解決しました。：set_gate関数IDT設定　関数が思うように動作しない。

(内容が乱雑だったので訂正しました。)
IDTのゲートディスクリプタにはaaa関数を登録します。

c
1void protect_puts(char*,int,int,int);
2void set_intr_gate();
3void aaa();
4void loop();
5
6/* メイン関数 */
7
8void main_kernel(){
9
10    set_intr_gate();
11
12   __asm__(
13     "int $0x00\n\t"
14   ); 
15      loop(); 
16
17}
18
19void loop(){
20
21 for(; ; ) {
22
23}
24}
25
26void aaa(){
27  char ptr[] = "abcdefghigk";
28  char *a = ptr;
29   protect_puts(a,11,5,5);
30}
31
32/* 文字表示関数 */
33
34void protect_puts(char *char_address,int bytes,int side_size,int height_size){ /* 1=文字アドレス,2=バイト */
35
36/* message */
37/* 本来ポインタを使いたいがエラーが起こるのでいまは保留 */
38    int vram_address = 0xA0000;
39    int font_address = 0x0500;
40    int byte_count = bytes;
41    int yoko = side_size;
42    int tate = height_size;
43    char *ptrr = char_address;
44
45    __asm__ __volatile__(
46      /* 横設定 */
47      "mov %7,%%eax\n\t"
48      "mov %5,%%ebx\n\t"
49      "add %%eax,%%ebx\n\t"
50      "mov %%ebx,%2\n\t"
51
52
53      "mov %8,%%eax\n\t"
54      "mov $1280,%%ebx\n\t"
55      "mul %%ebx\n\t"
56      "mov %5,%%ebx\n\t"
57      "add %%eax,%%ebx\n\t"
58      "mov %%ebx,%2\n\t"
59
60
61      "mov %6,%%eax\n\t"      /* eax = 文字があるアドレス */
62      "mov %3,%%ebx\n\t" /* %0 ebx = バイト数 */
63      ".protect_puts_loop2:\n\t"
64      "cmp $0,%%ebx\n\t"
65      "jz .endd\n\t"
66
67      "xor %%esi,%%esi\n\t"
68      "mov (%%eax),%%esi\n\t" /* esiレジスタにASCII1文字 */
69    /*   "mov $97,%%esi\n\t" */
70      "and $0b00000000000000000000000011111111,%%esi\n\t"
71       "shl $4,%%esi\n\t"
72
73      "xor %%ebx,%%ebx\n\t"
74      "mov %4,%%ebx\n\t"
75      "add %%ebx,%%esi\n\t"
76
77
78      "mov %5,%%edi\n\t"
79
80      "mov $16,%%ecx\n\t" /* 1文字　縦16bitだから */
81
82      ".protect_puts_loop:\n\t"
83      "movsb\n\t"
84      "add $80 - 1,%%edi\n\t"
85      "loop .protect_puts_loop\n\t"
86
87      "inc %%eax\n\t"
88
89      "xor %%ebx,%%ebx\n\t"
90
91      "mov %5,%%ebx\n\t"
92      "add $1,%%ebx\n\t"
93      "mov %%ebx,%2\n\t"
94
95      "mov %3,%%ebx\n\t" /* バイトカウント　0かどうか確認 */
96      "sub $1,%%ebx\n\t"
97      "mov %%ebx,%0\n\t"
98      "mov %3,%%ebx\n\t"/*　変更　*/
99
100      "jmp .protect_puts_loop2\n\t"
101
102
103      ".endd:\n\t"
104
105
106      : "=m" (byte_count), /* %0 バイト数 */
107      "=m" (font_address),
108      "=m" (vram_address)
109
110      : "m" (byte_count), /* %0 バイト数 %4*/
111      "m" (font_address),
112      "m" (vram_address),
113       "m" (ptrr),
114       "m" (yoko),
115       "m" (tate)
116    );
117
118  }
119
120
121#define _set_gate(gate_addr,type,dpl,addr,seg) \
122do { \
123  int __d0, __d1; \
124  __asm__ __volatile__ ("movw %%dx,%%ax\n\t" \
125    "movw %4,%%dx\n\t" \
126    "movl %%eax,%0\n\t" \
127    "movl %%edx,%1" \
128    :"=m" (*((long *) (gate_addr))), \
129     "=m" (*(1+(long *) (gate_addr))), "=&a" (__d0), "=&d" (__d1) \
130    :"i" ((short) (0x8000+(dpl<<13)+(type<<8))), \
131     "3" ((char *) (addr)),"2" ((seg) << 16)); \
132} while (0)
133
134void set_intr_gate()
135{
136   void(* a)();
137   a = aaa;
138
139   _set_gate(0x8400,14,0,&a,0x08);
140}
141

LinuxカーネルからIDT登録関数を持ってきました。

ブートローダープログラムと上記のカーネル（？）プログラムをrawバイナリ形式に変換し
くっつけてVirtualbox上で動かします。

_set_gate(0x8400,14,0,&a,0x08);

これでIDTにゲートディスクリプタの登録を行っています。
このプログラムを使ってaaa関数（ポインタaにaaa関数のアドレスが入っている。）
をソフトウエア割り込みで呼び出せるようにしたいです。

aaa関数の中で画面に文字を表示させる関数を読んでいるので

ソフトウエア割り込み(INT 0x00)
↓
登録したゲートディスクリプタ(aaa関数への)が参照されaaa関数が呼ばれる。
↓
aaa関数内部で画面に文字が表示される関数が呼ばれ
画面上に文字が表示される。

以上のことを期待しています。

試験的にメモリ0x8600上に
jmp $（無限ループ）
この命令を配置し、
_set_gate(0x8400,14,0,0x8600,0x08);
とやってINT 0x00でソフトウエア割り込みを起こしたところ正常に動作しました。

なので、・・・
void(* a)();
a = aaa;
_set_gate(0x8400,14,0,&a,0x08);

このようにしてaaa関数へのゲートディスクリプタを作成してINT 0x00で呼び出したのですが
エラーこそ起こらないものの画面に何も表示されず
期待通りの動作になりません。

0x8600に配置したループ処理が呼べたことから
割り込み処理ルーチンのアドレス設定は問題なくできているものと思われます。（たぶん）

なので、どちらかと言えば
aaa関数　あるいは aaa関数内で呼ばれているprotect_puts(文字表示関数)のほうに問題があると思うのですが・・・

何がいけないんでしょうか？
アセンブリ言語でいうところのret命令みたいのが必要なのでしょうか？
（いや、それだったらエラーになるはずだが・・・）

c
1/* プロトタイプ宣言 0x1060 */
2void loop();
3void protect_puts(char*,int,int,int);
4void set_intr_gate();
5void aaa();
6
7/* メイン関数 */
8
9void main_kernel(){
10
11   set_intr_gate();
12
13
14   __asm__(
15     "int $0x32\n\t"
16   );
17
18    loop();
19
20}
21
22
23
24
25void aaa(){
26  char ptr[] = "abcdefghigk";
27  char *a = ptr;
28   protect_puts(a,11,5,5);
29
30}
31
32/* 文字表示関数 */
33
34void protect_puts(char *char_address,int bytes,int side_size,int height_size){ /* 1=文字アドレス,2=バイト */
35
36
37    int vram_address = 0xA0000;
38    int font_address = 0x0500;
39    int byte_count = bytes;
40    int yoko = side_size;
41    int tate = height_size;
42    char *ptrr = char_address;
43
44    __asm__ __volatile__(
45      /* 横設定 */
46      "mov %7,%%eax\n\t"
47      "mov %5,%%ebx\n\t"
48      "add %%eax,%%ebx\n\t"
49      "mov %%ebx,%2\n\t"
50
51
52      "mov %8,%%eax\n\t"
53      "mov $1280,%%ebx\n\t"
54      "mul %%ebx\n\t"
55      "mov %5,%%ebx\n\t"
56      "add %%eax,%%ebx\n\t"
57      "mov %%ebx,%2\n\t"
58
59
60      "mov %6,%%eax\n\t"      /* eax = 文字があるアドレス */
61      "mov %3,%%ebx\n\t" /* %0 ebx = バイト数 */
62      ".protect_puts_loop2:\n\t"
63      "cmp $0,%%ebx\n\t"
64      "jz .endd\n\t"
65
66      "xor %%esi,%%esi\n\t"
67      "mov (%%eax),%%esi\n\t" /* esiレジスタにASCII1文字 */
68    /*   "mov $97,%%esi\n\t" */
69      "and $0b00000000000000000000000011111111,%%esi\n\t"
70       "shl $4,%%esi\n\t"
71
72      "xor %%ebx,%%ebx\n\t"
73      "mov %4,%%ebx\n\t"
74      "add %%ebx,%%esi\n\t"
75
76
77      "mov %5,%%edi\n\t"
78
79      "mov $16,%%ecx\n\t" /* 1文字　縦16bitだから */
80
81      ".protect_puts_loop:\n\t"
82      "movsb\n\t"
83      "add $80 - 1,%%edi\n\t"
84      "loop .protect_puts_loop\n\t"
85
86      "inc %%eax\n\t"
87
88      "xor %%ebx,%%ebx\n\t"
89
90      "mov %5,%%ebx\n\t"
91      "add $1,%%ebx\n\t"
92      "mov %%ebx,%2\n\t"
93
94      "mov %3,%%ebx\n\t" /* バイトカウント　0かどうか確認 */
95      "sub $1,%%ebx\n\t"
96      "mov %%ebx,%0\n\t"
97      "mov %3,%%ebx\n\t"/*　変更　*/
98
99      "jmp .protect_puts_loop2\n\t"
100
101
102      ".endd:\n\t"
103
104
105      : "=m" (byte_count), /* %0 バイト数 */
106      "=m" (font_address),
107      "=m" (vram_address)
108
109      : "m" (byte_count), /* %0 バイト数 %4*/
110      "m" (font_address),
111      "m" (vram_address),
112       "m" (ptrr),
113       "m" (yoko),
114       "m" (tate)
115    );
116
117  }
118
119
120
121/* IDT登録関数 */
122
123#define _set_gate(gate_addr,type,dpl,addr,seg) \
124do { \
125  int __d0, __d1; \
126  __asm__ __volatile__ ("movw %%dx,%%ax\n\t" \
127    "movw %4,%%dx\n\t" \
128    "movl %%eax,%0\n\t" \
129    "movl %%edx,%1" \
130    :"=m" (*((long *) (gate_addr))), \
131     "=m" (*(1+(long *) (gate_addr))), "=&a" (__d0), "=&d" (__d1) \
132    :"i" ((short) (0x8000+(dpl<<13)+(type<<8))), \
133     "3" ((char *) (addr)),"2" ((seg) << 16)); \
134} while (0)
135
136void set_intr_gate()
137{
138  void(* a)() = aaa;
139    _set_gate(0x8590,14,0,&a,0x08); /* 0x8600 */
140}
141
142
143
144
145
146/* ループ関数 */
147
148 void loop(){
149
150 for(; ; ) {
151
152}
153}
154

文字制限のためPIC初期化関数とかは省略しました。main_kernelから処理がスタートします。
INT 0x32(10進数50)でaaa関数を呼び出そうとしています。
（何やら長いですが原因が全く分からないのでお願いします・・・。）

やってみたこと

IDTアドレスの指定が間違えている可能性がある。
なので・・・
ブートローダーからカーネルへ制御が移行する際に

push IDT

とすることでスタックにIDTアドレスを保管し
カーネルに制御が移ったらスタックに積まれたアドレスを回収する。

c
1/* プロトタイプ宣言 0x1060 */
2void loop();
3void protect_puts(char*,int,int,int);
4void set_intr_gate(int);
5void aaa();
6void test();
7
8
9/* メイン関数 */
10
11void main_kernel(){
12  int idt_address = 0x00000000;
13  __asm__(
14  "mov 4(%%esp),%%eax\n\t"
15  "mov %%eax,%1\n\t"
16  :"=m" (idt_address)
17  :"m" (idt_address)
18  );
19
20   set_intr_gate(idt_address);
21}
22
23void set_intr_gate(int idt_address)
24{
25  void(* a)() = aaa;
26    _set_gate(idt_address,14,0,&a,0x08); /* 0x8600 */
27}
28
29

こちらも結果は同様に変わりませんでした。（1万文字をこえるので変更点以外は省略しました。）
そもそもIDTにトラップゲートを設置する以前に何か設定するものでもあるのでしょうか？
何か知っておられましたら教えていただけると助かります。

lidt [IDTR]
    mov eax,int_handler
    mov [IDT+49*8],ax
    mov word [IDT+49*8+2],0x08
    mov word [IDT+49*8+4],0x8E00
    shr eax,16
    mov [IDT+49*8+6],ax
    int 49

ブートローダーで上記のプログラムでIDTに登録したところうまくできましたが
カーネル以降での登録はまだうまくいっていません。

ブートローダーはアセンブリ言語で書き
カーネル以降はC言語で記述しており

アセンブリ言語で定義した関数を登録しソフトウエア割り込みで呼び出す分には何も問題なく作動するのですが
カーネルつまりC言語で定義された関数を登録すると呼び出した時点でエラー・暴走が起こります。
呼び出した時点で暴走するので関数から復帰する際に～ってわけではなさそうです。

void function(){}

なにもしなってのはこのようなやつです。

_set_gate(idt_address,14,0,ブートローダーアセンブリ言語レベルで定義した関数アドレス,0x08);

この場合はうまくいき

_set_gate(idt_address,14,0,カーネルCC言語レベルで定義すた関数アドレス,0x08);

この場合エラーになります。（内容に関係なしに）

アセンブリ言語内で定義した関数は割り込みハンドラとして登録し実行することができる。
これを利用して解決案として
アセンブリ言語内で割り込みハンドラを登録。
そのハンドラ内でC言語関数アドレスに向けてJMPする。

・・・この方法を試そうと思いましたが
アセンブリ言語で書かれたブートローダーと
C言語で書かれたカーネルをそれぞれ
別々にリンクしrawバイナリ形式にしたところで繋げているのでこの方法は使えません・・・。

なんか解決策はないでしょうか？

asm

2020/03/28 01:00

そもそも void(* a)() = aaa; a(); の動作は確認しましたか？

kazuyakazuya

2020/03/28 02:02 編集

それはやっていませんでした。 (その使い方は知らなかった。) C関数の中身がどんな内容であろうとソフトウェア割り込みを起こした時点で暴走します。復帰する前に暴走するのです。ただ、なんだかんだかなりめんどくさい方法で登録し呼び出すことに成功しました。 (結局なぜ直接C関数を割り込みハンドラとして登録できないのはわからなかった。) ただ、iretなどで復帰がてきないので割り込み時に積まれる復帰アドレスを回収しそこへジャンプできないか検証中です。 (解決できたら方法を追記します。)

kazuyakazuya

2020/03/29 07:38

復帰できなかったのではなく暴走を起こしていました。割り込みハンドラが呼び出された時点でレジスタを保存せずにそのまま復帰しようとしたので暴走を起こしていました。

行動規範の内容に同意します

回答1件

自己解決

自己解決しました。（直接的な解決方法ではない・かなりめんどくさい）
（一応、メモ的に保存したいので詳しく書きます。）

まず前提として
ブートローダープログラムはnasm（アセンブリ言語）
それ以降に（直後）設置するカーネルはgcc(C言語)

それぞれをrawバイナリ形式に変換し、バイナリエディタでそのままくっつけています。
この方法の弱点として両者をリンクを行わないため
アセンブリ言語側で定義したラベルを参照できないなどのかなり致命的な（？）問題がありますが
事前に設置するアドレスを確認しておくことでなんとかします。

（注意点としてディスクイメージ「rawバイナリ形式」のファイルのサイズは512の倍数でないといけません。でないとエラーになります。）

割り込みハンドラをソフトウエア割り込みで呼び出せるようにするには
IDTを初期化し、（IDTを定義したうえでLIDT）
そのIDTの中にトラップゲートを設置します。

で、今回私が遭遇した問題というのは
ブートローダー側（純アセンブリ言語で作った）で定義した割り込みルーチンは登録できるのに
カーネル（C言語）側で定義したルーチンは登録できない。

逆に言えばアセンブリ言語側に割り込みハンドラを設置しそこから
カーネル（C言語で書かれた）で書かれた処理に飛ばす仕組みを作れば
カーネルで割り込み処理を行える！

こんな感じで・・・(概念図)

image
1---ブートローダー（アセンブリ言語）---
2
3
4BOOT_LOAD equ 0x7C00
5ORG BOOT_LOAD
6
7;/_/_/_/_/_/_/_/
8;マクロ
9;/_/_/_/_/_/_/_/
10%include "../include/marco.s"
11%include "../include/define.s"
12
13;/_/_/_/_/_/_/_/
14;BPB
15;/_/_/_/_/_/_/_/
16
17section .text
18
19entry:
20jmp ipl
21times 90 - ($ - $$) db 0x90     ;先頭から90バイトまでをnop命令で埋め尽くす。
22
23
24;・
25;・
26;・ずらずら書いていますがつまりはブート処理ほぼ省略
27;・
28;・
29
30
31;C言語側で定義した関数は割り込み処理として登録できないが
32;登録自体はC言語側できる。（登録はもちろんアセンブリ言語側でもできる）
33
34jmp next
35
36sample:
37 jmp 0xB802;0xB800 + 0x02
38
39
40next:
41
42set_trap_gate1: ;IDTアドレスをeaxレジスタにセットする割り込みルーチン（関数名：get_idt_address）
43    mov eax,get_idt_address
44    mov [IDT],ax
45    mov word [IDT+2],0x08
46    mov word [IDT+4],0x8E00
47    shr eax,16
48    mov [IDT+6],ax
49
50
51;↓ 0x01でソフトウエア割り込みを起こすとsample:ラベルの処理に移る
52
53set_trap_gate2: ;C言語側で定義したい割り込みハンドラ
54        mov eax,sample　;sampleはラベル（名前は適当）
55        mov [IDT + 0x08],ax
56        mov word [IDT+2 + 0x08],0x08
57        mov word [IDT+4+0x08],0x8E00
58        shr eax,16
59        mov [IDT+6+0x08],ax
60
61
62jmp end_boot
63
64
65times (1024 * 15) - ($ - $$) db 0 ;1024*15まで0x00で埋め尽くす
66 end_boot:;0xB800
67jmp $ ;ここはバイナリディタで取り除く ここ（無限ループ処理命令）が消えるとすぐしたのカーネルに制御が移ります！
68
69---ブートローダー（アセンブリ言語）---
70
71
72
73---カーネル（C言語）---
74
75void main_kernel(){
76  __asm__("jmp start_kernel_c\n\t"); /*EB06*/
77
78 __asm__("jmp aaaa\n\t"); /*EBE4*/
79
80  __asm__("start_kernel_c:\n\t");
81
82
83__asm__(
84    "int $0x01\n\t"
85  );
86
87   loop();
88}
89
90
91
92
93void aaa(){
94
95
96
97   __asm__(
98     "aaaa:\n\t"
99     "push %eax\n\t"
100     "push %ebx\n\t"
101     "push %ecx\n\t"
102     "push %esi\n\t"
103     "push %edi\n\t"
104   );
105   char ptr[] = "abcdk";
106   char *a = ptr;
107    protect_puts(a,5,5,5);
108
109    __asm__(
110     "pop %edi\n\t"
111     "pop %esi\n\t"
112     "pop %ecx\n\t"
113     "pop %ebx\n\t"
114     "pop %eax\n\t"
115     "iret\n\t"
116  );
117}
118---カーネル（C言語）---
119
120