Tips　マルチブート仕様

マルチブート仕様概要

マルチブート仕様について

マルチブート仕様が想定しているアーキテクチャー

マルチブート仕様が想定しているOS

マルチブート仕様に基いて設計するブートローダーについて

ブート時にOSに渡すパラメーター情報について

OSの開発について

ブートモジュールについて

マルチブート仕様で使用する型式

マルチブート仕様で仕様する助詞の定義について

• ”する必要があります”、”しなければなりません”、”必ず〜します”、”してはいけません”

ブートローダーとOSイメージは仕様に従う必要があります。　
”する必要がある”〜”してはいけません”に従っていない場合は、
マルチブート仕様準拠のブートローダーやOSとはなりません。


• ”するべきです”

ブートローダーとOSイメージは仕様に従うことをを推奨しますが、 必ずしも従う必要はありません。


• ”してもよいです”、”ありです”

ブートローダーとOSイメージは仕様に従っても、従わなくても どちらでもかまいません

マルチブート仕様

1. マルチブートヘッダー
   
カーネルイメージに付けるマルチブートについて規定します


2. OS起動時のマシン状態
   


3. ブートローダーがOSに渡す情報（パラメーター）

マルチブートヘッダー

    checksum = - ( magic + flags )

マシン状態

（参考）CR0制御レジスターとEFLAGSレジスター

CR0制御レジスター

EFLAGSレジスター

ESPレジスター、GDTR、IDTRについて

ブートローダーが設定しておくべきのその他のマシン状態

マルチブート情報のフォーマット

マルチブート情報
ラベル名	オフセット （バイト）	サイズ （バイト）	説明
flags	0	4	ブート情報の各フィールドが有効/無効（有り/無し）となっているか示すフラグです 各ビットが1になっていれば有効（有り）で、0であれば無効（無し）となります ビット0：1であればmem_*フィールドが有効になります ビット1：1であればboot_deviceフィールドが有効になります ビット2：1であればcmdlineフィールドが有効になります ビット3：1であればmods_*フィールドが有効になります ビット4：1であればsymフィールドがa.outカーネルイメージ用の             フォーマットになります ビット5：1であればsymフィールドがELFカーネルイメージ用の             フォーマットになります ビット6：1であればmmap_*フィールドが有効になります ビット7：1であればdrives_*フィールドが有効になります ビット8：1であればconfig_tableフィールドが有効になります ビット9：1であればboot_loader_nameフィールドが有効になります ビット10：1であればapm_tableフィールドが有効になります ビット11：1であればvbe_*フィールドが有効になります
mem_lower	4	4	ローメモリーのメモリーサイズが格納されています。 メモリーサイズはキロバイト単位で格納されます。 ローメモリーの最小アドレスは0から始まります。 最大アドレスは640KBとなります。
mem_upper	8	4	拡張メモリー（1MB以降のメモリー領域）のメモリーサイズが格納されています。 メモリーサイズはキロバイト単位で格納されます。 拡張メモリの最小アドレスは1MBから始まります。 最大アドレスは、拡張メモリー以降にある最初の予約メモリー領域の アドレスから1MBを引いたアドレスとなります。（このアドレス値 の保証はありません。）
boot_device	12	4	ブートローダーが、OSをロードしたBIOSのディスクデバイス情報が格納されます。 OSがBIOSディスク以外からロードされた場合には、このフィールドは 無効（存在しない）となっている必要があります。 このフィールドを見て、OSはルートデバイスを判断できます（必要時）。 boot_deviceフィールドは次のように4バイトに分かれています。 drive：BIOSディスクサービス（INT 0x13）で使用される、BIOSドライブ番号が 格納されます。（0x00はフロッピーディスク、0x80ならHDDなど）。 part1：トップのパーディション番号が格納されます。 part2：サブパーティション番号が格納されます。 part3：サブパーティション番号が格納されます。 パーティション番号のは0から始まる数字となります。 使用されていないパーティションは0xFFに設定されている必要があります。 例えば、1つのDOSパーティションを使用している場合には、 part1はDOSパーティション番号が格納され、 part2とpart3は0xFFが格納されます。 また、最初のパーティションがDOSで、次のパーティションがBSDパーティション （DOSパーティションのサブパーティション）の 場合にはpart1にはDOSパーティション番号が格納され、 part2にはBSDのサブパーティション番号が格納され、 part3には0xFFが格納されます。
cmdline	16	4	カーネルに渡すコマンドラインの物理アドレスが格納されます。 コマンドラインはC言語のNullで終わる文字列となります。
mods_count	20	4	カーネルと一緒にロードされるモジュールの情報がモジュール構造体として メモリーに格納されます。そのモジュール構造体の数と格納されている 物理アドレスが格納されます。 mods_count：ロードされたモジュール数が格納されます。 モジュールが1つもロードされていない場合は0となります。 mods_addr：最初のモジュール構造体がロードされた物理アドレスが格納 されます。 各モジュール構造体は次のような構造となっています。 mod_start：ロードされたモジュールの開始アドレスが格納されます。 mode_end：ロードされたモジュールの最終アドレスが格納されます。 string：ロードされたモジュールに関する任意の文字列が格納されます。 文字列はASCIIで0x00が文字列の終端となります。通常文字列として、 コマンドラインや（OSがモジュールを実行ファイルとして 実行する場合など）、パス（モジュールをファイルとして扱う場合など）が 格納されますが、実際はどのように利用するかは各OSによって異なります。 reserved：0固定にする必要があります。OSはこのフィールドを 無視する必要があります。
mods_addr	24	4
syms	28-40	12	flagsのビット4とビット5はどちらか一方だけ1が設定されます（排他関係）。 ビット4が1の場合（ビット5は0） symsフィールドは次のような構造となります。 a.outフォーマットのカーネルイメージのヘッダーにあるシンボルテーブルの情報が 格納されます。 addr：a.outフォーマットにはnlist構造体の配列（テーブル）の 直ぐ次にそのテーブル自体のサイズが配置されています。 そのテーブルのサイズが格納されている物理アドレスが 格納されます。格納されているサイズ自体はunsigned longの 整数値でASCII文字で0終端の文字列で格納されています。 tabsize：a.outフォーマットの シンボルセクションの最初に配置されている サイズパラメーターが格納されています。シンボルが無い場合は 0が格納されます。 strsize：a.outフォーマットの ストリングクションの最初に配置されている サイズパラメーターが格納されています。
			flagsのビット4とビット5はどちらか一方だけ1が設定されます（排他関係）。 ビット5が1の場合（ビット4は0） symsフィールドは次のような構造となります。 ELFフォーマットのカーネルイメージにあるshdr_*の情報が格納されます。 （ELFフォーマットのプログラムヘッダーにあるshdr_num、shdr_size、shdr_addr、shdr_shndxが それぞれ、num、size、addr、shndxにあたります）。 カーネルイメージのセクションが全てロードされて、各セクションが物理アドレスの どこにロードされているのかをELFセクションヘッダーの物理アドレスフィールドで 取得することができます。シンボルが無い場合には、shdr_numが0になります。
mmap_length	44	4	メモリマップ情報のデータ長が格納されています
mmap_addr	48	4	メモリーマップ情報が格納されているアドレスが格納されています。 メモリーマップ情報の各エントリーは次のようなフォーマットで格納されています。 メモリーマップ情報の1つのエントリーはbase_addr、length、typeの3つの フィールドとなります。このエントリーがメモリー領域数分の配列となって格納されています。 sizeフィールドは先頭のみとなります。 size：メモリーマップ情報のサイズが格納されます。 20（バイト）より大きい値が入ります。 base_addr：そのメモリー領域の開始アドレスとなります。 length：そのメモリー領域のサイズが格納されます type：そのメモリー領域の種類が格納されます。値が1ならばRAMでその他の値であれば 予約領域となります。 メモリーマップ情報にあるRAMメモリー領域の情報は全てOSで利用可能な領域となります。
drive_length	52	4	ドライブ構造体の格納情報が格納されます。 drive_addr：ドライブ構造体が格納されている物理アドレスが 格納されます。 drive_length：ドライブ構造体のサイズが格納されます。 情報が無い場合は0が格納されます。 ドライブ構造体は次のようなフォーマットとなります。 size：この構造体のサイズが格納されています。サイズはdrive_portsの数 で変わります。メモリー上のアライメントのため、サイズは必ずしも(10 + 2 * ポート数)と はなりません。 drive_number：BIOSドライブ番号が格納されます。 drive_mode：ブートローダーがドライブにアクセスするモードが格納されます。 値が0の場合、CHSモード（シリンダー/ヘッド/セクターを指定してアクセス）。値が1の 場合、LBA（Logical Block Addressing）モードとなります。 drive_cylinders、drive_head、drive_sectors： BIOSが検出したそのドライブが持っているシリンダー数、ヘッド数、セクター数が格納されます。 drive_ports：BIOSで使用されるI/Oポート番号が配列で格納されます。値は unsignedの2バイト整数か0となります。値が0であれば配列の終端となります。 （配列にはドライブと関係ないI/Oポート番号が格納されている可能性があります）。
drive_addr	56	4
config_table	60	4	BIOSのシステム設定情報取得 サービスコールで取得したテーブルが格納されている物理アドレスが格納されます。
boot_loader_name	64	4	OSを起動したブートローダーの名前が格納された物理アドレスが格納されます。 メモリーに格納される名前の文字列はC言語のNullで終わる文字列となります。
apm_table	68	4	APMテーブルが格納されている物理アドレスが格納されます。 APMテーブルのフォーマットは次のようになります。 version：バージョン番号 cseg：プロテクティッドモード32ビットコードセグメント offset：エントリーポイントのオフセット cseg_16：プロテクティッドモード16ビットコードセグメント dseg：プロテクティッドモード16ビットデータセグメント flags：フラグ cseg_len：プロテクティッドモード32ビットコードセグメントのサイズ cseg_16_len：プロテクティッドモード16ビットコードセグメントのサイズ dseg_len：データセグメントのサイズ 詳細はAdvanced Power Management (APM) BIOS Interface Specification （APM BIOSインターフェース仕様）を参照してください。
vbe_control_info	72	4	OS起動時にグラフィックモードが必要な場合で、マルチブートヘッダーに グラフィックモードの指定があるときのみ値が格納されます。 vbe_control_info：VBE(VESA BIOS Extension：VESA　BIOS拡張）で規定されている VBE機能0x00の返り値として得られるVBE制御情報が格納されている物理アドレスが格納されます。 vbe_mode_info：VBE機能0x01の返り値として得られるVBEモード情報が格納されている物理アドレスが格納されます。 vbe_interface_seg：VBE 2.0+で規定されているプロテクティッドモードインターフェースのテーブル値が格納されます。 vbe_interface_off：VBE 2.0+で規定されているプロテクティッドモードインターフェースのテーブル値が格納されます。 vbe_interface_len：VBE 2.0+で規定されているプロテクティッドモードインターフェースのテーブル値が格納されます。 テーブル値の情報が利用できない場合には、vbe_interface_*の値は0となります。 VBE 3.0では旧バージョンのVBEと互換性の無いプロテクティッドモードインターフェースが定義されいますので、 注意してください。VBE 3.0以降のテーブルを使用する場合はカーネル自身でテーブル値を取得する 必要があります。VBE用に、グラフィックテーブル用のフィールドを定義していますが、マルチブートローダーは 非VBEモードでもVBEモードをシミュレートしてフィールドに値を設定することもできます。
vbe_mode_info	76	4
vbe_mode	80	2
vbe_interface_seg	82	2
vbe_interface_off	84	2
vbe_interface_len	86	2

実装例と注意事項

パソコンでの注意事項

マルチブート情報のflagsのビット0について

マルチブート情報のflagsのビット1について

マルチブート情報のflagsのビット6について

BIOSデバイスマッピングテクニック

• データ比較テクニック
  
汎用的で簡単な処理方法ですが、処理に時間がかかるわりに、
全てのデバイス情報を取得することができません。


• I/O制限テクニック
  
複雑な処理が必要となりますが、どんな条件下でも、使用することができます。
また、OSにドライバーが実装されていないデバイスについてっも、BIOSが検出した
デバイスは、アクセスすることができます。

データ比較テクニック

1. BIOSが検出したデバイスから取得するデータが、実際にデバイス毎に異なって
   いるかどうかが分かりません。（BIOSデバイスからの部分的な読み込み処理は
   中断処理を実装しておくべきです）。
   


2. BIOSがアクセスできないデバイスが存在する可能性があります。
   アクセスできないデバイスはBIOSが使用できるデバイスと同じデバイスと
   判断してしまう場合があります。（ですので、中断処理を実装しておくべきです）。
   

I/O制限テクニック

1. 初期状態のBIOSバーチャルマシンを作成します
   


2. 初期状態ではデバイスドライバーに読み込み/書き込み許可がされていない
   I/Oエリアについて、デバイスドライバーが要求するI/Oエリアの許可情報マップを
   設定します。
   


3. 各デバイスにアクセスします。
   


4. アクセスの結果、どのデバイスで成功したかを記録しておき、ドライバーに
   アクセス許可を与えていないI/Oエリア（制限I/Oエリア）であったことも
   記録しておきます。（これはXOR演算で計算できます）。
   

OSのプログラム例

[multiboot.h]

/*  multiboot.h - Multiboot header file.  */
/*  Copyright (C) 1999,2003,2007,2008,2009  Free Software Foundation, Inc.
 *
 *  Permission is hereby granted, free of charge, to any person obtaining a copy
 *  of this software and associated documentation files (the "Software"), to
 *  deal in the Software without restriction, including without limitation the
 *  rights to use, copy, modify, merge, publish, distribute, sublicense, and/or
 *  sell copies of the Software, and to permit persons to whom the Software is
 *  furnished to do so, subject to the following conditions:
 *
 *  The above copyright notice and this permission notice shall be included in
 *  all copies or substantial portions of the Software.
 *
 *  THE SOFTWARE IS PROVIDED "AS IS", WITHOUT WARRANTY OF ANY KIND, EXPRESS OR
 *  IMPLIED, INCLUDING BUT NOT LIMITED TO THE WARRANTIES OF MERCHANTABILITY,
 *  FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE AND NONINFRINGEMENT.  IN NO EVENT SHALL ANY
 *  DEVELOPER OR DISTRIBUTOR BE LIABLE FOR ANY CLAIM, DAMAGES OR OTHER LIABILITY,
 *  WHETHER IN AN ACTION OF CONTRACT, TORT OR OTHERWISE, ARISING FROM, OUT OF OR
 *  IN CONNECTION WITH THE SOFTWARE OR THE USE OR OTHER DEALINGS IN THE SOFTWARE.
 */

#ifndef MULTIBOOT_HEADER
#define MULTIBOOT_HEADER 1

/* How many bytes from the start of the file we search for the header.  */
#define MULTIBOOT_SEARCH				8192

/* The magic field should contain this.  */
#define MULTIBOOT_HEADER_MAGIC			0x1BADB002

/* This should be in %eax.  */
#define MULTIBOOT_BOOTLOADER_MAGIC		0x2BADB002

/* The bits in the required part of flags field we don't support.  */
#define MULTIBOOT_UNSUPPORTED			0x0000fffc

/* Alignment of multiboot modules.  */
#define MULTIBOOT_MOD_ALIGN			0x00001000

/* Alignment of the multiboot info structure.  */
#define MULTIBOOT_INFO_ALIGN			0x00000004

/* Flags set in the 'flags' member of the multiboot header.  */

/* Align all boot modules on i386 page (4KB) boundaries.  */
#define MULTIBOOT_PAGE_ALIGN			0x00000001

/* Must pass memory information to OS.  */
#define MULTIBOOT_MEMORY_INFO			0x00000002

/* Must pass video information to OS.  */
#define MULTIBOOT_VIDEO_MODE			0x00000004

/* This flag indicates the use of the address fields in the header.  */
#define MULTIBOOT_AOUT_KLUDGE			0x00010000

/* Flags to be set in the 'flags' member of the multiboot info structure.  */

/* is there basic lower/upper memory information? */
#define MULTIBOOT_INFO_MEMORY			0x00000001
/* is there a boot device set? */
#define MULTIBOOT_INFO_BOOTDEV			0x00000002
/* is the command-line defined? */
#define MULTIBOOT_INFO_CMDLINE			0x00000004
/* are there modules to do something with? */
#define MULTIBOOT_INFO_MODS			0x00000008

/* These next two are mutually exclusive */

/* is there a symbol table loaded? */
#define MULTIBOOT_INFO_AOUT_SYMS		0x00000010
/* is there an ELF section header table? */
#define MULTIBOOT_INFO_ELF_SHDR			0X00000020

/* is there a full memory map? */
#define MULTIBOOT_INFO_MEM_MAP			0x00000040

/* Is there drive info?  */
#define MULTIBOOT_INFO_DRIVE_INFO		0x00000080

/* Is there a config table?  */
#define MULTIBOOT_INFO_CONFIG_TABLE		0x00000100

/* Is there a boot loader name?  */
#define MULTIBOOT_INFO_BOOT_LOADER_NAME		0x00000200

/* Is there a APM table?  */
#define MULTIBOOT_INFO_APM_TABLE		0x00000400

/* Is there video information?  */
#define MULTIBOOT_INFO_VIDEO_INFO		0x00000800

#ifndef ASM_FILE

typedef unsigned short		multiboot_uint16_t;
typedef unsigned int		multiboot_uint32_t;
typedef unsigned long long	multiboot_uint64_t;

struct multiboot_header
{
  /* Must be MULTIBOOT_MAGIC - see above.  */
  multiboot_uint32_t magic;

  /* Feature flags.  */
  multiboot_uint32_t flags;

  /* The above fields plus this one must equal 0 mod 2^32. */
  multiboot_uint32_t checksum;

  /* These are only valid if MULTIBOOT_AOUT_KLUDGE is set.  */
  multiboot_uint32_t header_addr;
  multiboot_uint32_t load_addr;
  multiboot_uint32_t load_end_addr;
  multiboot_uint32_t bss_end_addr;
  multiboot_uint32_t entry_addr;

  /* These are only valid if MULTIBOOT_VIDEO_MODE is set.  */
  multiboot_uint32_t mode_type;
  multiboot_uint32_t width;
  multiboot_uint32_t height;
  multiboot_uint32_t depth;
};

/* The symbol table for a.out.  */
struct multiboot_aout_symbol_table
{
  multiboot_uint32_t tabsize;
  multiboot_uint32_t strsize;
  multiboot_uint32_t addr;
  multiboot_uint32_t reserved;
};
typedef struct multiboot_aout_symbol_table multiboot_aout_symbol_table_t;

/* The section header table for ELF.  */
struct multiboot_elf_section_header_table
{
  multiboot_uint32_t num;
  multiboot_uint32_t size;
  multiboot_uint32_t addr;
  multiboot_uint32_t shndx;
};
typedef struct multiboot_elf_section_header_table multiboot_elf_section_header_table_t;

struct multiboot_info
{
  /* Multiboot info version number */
  multiboot_uint32_t flags;

  /* Available memory from BIOS */
  multiboot_uint32_t mem_lower;
  multiboot_uint32_t mem_upper;

  /* "root" partition */
  multiboot_uint32_t boot_device;

  /* Kernel command line */
  multiboot_uint32_t cmdline;

  /* Boot-Module list */
  multiboot_uint32_t mods_count;
  multiboot_uint32_t mods_addr;

  union
  {
    multiboot_aout_symbol_table_t aout_sym;
    multiboot_elf_section_header_table_t elf_sec;
  } u;

  /* Memory Mapping buffer */
  multiboot_uint32_t mmap_length;
  multiboot_uint32_t mmap_addr;

  /* Drive Info buffer */
  multiboot_uint32_t drives_length;
  multiboot_uint32_t drives_addr;

  /* ROM configuration table */
  multiboot_uint32_t config_table;

  /* Boot Loader Name */
  multiboot_uint32_t boot_loader_name;

  /* APM table */
  multiboot_uint32_t apm_table;

  /* Video */
  multiboot_uint32_t vbe_control_info;
  multiboot_uint32_t vbe_mode_info;
  multiboot_uint16_t vbe_mode;
  multiboot_uint16_t vbe_interface_seg;
  multiboot_uint16_t vbe_interface_off;
  multiboot_uint16_t vbe_interface_len;
};
typedef struct multiboot_info multiboot_info_t;

struct multiboot_mmap_entry
{
  multiboot_uint32_t size;
  multiboot_uint64_t addr;
  multiboot_uint64_t len;
#define MULTIBOOT_MEMORY_AVAILABLE		1
#define MULTIBOOT_MEMORY_RESERVED		2
  multiboot_uint32_t type;
} __attribute__((packed));
typedef struct multiboot_mmap_entry multiboot_memory_map_t;

struct multiboot_mod_list
{
  /* the memory used goes from bytes 'mod_start' to 'mod_end-1' inclusive */
  multiboot_uint32_t mod_start;
  multiboot_uint32_t mod_end;

  /* Module command line */
  multiboot_uint32_t cmdline;

  /* padding to take it to 16 bytes (must be zero) */
  multiboot_uint32_t pad;
};
typedef struct multiboot_mod_list multiboot_module_t;

#endif /* ! ASM_FILE */

#endif /* ! MULTIBOOT_HEADER */

[boot.S]

/* boot.S - bootstrap the kernel */
/* Copyright (C) 1999, 2001  Free Software Foundation, Inc.

   This program is free software; you can redistribute it and/or modify
   it under the terms of the GNU General Public License as published by
   the Free Software Foundation; either version 2 of the License, or
   (at your option) any later version.
 
   This program is distributed in the hope that it will be useful,
   but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
   MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
   GNU General Public License for more details.
 
   You should have received a copy of the GNU General Public License
   along with this program; if not, write to the Free Software
   Foundation, Inc., 675 Mass Ave, Cambridge, MA 02139, USA.  */

#define ASM_FILE	1
#include <multiboot.h>

/* C symbol format. HAVE_ASM_USCORE is defined by configure.  */
#ifdef HAVE_ASM_USCORE
# define EXT_C(sym)			_ ## sym
#else
# define EXT_C(sym)			sym
#endif

/* The size of our stack (16KB).  */
#define STACK_SIZE			0x4000

/* The flags for the Multiboot header.  */
#ifdef __ELF__
# define MULTIBOOT_HEADER_FLAGS		0x00000003
#else
# define MULTIBOOT_HEADER_FLAGS		0x00010003
#endif
	
	.text

	.globl	start, _start
start:
_start:
	jmp	multiboot_entry

	/* Align 32 bits boundary.  */
	.align	4

	/* Multiboot header.  */
multiboot_header:
	/* magic */
	.long	MULTIBOOT_HEADER_MAGIC
	/* flags */
	.long	MULTIBOOT_HEADER_FLAGS
	/* checksum */
	.long	-(MULTIBOOT_HEADER_MAGIC + MULTIBOOT_HEADER_FLAGS)
#ifndef __ELF__
	/* header_addr */
	.long	multiboot_header
	/* load_addr */
	.long	_start
	/* load_end_addr */
	.long	_edata
	/* bss_end_addr */
	.long	_end
	/* entry_addr */
	.long	multiboot_entry
#endif /* ! __ELF__ */

multiboot_entry:
	/* Initialize the stack pointer.  */
	movl	$(stack + STACK_SIZE), %esp

	/* Reset EFLAGS.  */
	pushl	$0
	popf

	/* Push the pointer to the Multiboot information structure.  */
	pushl	%ebx
	/* Push the magic value.  */
	pushl	%eax

	/* Now enter the C main function...  */
	call	EXT_C(cmain)

	/* Halt.  */
	pushl	$halt_message
	call	EXT_C(printf)
	
loop:	hlt
	jmp	loop

halt_message:
	.asciz	"Halted."

	/* Our stack area.  */
	.comm	stack, STACK_SIZE

[kernel.c]

/* kernel.c - the C part of the kernel */
/* Copyright (C) 1999  Free Software Foundation, Inc.
   
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   it under the terms of the GNU General Public License as published by
   the Free Software Foundation; either version 2 of the License, or
   (at your option) any later version.
   
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   but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
   MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
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   along with this program; if not, write to the Free Software
   Foundation, Inc., 675 Mass Ave, Cambridge, MA 02139, USA.  */

#include <multiboot.h>

/* Macros.  */

/* Check if the bit BIT in FLAGS is set.  */
#define CHECK_FLAG(flags,bit)	((flags) & (1 << (bit)))

/* Some screen stuff.  */
/* The number of columns.  */
#define COLUMNS			80
/* The number of lines.  */
#define LINES			24
/* The attribute of an character.  */
#define ATTRIBUTE		7
/* The video memory address.  */
#define VIDEO			0xB8000

/* Variables.  */
/* Save the X position.  */
static int xpos;
/* Save the Y position.  */
static int ypos;
/* Point to the video memory.  */
static volatile unsigned char *video;

/* Forward declarations.  */
void cmain (unsigned long magic, unsigned long addr);
static void cls (void);
static void itoa (char *buf, int base, int d);
static void putchar (int c);
void printf (const char *format, ...);

/* Check if MAGIC is valid and print the Multiboot information structure
   pointed by ADDR.  */
void
cmain (unsigned long magic, unsigned long addr)
{
  multiboot_info_t *mbi;

  /* Clear the screen.  */
  cls ();

  /* Am I booted by a Multiboot-compliant boot loader?  */
  if (magic != MULTIBOOT_BOOTLOADER_MAGIC)
    {
      printf ("Invalid magic number: 0x%x\n", (unsigned) magic);
      return;
    }

  /* Set MBI to the address of the Multiboot information structure.  */
  mbi = (multiboot_info_t *) addr;

  /* Print out the flags.  */
  printf ("flags = 0x%x\n", (unsigned) mbi->flags);

  /* Are mem_* valid?  */
  if (CHECK_FLAG (mbi->flags, 0))
    printf ("mem_lower = %uKB, mem_upper = %uKB\n",
	    (unsigned) mbi->mem_lower, (unsigned) mbi->mem_upper);

  /* Is boot_device valid?  */
  if (CHECK_FLAG (mbi->flags, 1))
    printf ("boot_device = 0x%x\n", (unsigned) mbi->boot_device);

  /* Is the command line passed?  */
  if (CHECK_FLAG (mbi->flags, 2))
    printf ("cmdline = %s\n", (char *) mbi->cmdline);

  /* Are mods_* valid?  */
  if (CHECK_FLAG (mbi->flags, 3))
    {
      multiboot_module_t *mod;
      int i;
      
      printf ("mods_count = %d, mods_addr = 0x%x\n",
          (int) mbi->mods_count, (int) mbi->mods_addr);
      for (i = 0, mod = (multiboot_module_t *) mbi->mods_addr;
       i < mbi->mods_count;
       i++, mod++)
          printf (" mod_start = 0x%x, mod_end = 0x%x, cmdline = %s\n",
              (unsigned) mod->mod_start,
              (unsigned) mod->mod_end,
              (char *) mod->cmdline);
    }

  /* Bits 4 and 5 are mutually exclusive!  */
  if (CHECK_FLAG (mbi->flags, 4) && CHECK_FLAG (mbi->flags, 5))
    {
      printf ("Both bits 4 and 5 are set.\n");
      return;
    }

  /* Is the symbol table of a.out valid?  */
  if (CHECK_FLAG (mbi->flags, 4))
    {
      multiboot_aout_symbol_table_t *multiboot_aout_sym = &(mbi->u.aout_sym);
      
      printf ("multiboot_aout_symbol_table: tabsize = 0x%0x, "
          "strsize = 0x%x, addr = 0x%x\n",
          (unsigned) multiboot_aout_sym->tabsize,
          (unsigned) multiboot_aout_sym->strsize,
          (unsigned) multiboot_aout_sym->addr);
    }

  /* Is the section header table of ELF valid?  */
  if (CHECK_FLAG (mbi->flags, 5))
    {
      multiboot_elf_section_header_table_t *multiboot_elf_sec = &(mbi->u.elf_sec);

      printf ("multiboot_elf_sec: num = %u, size = 0x%x,"
          " addr = 0x%x, shndx = 0x%x\n",
          (unsigned) multiboot_elf_sec->num, (unsigned) multiboot_elf_sec->size,
          (unsigned) multiboot_elf_sec->addr, (unsigned) multiboot_elf_sec->shndx);
    }

  /* Are mmap_* valid?  */
  if (CHECK_FLAG (mbi->flags, 6))
    {
      multiboot_memory_map_t *mmap;
      
      printf ("mmap_addr = 0x%x, mmap_length = 0x%x\n",
          (unsigned) mbi->mmap_addr, (unsigned) mbi->mmap_length);
      for (mmap = (multiboot_memory_map_t *) mbi->mmap_addr;
       (unsigned long) mmap < mbi->mmap_addr + mbi->mmap_length;
       mmap = (multiboot_memory_map_t *) ((unsigned long) mmap
                    + mmap->size + sizeof (mmap->size)))
    printf (" size = 0x%x, base_addr = 0x%x%x,"
        " length = 0x%x%x, type = 0x%x\n",
        (unsigned) mmap->size,
        mmap->addr >> 32,
        mmap->addr & 0xffffffff,
        mmap->len >> 32,
        mmap->len & 0xffffffff,
       (unsigned) mmap->type);
    }
}    

/* Clear the screen and initialize VIDEO, XPOS and YPOS.  */
static void
cls (void)
{
  int i;

  video = (unsigned char *) VIDEO;
  
  for (i = 0; i < COLUMNS * LINES * 2; i++)
    *(video + i) = 0;

  xpos = 0;
  ypos = 0;
}

/* Convert the integer D to a string and save the string in BUF. If
   BASE is equal to 'd', interpret that D is decimal, and if BASE is
   equal to 'x', interpret that D is hexadecimal.  */
static void
itoa (char *buf, int base, int d)
{
  char *p = buf;
  char *p1, *p2;
  unsigned long ud = d;
  int divisor = 10;

  /* If %d is specified and D is minus, put `-' in the head.  */
  if (base == 'd' && d < 0)
    {
      *p++ = '-';
      buf++;
      ud = -d;
    }
  else if (base == 'x')
    divisor = 16;

  /* Divide UD by DIVISOR until UD == 0.  */
  do
    {
      int remainder = ud % divisor;
      
      *p++ = (remainder < 10) ? remainder + '0' : remainder + 'a' - 10;
    }
  while (ud /= divisor);

  /* Terminate BUF.  */
  *p = 0;

  /* Reverse BUF.  */
  p1 = buf;
  p2 = p - 1;
  while (p1 < p2)
    {
      char tmp = *p1;
      *p1 = *p2;
      *p2 = tmp;
      p1++;
      p2--;
    }
}

/* Put the character C on the screen.  */
static void
putchar (int c)
{
  if (c == '\n' || c == '\r')
    {
    newline:
      xpos = 0;
      ypos++;
      if (ypos >= LINES)
	ypos = 0;
      return;
    }

  *(video + (xpos + ypos * COLUMNS) * 2) = c & 0xFF;
  *(video + (xpos + ypos * COLUMNS) * 2 + 1) = ATTRIBUTE;

  xpos++;
  if (xpos >= COLUMNS)
    goto newline;
}

/* Format a string and print it on the screen, just like the libc
   function printf.  */
void
printf (const char *format, ...)
{
  char **arg = (char **) &format;
  int c;
  char buf[20];

  arg++;
  
  while ((c = *format++) != 0)
    {
      if (c != '%')
    putchar (c);
      else
    {
      char *p;
  
      c = *format++;
      switch (c)
        {
        case 'd':
        case 'u':
        case 'x':
          itoa (buf, c, *((int *) arg++));
          p = buf;
          goto string;
          break;

        case 's':
          p = *arg++;
          if (! p)
    	p = "(null)";

        string:
          while (*p)
    	putchar (*p++);
          break;

        default:
          putchar (*((int *) arg++));
          break;
        }
    }
    }
}

コンパイル

$ i686-pc-linux-gnu-gcc -c -o kernel.o kernel.c -I./

$ i686-pc-linux-gnu-gcc -c -o boot.o boot.S -I./

$ i686-pc-linux-gnu-ld -Ttext=0x100000 --oformat=elf32-i386 boot.o kernel.o -o KImage