KERNEL: добавлен менеджер виртуальной памяти

Makefile

@@ -22,6 +22,8 @@ OBJ = boot/boot.o \
       kernel/pic.o \
       kernel/string.o \
       kernel/pmm.o \
+      kernel/vmm.o \
+      kernel/vmm_asm.o \
       drivers/serial.o \
       drivers/vga.o \
       drivers/speaker.o \
@@ -52,6 +54,12 @@ kernel/gdt_asm.o: kernel/gdt.asm
 kernel/interrupt.o: kernel/interrupt.asm
 	@echo "[+] Компилируем interrupt.asm..."
 	$(AS) $(ASFLAGS) kernel/interrupt.asm -o kernel/interrupt.o
+
+# Компиляция ассемблера VMM
+kernel/vmm_asm.o: kernel/vmm_asm.asm
+	@echo "[+] Компилируем vmm_asm.asm..."
+	$(AS) $(ASFLAGS) kernel/vmm_asm.asm -o kernel/vmm_asm.o
+
 # Компиляция драйверов
 drivers/%.o: drivers/%.c
 	@echo "[+] Компилируем драйвер: $<"

README.md

@@ -20,7 +20,7 @@
 ## 2. Процессы, память, user mode, еще драйвера
 
 - [x] Физ. менеджер памяти
-- [ ] Вирт. менеджер памяти
+- [x] Вирт. менеджер памяти
 - [ ] Куча ядра
 - [ ] Потоки ядра
 - [ ] **VFS**

kernel/kmain.c

@@ -6,6 +6,7 @@
 #include "gdt.h"
 #include "idt.h"
 #include "pmm.h"
+#include "vmm.h"
 #include "pic.h"
 #include "logger.h"
 #include "string.h"
@@ -50,33 +51,6 @@ void kernel_main(uint32_t magic, uint32_t mboot_addr) {
     mouse_init();
     log_info(LOG_NORMAL, "Enabling PMM...");
 	pmm_init(mbi, (uint32_t)&end);
-    log_info(LOG_NORMAL, "Enabling IRQ...");
-    __asm__ __volatile__("sti");
-    vga_set_color(VGA_COLOR_LIGHT_GREEN, VGA_COLOR_BLACK);
-    vga_print("h");
-    speaker_beep(100, 10);
-    vga_print("a");
-    speaker_beep(125, 10);
-    vga_print("i");
-    speaker_beep(150, 10);
-    vga_print("!");
-    speaker_beep(175, 10);
-    vga_print("!");
-    speaker_beep(200, 10);
-    vga_print("!");
-    speaker_beep(225, 10);
-    vga_print("!");
-    speaker_beep(250, 10);
-    vga_print("!");
-    speaker_beep(275, 10);
-    vga_print("!");
-    speaker_beep(300, 10);
-    vga_print("!");
-    speaker_beep(325, 10);
-    vga_print("\n                                 #   ###    #### \n ####    ###   # ##    ###    ####  #   #  #     \n #   #  #####  ##     #####  #   #  #   #   ###  \n #   #  #      #      #      #   #  #   #      # \n ####    ###   #       ###    ####   ###   ####  \n #        \n");
-    speaker_beep(350, 400);
-    vga_init();
-    vga_set_color(VGA_COLOR_LIGHT_GRAY, VGA_COLOR_BLACK);
     kprint_serial("--- Memory Map From GRUB ---");
     struct multiboot_mmap_entry* mmap = (struct multiboot_mmap_entry*)mbi->mmap_addr;
     
@@ -147,6 +121,35 @@ void kernel_main(uint32_t magic, uint32_t mboot_addr) {
     kprint_serial(" MB\n");
     
     kprint_serial("------------------------\n\n");
+    log_info(LOG_NORMAL, "Enabling VMM...");
+    vmm_init();
+    log_info(LOG_NORMAL, "Enabling IRQ...");
+    __asm__ __volatile__("sti");
+    vga_set_color(VGA_COLOR_LIGHT_GREEN, VGA_COLOR_BLACK);
+    vga_print("h");
+    speaker_beep(100, 10);
+    vga_print("a");
+    speaker_beep(125, 10);
+    vga_print("i");
+    speaker_beep(150, 10);
+    vga_print("!");
+    speaker_beep(175, 10);
+    vga_print("!");
+    speaker_beep(200, 10);
+    vga_print("!");
+    speaker_beep(225, 10);
+    vga_print("!");
+    speaker_beep(250, 10);
+    vga_print("!");
+    speaker_beep(275, 10);
+    vga_print("!");
+    speaker_beep(300, 10);
+    vga_print("!");
+    speaker_beep(325, 10);
+    vga_print("\n                                 #   ###    #### \n ####    ###   # ##    ###    ####  #   #  #     \n #   #  #####  ##     #####  #   #  #   #   ###  \n #   #  #      #      #      #   #  #   #      # \n ####    ###   #       ###    ####   ###   ####  \n #        \n");
+    speaker_beep(350, 400);
+    vga_init();
+    vga_set_color(VGA_COLOR_LIGHT_GRAY, VGA_COLOR_BLACK);
     
     while (1);
 }

kernel/vmm.c

@@ -0,0 +1,67 @@
+#include "vmm.h"
+#include "../drivers/serial.h"
+#include "string.h"
+
+// Каталог страниц (1024 элемента по 4 байта = 4КБ)
+static uint32_t page_directory[1024] __attribute__((aligned(4096)));
+
+// Первая таблица страниц для маппинга первых 4 Мегабайт памяти
+static uint32_t first_page_table[1024] __attribute__((aligned(4096)));
+
+extern void vmm_enable_paging(uint32_t* directory);
+
+void vmm_init(void) {
+    kprint_serial("VMM: Initializing paging...\n");
+
+    // 1. Очищаем каталог страниц (ставим не-present)
+    // Ставим флаг 0x2 (Read/Write, но Not Present)
+    for (int i = 0; i < 1024; i++) {
+        page_directory[i] = 0x00000002;
+    }
+
+    // 2. Делаем Identity Mapping для первых 4 МБ (0x00000000 - 0x003FFFFF)
+    // Пробегаемся по всей первой таблице страниц
+    for (uint32_t i = 0; i < 1024; i++) {
+        // Физический адрес = i * 4096
+        // Флаги: Present (0x1) + Read/Write (0x2)
+        first_page_table[i] = (i * 4096) | 3;
+    }
+
+    // 3. Засовываем первую таблицу страниц в первый элемент каталога
+    // Адрес таблицы | флаги Present + Read/Write
+    page_directory[0] = ((uint32_t)first_page_table) | 3;
+
+    kprint_serial("VMM: Paging structures configured. Enabling CR0 bits...\n");
+
+    // 4. Прыгаем в ассемблер, чтобы загрузить CR3 и выставить флаг в CR0
+    vmm_enable_paging(page_directory);
+
+    kprint_serial("VMM: HOLY SHIT IT WORKS! Paging is active!\n");
+}
+
+void vmm_map_page(uint32_t phys, uint32_t virt, uint32_t flags) {
+    // Выковыриваем индексы из виртуального адреса
+    uint32_t pd_idx = virt >> 22;          // Старшие 10 бит — индекс каталога
+    uint32_t pt_idx = (virt >> 12) & 0x3FF; // Средние 10 бит — индекс таблицы
+
+    // Проверяем, создана ли таблица страниц для этого региона
+    // Наше ядро пока создало только одну таблицу для первых 4 МБ (pd_idx == 0)
+    if (!(page_directory[pd_idx] & 1)) {
+        // Если таблицы нет, по-хорошему надо выделить 4КБ через pmm_alloc_page(),
+        // очистить её и засунуть в каталог. Но пока выкинем ошибку для отладки:
+        kprint_serial("VMM ERROR: Page table not allocated for this virtual address!\n");
+        return;
+    }
+
+    // Достаем адрес таблицы страниц из каталога (обнуляем нижние 12 бит флагов)
+    uint32_t* table = (uint32_t*)(page_directory[pd_idx] & 0xFFFFF000);
+
+    // Запихиваем физический адрес и флаги в таблицу страниц
+    // PAGE_SIZE у нас 4096, поэтому phys должен быть выровнен (нижние 12 бит затрутся флагами)
+    table[pt_idx] = (phys & 0xFFFFF000) | flags;
+
+    // ВАЖНО: Процессор кэширует таблицы в TLB (Translation Lookaside Buffer).
+    // Если мы изменили маппинг существующей страницы, процессор об этом не узнает.
+    // Нужно сбросить кэш для этого адреса инструкцией invlpg:
+    __asm__ __volatile__("invlpg (%0)" : : "r"(virt) : "memory");
+}

kernel/vmm.h

@@ -0,0 +1,17 @@
+#ifndef VMM_H
+#define VMM_H
+
+#include <stdint.h>
+
+// Элемент каталога/таблицы страниц
+#define PAGE_PRESENT  0x1  // Страница есть в памяти
+#define PAGE_WRITE    0x2  // Можно писать (Read/Write)
+#define PAGE_USER     0x4  // Доступно из Ring 3 (User mode)
+
+// Инициализация страничного обмена
+void vmm_init(void);
+
+// Отобразить виртуальный адрес на физический
+void vmm_map_page(uint32_t phys, uint32_t virt, uint32_t flags);
+
+#endif

kernel/vmm_asm.asm

@@ -0,0 +1,20 @@
+global vmm_enable_paging
+
+section .text
+
+vmm_enable_paging:
+    push ebp
+    mov ebp, esp
+
+    ; 1. Загружаем адрес каталога страниц в регистр CR3
+    mov eax, [ebp + 8]
+    mov cr3, eax
+
+    ; 2. Включаем пейджинг: выставляем 31-й бит (PG) в регистре CR0
+    mov eax, cr0
+    or eax, 0x80000000
+    mov cr0, eax
+
+    mov esp, ebp
+    pop ebp
+    ret