해당 과정부터는 설명을 적지 않을 예정이다.

적을 시간에 한 글자라도 더 보는 것이 좋을 것 같아서, 간단히 기록만 해둔다.

Ⅰ. 페이지 테이블 생성과 페이징 기능 활성화

1. 페이지 엔트리를 위한 자료구조 정의 매크로 정의

• 페이지 테이블은 각 엔트리의 집합이므로, 페이지 엔트리를 나타내는 자료구조를 먼저 정의한다.

• 아래는 8바이트 크기의 페이지 엔트리 자료구조를 정의한 것이다.

  typedef struct pageTableEntryStruct{
  	DWORD dwAttributeAndLowerBaseAddress;
  	DWORD dwUpperBaseAddressAndEXB;
  } PWL4TENTRY, PDPTENTRY, PDENTRY, PTENTRY;
  

• 페이지 엔트리 속성 필드를 매크로로 정의한 것이다.

  // 하위 32비트용 속성 필드
  #define PAGE_FLAGS_P    0x00000001  //Present
  #define PAGE_FLAGS_RW   0X00000002  //Read/Write
  #define PAGE_FLAGS_US   0X00000004  //User/Supervisor (플래그 설정시, 유저 레벨)
  #define PAGE_FLAGS_PWT  0X00000008  //Page Level Write-through
  #define PAGE_FLAGS_PCD  0x00000010  //Page Level Cache Disable
  #define PAGE_FLAGS_A    0x00000020  //Accessed
  #define PAGE_FLAGS_D    0x00000040  //Dirty
  #define PAGE_FLAGS_PS   0x00000080  //Page Size
  #define PAGE_FLAGS_G    0x00000100  //Global
  #define PAGE_FLAGS_PAT  0x00001000  //Page Attribute Table Index
  
  // 상위 32비트용 속성 필드
  #define PAGE_FLAGS_EXB  0x80000000  //Execute Disable 비트
  
  // 기타
  #define PAGE_FLAGS_DEFAULT  ( PAGE_FLAGS_P | PAGE_FLAGS_RW )
  

2. 페이지 엔트리 생성과 페이지 테이블 생성

• 자료구조와 매크로를 사용하여, 페이지 엔트리와 페이지 테이블을 생성한다.

• PML4 테이블 생성 코드

  • 페이지 엔트리에 데이터를 설정하는 kSetPageEntryData( )함수 정의하였으며, 해당 함수를 통해 PML4 테이블을 생성하고 있다.
  • kSetPageEntryData( )함수를 사용하지 않고 직접 자료구조에 값을 대입해도 되지만, 편의와 가독성을 위해 추가하였다.

  // 페이지 엔트리에 데이터를 설정하는 함수
  void kSetPageEntryData( PTENTRY* pstEntry, DWORD dwUpperBaseAddress, DWORD dwLowerFlags, DWORD dwUpperFlags){
  	pstEntry -> dwAttributeAndLowerBaseAddress = dwLowerBaseAddress | dwLowerFlags;
  	pstEntry -> dwUpperBaseAddressAndEXB = (dwUpperBaseAddress & 0xFF ) | dwUpperFlags;
  }
  
  // 페이지 테이블을 생성하는 함수
  void kInitializePageTables ( void ){
  	PML4TENTRY* pstPML4TEntry;
  	int i;
  
  	pstPML4Entry = (PWL4ENTRY*) 0X100000;
  	kSetPageEntryData( &( pstPML4TEntry [ 0 ] ), 0x00, 0x101000, PAGE_FLAGS_DEFAULT, 0);
  	for (i = 1; i <512; i++){
  		kSetPageEntryData ( &(pstPMLTEntry[i]), 0, 0, 0, 0);
  	}
  }
  

• 64GB까지 매핑하는 페이지 디렉터리를 생성하는 코드

  • 어드레스 계산 도중, 32bit 범위를 초과하지 않도록 계산해야 한다.
  • MINT64 OS는 페이지의 크기가 2MB이므로, 상위 어드레스 계산할 경우 미리 1MB로 나누어 계산 도중 32bit 값이 넘지 않도록 작성한다.
  • 계산이 끝난 결과를 다시 4KB로 나누어 최종결과(상위32비트 어드레스)를 얻는다.

  pstPDEntry = (PDENTRY*) 0x102000;
  dwMappingAddress = 0;
  
  for(i = 0; i<512 * 64; i++){  //64GB 영역을 매핑하는데 필요한 페이지 디렉터리의 개수
  	kSetPageEntryData ( &( psPDEntry[i]), (i * (0x200000 >> 20))>> 12, dwMappingAddress, PAGE_FLAGS_DEFAULT | PAGE_FLAGS_PS, 0);
  	dwMappingAddress += PAGE_DEFAULTSIZE; 
  }
  

3. 프로세서의 페이징 기능 활성화

• 페이징 기능을 활성화하는 방법은 CR0 레지스터의 PG 비트와 CR3 레지스터, CR4 레지스터의 PAE 비트만 1로 설정하면 페이징 기능을 사용할 수 있다.

• IA-32e 모드에서 동작하며, 2MB 크기를 가지는 페이징을 활성화하는 것이 목적이다.

• 프로세서의 페이징 기능을 활성화하는 코드

  • CR3 레지스터를 통해, PML4 테이블의 어드레스를 설정하고 이를 CR4를 통해 프로세서에 알려준다. (CR4 의 PAE 비트를 1로 설정한다.)

  ; PAE 비트를 1로 설정
  mov eax, cr4        ;CR4 컨트롤 레지스터의 값을 EAX 레지스터에 저장
  or eax, 0x20        ;PAE 비트(비트5)를 1로 설정
  mov cr4, eax        ;설정된 값을 다시 CR4 컨트롤 레지스터에 저장
  
  ; PML4 테이블의 어드레스와 캐시 활성화
  mov eax, 0x100000   ;EAX 레지스터에 PML4 테이블이 존재하는 0x100000(1MB)를 저장
  mov cr3, eax        ;CR3 컨트롤 레지스터에 0x100000(1MB)을 저장
  
  ;프로세서의 페이징 기능 활성화
  mov eax, cr0        ;EAX 레지스터에 CR0 컨트롤 레지스터를 저장
  or eax, 0x80000000  ;PG 비트(비트31)를 1로 설정
  mov cr0, eax        ;설정된 값을 다시 CR0 컨트롤 레지스터에 저장
  

Ⅱ. 보호 모드 커널에 페이지 테이블 생성 기능 추가

• C 커널 엔트리 포인트에서 호출하게 하여, 커널에 페이지 테이블 생성 기능을 추가한다.

1. 페이징 기능 관련 파일 생성