koji se ne
koriste, na konstantu koja odredjuje da li je direktorijum u upotrebi i da li
uopshte sadrzhi tabele stranica.

\medskip\begin{minipage}{\textwidth}\eng\lstinputlisting[language=C]{include/09.paging/paging4.c}\srb\end{minipage}\smallskip

Niz u kome se chuvaju tabele stranica.

\medskip\begin{minipage}{\textwidth}\eng\lstinputlisting[language=C]{include/09.paging/paging5.c}\srb\end{minipage}\smallskip

Funkcija koja postavlja vrednosti jedne tabele stranica na odredjeni opseg u
fizichkoj memoriji dodeljen datom procesu.

\medskip\begin{minipage}{\textwidth}\eng\lstinputlisting[language=C]{include/09.paging/paging6.c}\srb\end{minipage}
\begin{minipage}{\textwidth}\eng\lstinputlisting[language=C]{include/09.paging/paging7.c}\srb\end{minipage}
\begin{minipage}{\textwidth}\eng\lstinputlisting[language=C]{include/09.paging/paging8.c}\srb\end{minipage}\smallskip

Glavna funkcija koja mapira svih {\eng 4GB} fizichke memorije na virtuelnu
memoriju sa istom adresom, a zatim ukljuchuje stranichenje.

\medskip\begin{minipage}{\textwidth}\eng\lstinputlisting[language=C]{include/09.paging/paging9.c}\srb\end{minipage}\smallskip

%{\eng\url{https://wiki.osdev.org/Paging}}

\section{Minimalna {\eng C} biblioteka}
\medskip
%{\eng\url{https://wiki.osdev.org/Creating_a_C_Library}}

Zbog vec1 do sada velike opshirnosti rada, ovde c1e biti prikazana samo
minimalna {\eng C} biblioteka potrebna za prevodjenje jezgra operativnog
sistema. Primetimo da neki od fajlova moraju samo postojati, tj. mogu biti i
prazni. Ova biblioteka osim postojanja odredjenih {\eng header} fajlova
podrazumeva i prototipe funkcija i struktura bez kojih se nec1e prevoditi.

{\eng src/include/errno.h}:

\medskip\begin{minipage}{\textwidth}\eng\lstinputlisting[language=C]{include/10.libc/errno.h}\srb\end{minipage}\smallskip

{\eng src/include/stdio.h}:

\medskip\begin{minipage}{\textwidth}\eng\lstinputlisting[language=C]{include/10.libc/stdio.h}\srb\end{minipage}\smallskip

{\eng src/include/stdlib.h}:

\medskip\begin{minipage}{\textwidth}\eng\lstinputlisting[language=C]{include/10.libc/stdlib.h}\srb\end{minipage}\smallskip

{\eng src/include/string.h}:

\medskip\begin{minipage}{\textwidth}\eng\lstinputlisting[language=C]{include/10.libc/string.h}\srb\end{minipage}\smallskip

{\eng src/include/time.h}:

\medskip\begin{minipage}{\textwidth}\eng\lstinputlisting[language=C]{include/10.libc/time.h}\srb\end{minipage}\smallskip

{\eng src/include/unistd.h}:

\medskip\begin{minipage}{\textwidth}\eng\lstinputlisting[language=C]{include/10.libc/unistd.h}\srb\end{minipage}\smallskip

{\eng src/include/sys/types.h}:

\medskip\begin{minipage}{\textwidth}\eng\lstinputlisting[language=C]{include/10.libc/sys/types.h}\srb\end{minipage}\smallskip

\section{Pomoc1na {\eng C} biblioteka}
\medskip

{\eng src/include/types.h}:

\medskip\begin{minipage}{\textwidth}\eng\lstinputlisting[language=C]{include/10.libc/types.h}\srb\end{minipage}\smallskip

{\eng src/include/asm.h}:

\medskip\begin{minipage}{\textwidth}\eng\lstinputlisting[language=C]{include/10.libc/asm.h}\srb\end{minipage}\smallskip


\section{Glavna funkcija}
\medskip

Glavna funkcija kojoj se predaje upravljanje u {\eng src/as/boot.s}
asemblerskom fajlu, koji smo imali prilike da vidimo na pochetku. Funkcija
objedinjuje sve funkconalnosti koje smo do sada implementirali.\\

{\eng src/c/kernel.c}:

\medskip\begin{minipage}{\textwidth}\eng\lstinputlisting[language=C]{include/12.kernel/kernel.c}\srb\end{minipage}\smallskip


%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
\chapter{Zakljuchak}
\bigskip

Danas, kada postoje mnogobrojni vishi programski jezici, izrada operativnog
sistema je vrlo tezhak izazov za koji se vrlo malo ljudi opredeljuje. Medjutim,
ovo je jedno vrlo ohrabrujuc1e iskustvo sa kojim tek nekolicina mozhe da se
pohvali. Autor bi zheleo da u buduc1nosti primarno programira u nizhim
programskim jezicima kao shto su {\eng Assembler} i {\eng C}, prosto iz razloga
shto smatra da je to jedini nachin da se na duzhe staze izvojeva pobeda po
pitanju performansi u odnosu na neke apstraktnije programske jezike. Osec1aj
koji donosi chinjenica da se njegov kod izvrshava direktno na hardveru bez bilo
kakvog posrednika, autoru je od neprocenljivog znachaja.\\

Da bi odvazhio chitaoce, kao i sve druge koje ova tema zanima, da se i sami
oprobaju u izradi operativnog sistema, autor je sve izvorne fajlove ovog
projekta objavio pod {\eng GPLv3} licencom, kao i sve svoje dosadashnje
projekte, na stranici {\eng\url{https://github.com/aleksav013}}. Svi autorovi
projekti su {\eng open source} shto znachi da kod mozhe posluzhiti svakome ko
zheli da sazna neshto vishe.\\

U toku izrade autor se suochio sa mnogobrojnim problemima. Najtezhi deo bio mu
je isplovljavanje, i zapochinjanje ove ekspedicije. More informacija i
standarda koji su morali biti zadovoljeni samo da bi se sistem pokrenuo, a
zatim i ispisao neku korisnu informaciju, a kamoli neshto vishe. Najvec1i
problem je predstavljalo to shto nije bilo moguc1e dodati bilo kakvu
funkcionalnost bez da se u potpunosti razume svaka linija koda. Preduslov za
svaku, makar i najsitniju izmenu, bilo je detaljno i iscrpno ish\/chitavanje
dokumentacije za predvidjenu oblast, ako ta dokumentacija uopshte i postoji.\\

\newpage

Ovaj projekat je bio sjajan pokazatelj koliko je zapravo kompleksna izrada
jezgra operativnog sistema koji treba da predstavlja most izmedju hardvera i
softvera. Autor je srec1an shto je odabrao ovako tezhak projekat za maturski
rad iz razloga shto mu je to pomoglo da probije barijeru i ulozhi puno truda da
bi zapravo razumeo kako rade operativni sistemi i koliko je sofisticiran
njihov dizajn.\\

Autorov plan je da predstojec1e slobodno vreme nakon maturiranja i tokom
studija, iskoristi na unapredjenje ovog malog operativnog sistema, i da u mu
ovaj rad kao takav bude osnova za naredni.\\

Autor je izabrao ovu temu iz razloga shto istovremeno povezuje {\eng Linux} i
programiranje u {\eng C} programskom jeziku, njegove trenutno dve omiljene
stvari, na predlog njegovog mentora. Autor bi voleo da iskoristi ovu priliku da
se zahvali profesoru Miloshu Arsic1u, kao i profesoru Filipu Had2ic1u na
sjajnim idejama i usmeravanju prilikom izrade ovog maturskog rada, kao i svim
drugarima, profesorima i porodici koji su ga podrzhali.


\thispagestyle{empty}
\mbox{}
\clearpage

\nocite{*}
\printbibliography[heading=bibintoc,title={Literatura}]

\end{document}