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この記事は 自作OS Advent Calendar 2021 の 4 日目の記事として書かれました。 人生の一大事 今年は私にとって大きな出来事がありました。それは出版と結婚です。この記事では前者について述べます。 2021 年 3 月に ゼロからの OS 自作入門 を出版しました。 OS 作りに関する知識が無い状態から始めて、30 章かけて OS を手作りするという本です。 この本の出版に際して書いたブログ記事はこちらです 『ゼロからのOS自作入門』に込めた思い - uchan note ゼロからのOS自作入門の表紙画像 この本は約 3 年の執筆・開発期間を費やした書籍です。 人生の短くない時間を捧げたものなので、大きな愛着があります。 この執筆に際し、MikanOS という OS を自作しました。 今まで、OS をちょっと作っては飽き、また再燃してはじめから作り直しては飽き、を繰り返

2021 年 3 月 22 日に『ゼロからの OS 自作入門』を出版する予定です。 本書は OS を手作りする本で、現代のパソコンでちゃんと起動する点が特長です。 15 年前の 2006 年に出版された『30 日でできる!OS 自作入門』を読んで育った私(uchan)が その後継となるだろう本を書いたということで、執筆の裏話を記してみたいなと思います。 書籍の概要 タイトル:ゼロからの OS 自作入門 著者:内田公太(uchan) 出版予定日:2021 年 3 月 22 日 ページ数:768(最大。実際はもっと少なくなる予想) ISBN:978-4-8399-7586-9 出版社の書籍ページ:ゼロからのOS自作入門 | マイナビブックス 本書は OS 作りに関する知識がないところから始め、オリジナルの OS「MikanOS」を作る一通りの過程を説明します。 パソコンの電源を入れ、他の OS

この記事は 自作OS Advent Calendar 2020 の 6 日目の記事です。 セキュリティ・キャンプ とは毎年夏に開催される,合宿形式の勉強会です。 情報セキュリティ分野で活躍する講師が受講生にみっちりと講義や演習を実施します。 2020 年は新型コロナウイルスの影響によりオンライン開催となり,従来の合宿形式ではなく 2 か月の週末を使って少しずつ進める形式となりました。 セキュリティ・キャンプ全国大会 2020 オンラインの修了式が本日(2020 年 12 月 6 日)ありましたので,OS 開発ゼミで何をやったかを振り返ります。 OS 開発ゼミの立ち上げ 今年の OS 開発ゼミは講師 2 名体制で臨みました。私と,Resea OS を開発している 怒田さん です。 10 月 18 日にセキュリティ・キャンプ全体の開講式がありました。 セキュリティ・キャンプ全国大会 2020

この記事は 自作OS Advent Calendar 2020 の2日目の記事です。 概要 uchan は東京工業大学で特任助教をしておりますが,なんと自作 OS の授業をさせていただけることになりました。 残念ながら今年度限りの開講ですが,なるべく楽しい授業を提供したいと思います。 期間:2020 年 12 月 4 日(金)〜2021 年 1 月 29 日(金) 授業コマ:3,4 コマ(14:20〜17:55) シラバス:2020年度 | システム開発プロジェクト応用第二 - TOKYO TECH OCW 内容:手を動かして OS を構成する 内容の特徴 この授業の特徴は何といっても「自分の手で OS を作る」ところにあります。 OS の理論的な講義は従来より開講されていますが,自分で作ることに主眼を置いた講義はこれまでありませんでした。 この講義では教育用 OS である MikanOS

この記事は 自作OS Advent Calendar 2020 の1日目の記事です。 概要 自作 OS である MikanOS 用の USB3.0 ホストコントローラドライバ(xHCI ドライバ)を開発する際に遭遇した様々な罠に遭遇しました。 罠の概要と解決した方法を集めて紹介します。 MikanOS の完成画像 本文 本文はスライドです。 USB3.0ドライバ開発の道 from uchan_nos www2.slideshare.net ※(注記)12/1 に記事を間に合わせるために極限まで省力化したブログ記事ですみません( ;∀;)

OS 自作はとてもニッチな趣味ですが,ときどきやっている人を見かけます。 「OS を自作してみよう」と思うまでには,まずコンピュータに触れる経験が必要で,加えて OS の存在に気付く必要があるはずです。 業務命令で OS を自作するようなケースを除けば,OS の存在に気づいた上で,さらに OS に興味を持つ必要があります。 彼ら/彼女らはなぜ「OS の自作」に興味を持つのかを調査してみました。 調査方法 OS 自作をしたことがある人を対象に,Twitter でインタビュー,意見募集 結果 聞こえてきた意見を列挙してみます。紹介する文章は,いただいた意見の大意を変えない範囲で筆者により加筆,修正,要約してあります。元の文章はリンク先をご覧ください。 大掃除のときに Windows 95 ファーストステップガイドを見つけ,その後 Windows 95 の CD-ROM が手に入ったので Win

この記事は 自作 OS アドベントカレンダー 2019 の 2 日目の記事です。 MikanOS 筆者(uchan_nos)はここ数年,教育用 OS である MikanOS(ミカノス)を作っています。 MikanOS は「未完」と「蜜柑」を掛けた名前です。 MikanOS は教育用 OS と言っている通り,将来は大学などの授業で採用されたらいいなあと思って作っています。 今のところ 2020 年 12 月から 2021 年 1 月に東工大で開催する予定の自作 OS 講義のサンプルとして採用を予定しています。 (この講義については 筆者の宣伝ツイート を参照してください) この記事は MikanOS 製作の進捗を過去から現在までまとめてみるものです。 USB ドライバに苦しむ 1 年半 xHCIのリングバッファの実装方法おもろいな。書き込みポインタが一周するたびに「周回ビット」を反転させて、

割り込みハンドラへのポインタを配列状に並べたものを「割り込みベクタテーブル」と呼びます。英語ではInterrupt Vector Table。なぜ「ベクタ(ベクトル)」という語が使われるのか疑問に思い、ツイッターで聞いたりした結果、ベクタはポインタとほぼ同じ意味である、という結論になりました。 「配列だからベクタ」説 割り込みベクタテーブルはx86では256個の要素を持つ配列です。C++で動的配列を意味するクラスがstd::vectorであるように、配列のことをベクタと呼ぶ用法が一般にあります。 しかしIntel SDMには次のように表記されており、どうやら配列全体のことをベクタと呼ぶのではなく、個々の要素をベクタと呼んでいます。 To aid in handling exceptions and interrupts, each architecturally defined excep

インラインアセンブラは低レイヤプログラミングをする人にとっては有名な機能ですが,私はなぜ「volatile」を付ける必要があるのかイマイチ分かりませんでした。いままで「volatile」を付けずとも意図通り動いていたからです。しかし今回,「volatile」を付けない場合に意図しない最適化をされてしまったのでここで紹介します。 背景 LAN が無い状況でシリアル通信(RS-232)によりカーネルをダウンロードして実行したいと思いました。USB メモリを頻繁に抜き差しすると手間ですし USB ポートが劣化しますので,本格的に開発する際はオンラインでカーネルをダウンロードできる体制を整えると良いですね。UEFI のアプリからシリアル通信を行うため,COM ポートを叩くプログラムを作ろうとしてコンパイラの最適化にやられた話を書きます。 LAN があればシリアル通信なんかは使わず,UEFI + i

この記事では C++11 から導入された型推論 auto の使いどころ,使うべきでない場面を紹介します. 可読性や保守性の高いプログラムにするために記事が役立てば幸いです. (筆者の考え方が偏っているかもしれません.是非,ご意見ご感想をお寄せください) 結論をまとめると次の通りです. auto を使った方が良いのは 右辺の式から型がはっきりわかる 具体的な型があまり重要ではない ラムダ式を受け取る auto を使うべきでないのは その場所でその型になっていることを保証する 親クラスの参照として受け取る その変数を後でオーバーロードされた関数に渡す 型推論 auto C++11 から型推論のための auto キーワードが導入されました. auto を使うと具体的な型を書かずにコンパイラに型の決定を任せることができます. 詳しい仕様・使い方は auto - cpprefjp C++日本語リファ

筆者(uchan)は現在,自作OSの分野で精力的に活動しています.そんな筆者も最初から知識が有ったわけではありません.当然ですが最初は初心者でした.このエッセイは,筆者の自作OS人生を振り返り,何のきっかけで自作OSに足を踏み入れ,どうやって成長したかを語るものです. 筆者について 筆者はOS開発関連技術のコミュニティosdev-jpで活動しています.OSや低レイヤ技術が好きな人が集まってもくもくと作業をする「自作OSもくもく会」を2ヶ月に1回くらい開催したり,OSC(オープンソースカンファレンス)に出展したりしています.また,2017年と2018年にはセキュリティキャンプ全国大会でOS開発を主題とするゼミの講師をやりました. 筆者はIntel x86アーキテクチャが好きで,そのためのOSを作るための要素技術を研究しています.OSを作るためにはページングやLocal APICなどのCPUの

この記事では Clangd を使って C++ のソースコードを補完する際に独自のコンパイルオプションを指定する方法を説明します. 事の発端 私は C++ で OS を自作しています.エディタは Vim を使っていますが,これまで大した補完機能は使っていませんでした. しかし Vim の神 mattn さん曰く vim-clang で C/C++ の補完してた人はぜひ vim-lsp & clangd 試して欲しいな。かなりのストレスが解消される。— mattn来日 (@mattn_jp) December 27, 2018 とのことなので,早速試してみました. その際,Makefile 内で指定した独自のコンパイルオプションが Clangd に認識されず(例えば -I オプションが認識されずインクルードファイルが file not found になってしまう), 補完が正しく動かなかったの

この記事では QEMU が持つ「トレース」および DPRINTF マクロの機能を有効化して OS 開発のデバッグに役立てる方法を説明します. 自作 OS アドベントカレンダー 2018 の 1 日目の記事です. OS,特にハードウェアを制御するドライバの開発はなかなか苦労することが多いと思います. 正しく書いているはずなのになぜかうまく動かない,という経験は誰しもあるのではないでしょうか? QEMU に備わる機能を使って,ドライバ開発を効率的に行いましょう. トレース機能とは QEMU が持つ「トレース(tracing)」は,QEMU の動作を記録するための機能です. QEMU 本体の各所にトレースするための関数呼び出しが仕込まれており,その行が実行されるたびにトレース情報がファイルや標準エラー出力などに出ます. トレース機能は,自作 OS からハードウェアを制御するドライバを作っていると

大人気の技術書オンリーの同人誌即売会「技術書典 5」が、2018年10月08日(月・祝)に池袋サンシャインシティで開かれます。 秋葉原 UDX ではないのでご注意を! 今回は「C++でできる!OS自作入門」を出しますので、そのお知らせです。 頒布情報 日時 2018 年 10 月 8 日(月・祝) 場所 池袋サンシャインシティ 2F 展示ホール D(文化会館ビル 2F) ブース お 05「bitnos」 bitnos のサークルページ 書名 C++でできる!OS自作入門 bitnos ブースでは既刊 3 種類も展示します。 ページ数 52(表紙含む) 概要 この同人誌は OS を書いてみたいと思っている方に、記述言語として C++ を選んでもらうための本です。 世にある自作 OS の本は C 言語で書いてあるものが多いですが、機能が豊富な C++ も有力な選択肢であることをお伝えするのが目標

若干釣りタイトルですが,私が「Rust にはない C++ の良さ」を募ったところ,12 個ほどの優れている点が報告されたので,まとめてみます. 背景 私は 2018年10月08日 開催予定の技術書典5で,『C++でできる!OS自作入門』と題して,Clang+LLD で C++ を使って OS 開発する際の注意点とか C++ の活用例を解説する同人誌を書こうと思っています. その下調べもかねて,このようなツイートをしました. C++好きな人!ぜひ,RustにはないC++の良さを教えてください!— C++でOS自作 技術書典5 お05 (@uchan_nos) 2018年8月24日 そうしたら知り合いからこんなリプが飛んできました. これ、まとめてblogにして!— shoma (@shoma) 2018年8月24日 一部の人に参考になるかもしれないのでまとめることにしました.ただしネタ多めです

セキュリティキャンプ 2018 全国大会の集中開発コースの講師をやったので報告です. 「フルスクラッチ OS を書こう!」というテーマで,自作 OS を一から作るお手伝いをしました. 「フルスクラッチ OS を書こう!」の概要 フルスクラッチと言いつつキャンプの 3 日間(名目上は 5 日間だが,前後 1 日は作業できない)ではフルスクラッチで OS を作るのは難しいので, 小さな OS を作る,または改造するという方向で受講者とネタを考えました. 結果,2 人はそれぞれ次のネタをやることになりました. 「はりぼて OS」にコマンドを増やす xv6 を UEFI で起動する 「はりぼて OS」にコマンドを増やす 受講者の 1 人は「30 日でできる!OS 自作入門」で題材となっている「はりぼて OS」にコマンドを付けたすことになりました. 受講者本人が記事を書いているので,そちらもどうぞ.

プログラムについての解説書を Git を用いて執筆する方法の提案です. まえがき プログラミングに関する解説書には大きく分けて 2 つの系統があります. 1 つはテーマごとにサンプルプログラムを提示して解説するもの,もう 1 つは特定のプログラムの各部分について解説するものです. 後者の中でも,完成形を用いるものと,段階的に進展する各時点での断面(スナップショット)を解説するものがあります. この記事は,後者の執筆を Git で支援するというものです. この形態の書籍としては「30 日でできる!OS 自作入門」が有名でしょう. OS の作り方を 30 章に分け,各章で少しずつ OS を作り上げていきます. ロールプレイングゲーム(RPG)の作り方を説明する書籍を書くとします. 章立てはこんな感じになるかもしれません. プレイヤーキャラクタだけが登場するゲームループの基本形 扉を開ける,階段

SSD 関連の用語で違いがよく分からなかったりしませんか? 特に,M.2,PCIe(PCI Express),SATA(Serial ATA),AHCI,NVMe(NVM Express)などの用語が飛び交っていて,筆者も少しあいまいだったので,今回調査してまとめてみました. 概要 M.2 は「フォームファクタ」と言って,コネクタの物理的な形の規格名です. PCIe と SATA はどちらもシリアル通信を用いる周辺機器のインターフェース規格です. AHCI と NVMe はどちらもホストが SSD を制御するためのコントローラの規格です. 簡単にまとめると上記の通りです.以下,もう少し詳細に説明していきます. M.2 M.2 は SSD などの周辺機器をマザーボードに取り付けるためのコネクタ形状の規格です. 単なるコネクタ形状の規格であり,ホスト側との通信インターフェースは M.2 規格の

レベル変換 レベル変換とは、電圧の異なる信号線をつなぐ際に電圧を変換することです。 例えば Raspberry Pi という小さな Linux ボードコンピュータの電源電圧は 3.3V です。 そのため GPIO の入出力電圧も 3.3V となっており、電子工作でよくある 5V 駆動の装置を直接つなぐことができません。 著者は最近、秋月電子通商で売っている中で最安のキャラクタ液晶表示器 SC1602 を Raspberry Pi から制御しようと思ってレベル変換回路を作りました。 また、いわゆる「L チカ」といって LED を点滅させるだけの回路でも、LED によっては 3.5V 程度の電圧がないと十分に光らない品種があり (赤色 LED に比べ、青色 LED は高い電圧を求める傾向があります)、3.3V の出力では十分でないケースがあります。 レベル変換は低電圧側の回路から高電圧側の回路

この記事では OS 自作の最初の一歩の部分を紹介します.OS 開発を始める前に雰囲気をつかみたい,という方に向けて書いています. 「セキュリティキャンプ 2018」の「OS 開発ゼミ・フルスクラッチ OS を書こう!」の補足資料でもあります. ハローワールド 何はともあれ,他の OS の力を借りずに起動して画面にメッセージを表示するようなプログラムを作ることが OS 作成の第一歩でしょう. ここでは「30 日でできる!OS 自作入門」のノリで,バイナリエディタを使ってハローワールドをしてみます. 「30 日でできる!OS 自作入門」は 12 年前の本なのでなかなか試せませんが1,本記事は最新のやり方で説明してありますから,現代のパソコンで試せます. 唐突ですが,何かバイナリエディタ2を起動してください. そうしたら,次の 2KiB のバイナリ列を入力し,BOOTX64.EFI という名前で

大人気の技術書オンリーの同人誌即売会「技術書典 4」が、2018年04月22日(日)に秋葉原 UDX で開かれます。 今回は「USB 3.0 ホストドライバ自作入門」を出しますので、そのお知らせです。 頒布情報 日時 2018 年 4 月 22 日(日) 場所 秋葉原 UDX アキバ・スクエア ブース け 51「windhole」 windhole のサークルページ 書名 USB 3.0 ホストドライバ自作入門 windhole ブースでは他にも Linux や自作 OS 系の低レイヤな同人誌を頒布しています。 ページ数 52(表紙含む) 概要 本書は自作 OS 向けの USB 3.0 ホストドライバの作り方を説明しています。最終的には USB キーボードからの入力を受け付けられるようになります。 関連する仕様書と合わせて本書を一緒に読むことで、最短で USB ホストドライバを作ることを目指

x86-64 モードというのは x86 系 CPU の動作モードの一つです.64 ビットモードとかロングモードと呼ばれることもあります. x86-64 モードではページングが必須だったり,セグメント CS や DS に設定するベースアドレスやリミットが無視されるなど,CPU 自体の制約事項もあります. それ以外に,x86-64 モードでよく使われる ABI による制約もあり,ハマりやすい部分でもあるので本記事で説明します. ABI ABI = Application Binary Interface とはバイナリレベルで守るべきインターフェースのことです. 関数の引数や戻り値の渡し方(呼び出し規約),シンボル名のマングリングの規則,データ型のメモリ上での表現などを規定します (参照:Application binary interface). 本記事では,ABI の中でも呼び出し規約を主な

概要 開発マシン上に置いた自作 OS のカーネルを,ネットワーク経由でターゲットマシンに読み込ませ,起動させるやり方についての記事です. ディスクイメージをネットワークブートする - Raphine Project の記事を大いに参考にしました.Raphine Project の記事は BIOS を対象にしていますが,本記事は BIOS ではなく UEFI で起動させることが主な違いです. UEFI + USB メモリによる起動 ネットワーク起動を説明する前に,簡単に USB メモリでの起動を説明します. USB メモリに入れたカーネルを UEFI で起動させるために,私は次の方法を用いています. USB メモリを FAT でフォーマットして /EFI/BOOT/BOOTX64.EFI に UEFI アプリとして作成した自作ブートローダを配置し カーネル本体となる ELF ファイルを適当な

11 月に入って,Intel が 2020 年までにレガシー BIOS サポートを完全に消そうとしているというニュースが飛び込んできました. www.itmedia.co.jp OS を自作する場合はいまだに BIOS に頼った起動コードを書くことが多いと思います. このニュースが意味する正確なところを少し解説した後,レガシー BIOS がなくなった後の世界を自作 OS の視点から考えてみます. 自作 OS Advent Calendar 2017 5 日目の記事です. レガシー BIOS とは そもそもレガシー BIOS というのは「30 日でできる!OS 自作入門」で最初の方に触れる,パソコンのファームウェアです. 「30 日でできる!OS 自作入門」の中では,画面にメッセージを表示したり,フロッピーディスクからデータを読み込んだりするのに使いますね. レガシーと言われるのは,それが登

本記事は Linux Advent Calendar 2017 の 4 日目の記事です. 概要 Linux のソフトウェア RAID の機能を管理するための mdadm コマンドにまつわるバグの再現実験を行います. そのバグとは,次の記事で紹介されている「バグ 1」のことです. blog.cybozu.io この記事で説明すること 主に次のことを説明します.バグの概要は上の記事を参照してください. mdadm の軽い紹介 mdadm で RAID1 を構成した場合のディスク上のメタデータ配置 バグ 1 の再現方法 mdadm とは mdadm は Linux のソフトウェア RAID デバイスを作成,変更,削除,管理などをするためのコマンドラインツールです. MD は Multiple Devices の略で,複数のデバイスを束ねて 1 つのデバイスとして機能させるという意味があります.

自作 OS Advent Calendar 2017 1 日目の記事です. 筆者が大好きな C++ の機能の中で,OS を書く際に便利なもの 10 個を紹介する予定です. 自作 OS Advent Calendar の紹介 自作 OS Advent Calendar とは自作 OS に関係すること(自作 OS そのものの紹介,開発環境の話,デバイスドライバの話,などなど)を扱うアドベントカレンダーです. uchan_nos が把握する限り,自作 OS Advent Calendar の開催は今年で 3 度目です. 1 回目は Mopp さん主催の 自作 OS Advent Calendar 2014,2 回目は uchan_nos 主催の 自作 OS Advent Calendar 2016 です. C++ の機能 5 選 前編では,C++ の機能の中でも 2003 年の規格(C++03)

大人気の技術書オンリーの同人誌即売会「技術書典3」が、10/22(日)に秋葉原 UDX で開かれます。 前回の技術書典2ではLinuxカーネルモジュール自作入門を出しました。 今回は「システムプログラミングハンドブック」を出しますので、そのお知らせです。 頒布情報 日時 2017年10月22日(日) 場所 アキバ・スクエア ブース あ11企「サイボウズ株式会社」 書名 システムプログラミングハンドブック ページ数 48(表紙含む) 概要 OS を作るときに役に立つ情報へのリンクを 1 冊にまとめた書籍です。 例えば、ページングについてはIntel SDMの何ページ、という程度に細かくリンクを張ってありますので、分厚い書籍のどこを読めば良いかが分からない、ということはありません。 「30 日でできる!OS 自作入門」を読み終えたくらいの人が読めるように、リンク先の補足説明をふんだんに入れまし

皆さんは 技術書典2 というイベントをご存知でしょうか。2017年4月9日に秋葉原で開催される、技術書オンリーの同人誌即売会です。 この記事では、技術書典2のために書いた 「Linuxカーネルモジュール自作入門」 の目次をご紹介します。最後にダウンロード販売のお知らせもあります。 追記:おかげさまで、技術書典2自体も私たちのブースも非常に盛況でした。ご来場いただいた方々、運営の方々、他サークルの方々、大変ありがとうございました。ダウンロード販売のお知らせを更新しましたので、興味のある方はご確認をお願いします。 販売情報 日時 2017年4月9日(日) 場所 アキバ・スクエア ブース き-09「tech@サイボウズ式」編集部 書名 Linuxカーネルモジュール自作入門 ページ数 36(表紙含む) 目次 第1章「はじめに」より: 本書を手にとって頂いてありがとうございます。この本はLinuxカ