KERNEL: добавлен физический менеджер памяти

Makefile

@@ -1,5 +1,5 @@
 CC = gcc
-CFLAGS = -m32 -ffreestanding -O2 -Wall -Wextra -Iinclude -fno-stack-protector
+CFLAGS = -m32 -nostdlib -fno-builtin -fno-stack-protector -ffreestanding -mno-red-zone -mno-mmx -mno-sse -mno-sse2
 
 AS = nasm
 ASFLAGS = -f elf32
@@ -21,6 +21,7 @@ OBJ = boot/boot.o \
       kernel/io.o \
       kernel/pic.o \
       kernel/string.o \
+      kernel/pmm.o \
       drivers/serial.o \
       drivers/vga.o \
       drivers/speaker.o \

README.md

@@ -19,7 +19,7 @@
 
 ## 2. Процессы, память, user mode, еще драйвера
 
-- [ ] Физ. менеджер памяти
+- [x] Физ. менеджер памяти
 - [ ] Вирт. менеджер памяти
 - [ ] Куча ядра
 - [ ] Потоки ядра

boot/boot.asm

@@ -15,6 +15,9 @@ extern kernel_main      ; Наша функция из Си-файла
 
 _start:
     mov esp, stack_space ; Выделяем указатель на стек
+    ; Передаем параметры от GRUB в Си-код по стандарту cdecl
+    push ebx             ; Аргумент 2: Адрес структуры Multiboot
+    push eax             ; Аргумент 1: Магическое число Multiboot
     call kernel_main     ; Прыгаем в Си!
     jmp $                ; Если Си-функция вернется — виснем в вечном цикле
 

kernel/kmain.c

@@ -5,12 +5,27 @@
 #include "../drivers/speaker.h"
 #include "gdt.h"
 #include "idt.h"
+#include "pmm.h"
 #include "pic.h"
 #include "logger.h"
+#include "string.h"
+#include "multiboot.h"
 
-void kernel_main(void) {
+extern uint32_t end; // Символ 'end' прописан в конце любого стандартного linker.ld
+uint32_t kernel_end = (uint32_t)&end;
+
+void kernel_main(uint32_t magic, uint32_t mboot_addr) {
 	log_info(LOG_NORMAL, "Initializing serial...");
 	serial_init();
+	if (magic != MULTIBOOT_BOOTLOADER_MAGIC) {
+	    log_error(LOG_NORMAL, "fuck, i got invalid multiboot magic. IS THAT REALLY THE MULTIBOOT YOU TALKED ABOUT?");
+	    while(1);
+	}
+	struct multiboot_info* mbi = (struct multiboot_info*)mboot_addr;
+	if (!(mbi->flags & (1 << 6))) {
+	    log_error(LOG_NORMAL, "fuck, i haven't got a memory map. IS THAT REALLY THE MULTIBOOT YOU TALKED ABOUT?");
+	    while(1);
+	}
 	log_info(LOG_NORMAL, "Initializing VGA...");
     vga_init();
 	log_info(LOG_NORMAL, "Setting color white on black");
@@ -33,6 +48,8 @@ void kernel_main(void) {
     timer_init(100);
     log_info(LOG_NORMAL, "Registering mouse");    
     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);
@@ -60,5 +77,76 @@ void kernel_main(void) {
     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;
+    
+    while((uint32_t)mmap < mbi->mmap_addr + mbi->mmap_length) {
+        char addr_buf[32];
+        char len_buf[32];
+        
+        itoa((uint32_t)mmap->addr, addr_buf, 16);
+        itoa((uint32_t)mmap->len, len_buf, 10);
+        
+        kprint_serial("Region: Base=0x");
+        kprint_serial(addr_buf);
+        kprint_serial(" Size=");
+        kprint_serial(len_buf);
+        
+        if (mmap->type == MULTIBOOT_MEMORY_AVAILABLE) {
+            kprint_serial(" [FREE RAM]\n");
+        } else {
+            kprint_serial(" [RESERVED]\n");
+        }
+        
+        // Переходим к следующей записи (учитываем поле size)
+        mmap = (struct multiboot_mmap_entry*)((uint32_t)mmap + mmap->size + sizeof(mmap->size));
+    }
+    kprint_serial("--- trying to allocate some fucking memory... ---\n");
+    kprint_serial("page 1... ");
+    void* p1 = pmm_alloc_page();
+    kprint_serial("page 2...");
+    void* p2 = pmm_alloc_page();
+    kprint_serial("ok!");
+    char buf[32];
+    kprint_serial("PMM TEST: Page 1 allocated at 0x");
+    itoa((uint32_t)p1, buf, 16);
+    kprint_serial(buf);
+    kprint_serial("\n");
+
+    kprint_serial("PMM TEST: Page 2 allocated at 0x");
+    itoa((uint32_t)p2, buf, 16);
+    kprint_serial(buf);
+    kprint_serial("\n");
+
+    kprint_serial("freeing the pages back... page 1... ");
+    pmm_free_page(p1);
+    kprint_serial("page 2... ");
+    pmm_free_page(p2);
+    kprint_serial("it don't died!\n");
+
+	kprint_serial("\n--- PMM MEMORY STATS ---\n");
+    
+    pmm_get_stats(); // Просто запускаем сбор, она запишет всё в глобальную переменную
+    
+    // Берем указатель на глобальную переменную
+    pmm_stats_t* my_stats = pmm_get_stats_ptr();
+    
+    kprint_serial("Total Memory: ");
+    itoa(my_stats->total_memory >> 20, buf, 10);
+    kprint_serial(buf);
+    kprint_serial(" MB\n");
+
+    kprint_serial("Used Memory: ");
+    itoa(my_stats->used_memory >> 10, buf, 10);
+    kprint_serial(buf);
+    kprint_serial(" KB\n");
+
+    kprint_serial("Free Memory: ");
+    itoa(my_stats->free_memory >> 20, buf, 10);
+    kprint_serial(buf);
+    kprint_serial(" MB\n");
+    
+    kprint_serial("------------------------\n\n");
+    
     while (1);
 }

kernel/multiboot.h

@@ -0,0 +1,47 @@
+#ifndef MULTIBOOT_H
+#define MULTIBOOT_H
+
+#include <stdint.h>
+
+#define MULTIBOOT_BOOTLOADER_MAGIC 0x2BADB002
+
+struct multiboot_mmap_entry {
+    uint32_t size;
+    uint64_t addr;
+    uint64_t len;
+#define MULTIBOOT_MEMORY_AVAILABLE              1
+#define MULTIBOOT_MEMORY_RESERVED               2
+#define MULTIBOOT_MEMORY_ACPI_RECLAIMABLE       3
+#define MULTIBOOT_MEMORY_NVS                    4
+#define MULTIBOOT_MEMORY_BADRAM                 5
+    uint32_t type;
+} __attribute__((packed));
+
+struct multiboot_info {
+    uint32_t flags;
+    uint32_t mem_lower;
+    uint32_t mem_upper;
+    uint32_t boot_device;
+    uint32_t cmdline;
+    uint32_t mods_count;
+    uint32_t mods_addr;
+    uint32_t num;
+    uint32_t size;
+    uint32_t addr;
+    uint32_t shndx;
+    uint32_t mmap_length;
+    uint32_t mmap_addr; // <-- Вот это нам нужно! Адрес карты памяти
+    uint32_t drives_length;
+    uint32_t drives_addr;
+    uint32_t config_table;
+    uint32_t boot_loader_name;
+    uint32_t apm_table;
+    uint32_t vbe_control_info;
+    uint32_t vbe_mode_info;
+    uint16_t vbe_mode;
+    uint16_t vbe_interface_seg;
+    uint16_t vbe_interface_off;
+    uint16_t vbe_interface_len;
+} __attribute__((packed));
+
+#endif

kernel/pmm.c

@@ -0,0 +1,119 @@
+#include "pmm.h"
+#include "string.h"
+#include "logger.h"
+#include "../drivers/serial.h"
+
+// Указатель на начало нашей битовой карты в памяти
+static uint32_t* pmm_bitmap = NULL;
+static uint32_t pmm_bitmap_size = 0;
+static uint32_t total_pages = 0;
+
+static pmm_stats_t global_stats;
+
+// Вспомогательные инлайны для быстрой работы с битами ядра
+static inline void bitmap_set(uint32_t page_index) {
+    pmm_bitmap[page_index / 32] |= (1 << (page_index % 32));
+}
+
+static inline void bitmap_clear(uint32_t page_index) {
+    pmm_bitmap[page_index / 32] &= ~(1 << (page_index % 32));
+}
+
+static inline int bitmap_test(uint32_t page_index) {
+    return (pmm_bitmap[page_index / 32] & (1 << (page_index % 32))) != 0;
+}
+
+void pmm_init(struct multiboot_info* mbi, uint32_t kernel_end) {
+    // Рассчитываем менеджер на 128 МБ памяти
+    uint32_t mem_size = 128 * 1024 * 1024; 
+    total_pages = mem_size / PAGE_SIZE;
+    
+    // Саму карту пихаем прямо за концом ядра (куда указывает линкер)
+    pmm_bitmap = (uint32_t*)kernel_end;
+    pmm_bitmap_size = total_pages / 8; // Размер карты в байтах (4096 байт)
+    
+    uint32_t bitmap_end = kernel_end + pmm_bitmap_size;
+
+    // Шаг 1: Помечаем вообще всё как занятое (1). Безопасность превыше всего.
+    memset(pmm_bitmap, 0xFF, pmm_bitmap_size);
+
+    // Шаг 2: Парсим карту памяти от GRUB и открываем доступные регионы
+    struct multiboot_mmap_entry* mmap = (struct multiboot_mmap_entry*)mbi->mmap_addr;
+    
+    while((uint32_t)mmap < mbi->mmap_addr + mbi->mmap_length) {
+        // Если GRUB говорит, что этот кусок RAM свободен для юзания
+        if (mmap->type == MULTIBOOT_MEMORY_AVAILABLE) {
+            uint32_t start_addr = (uint32_t)mmap->addr;
+            uint32_t end_addr = start_addr + (uint32_t)mmap->len;
+
+            for (uint32_t addr = start_addr; addr < end_addr; addr += PAGE_SIZE) {
+                uint32_t page_idx = addr / PAGE_SIZE;
+                if (page_idx < total_pages) {
+                    bitmap_clear(page_idx); // Ставим 0 (страница свободна)
+                }
+            }
+        }
+        // Шагаем к следующей записи в таблице Multiboot
+        mmap = (struct multiboot_mmap_entry*)((uint32_t)mmap + mmap->size + sizeof(mmap->size));
+    }
+
+    // Шаг 3: Жестко защищаем саму ОС! 
+    // Всё, что лежит от физического адреса 0x0 до bitmap_end (код ядра, стек, сама битовая карта),
+    // мы принудительно забиваем единицами, чтобы аллокатор туда никогда не залез.
+    for (uint32_t addr = 0; addr < bitmap_end; addr += PAGE_SIZE) {
+        bitmap_set(addr / PAGE_SIZE);
+    }
+
+    log_info(LOG_NORMAL, "pmm works.");
+}
+
+void* pmm_alloc_page(void) {
+    // Тупо линейно ищем первый попавшийся бит, равный 0
+    for (uint32_t i = 0; i < total_pages; i++) {
+        if (!bitmap_test(i)) { 
+            bitmap_set(i); // Застолбили страницу (поставили 1)
+            return (void*)(i * PAGE_SIZE); // Считаем её реальный физический адрес
+        }
+    }
+    
+    log_error(LOG_NORMAL, "PMM: FUCK, WHERE IS ALL OUR FUCKING MEMORY?!");
+    return NULL; 
+}
+
+void pmm_free_page(void* addr) {
+    uint32_t page_idx = ((uint32_t)addr) / PAGE_SIZE;
+    if (page_idx < total_pages) {
+        bitmap_clear(page_idx); // Сбросили в 0, страница снова чиста
+    }
+}
+
+void pmm_get_stats(void) {
+    kprint_serial("Someone wants memory stats! Running the test!\n");
+    uint32_t used = 0;
+    uint32_t free = 0;
+
+    for (uint32_t i = 0; i < total_pages; i++) {
+        if (bitmap_test(i)) {
+            used++;
+        } else {
+            free++;
+        }
+    }
+
+    kprint_serial("Okay, i am collected the stats. ");
+
+    // Пишем в ГЛОБАЛЬНУЮ переменную
+    global_stats.total_pages = total_pages;
+    global_stats.used_pages = used;
+    global_stats.free_pages = free;
+    global_stats.total_memory = total_pages << 12;
+    global_stats.used_memory = used << 12;
+    global_stats.free_memory = free << 12;
+
+    kprint_serial("Goodbye!\n");
+}
+
+// Добавим функцию-геттер, которая просто вернет указатель на эту глобальную память
+pmm_stats_t* pmm_get_stats_ptr(void) {
+    return &global_stats;
+}

kernel/pmm.h

@@ -0,0 +1,30 @@
+#ifndef PMM_H
+#define PMM_H
+
+#include <stdint.h>
+#include "multiboot.h"
+
+#define PAGE_SIZE 4096
+
+// Инициализация: передаем инфу от GRUB и адрес конца ядра из линкера
+void pmm_init(struct multiboot_info* mbi, uint32_t kernel_end);
+
+// Выделить одну страницу памяти (возвращает физический адрес)
+void* pmm_alloc_page(void);
+
+// Освободить страницу памяти по адресу
+void pmm_free_page(void* addr);
+
+typedef struct {
+    uint32_t total_memory; // Всего памяти в байтах
+    uint32_t used_memory;  // Занято в байтах
+    uint32_t free_memory;  // Свободно в байтах
+    uint32_t total_pages;   // Всего страниц
+    uint32_t used_pages;    // Занято страниц
+    uint32_t free_pages;    // Свободно страниц
+} pmm_stats_t;
+
+void pmm_get_stats(void);
+pmm_stats_t* pmm_get_stats_ptr(void);
+
+#endif

linker.ld

@@ -30,4 +30,5 @@ SECTIONS
         *(COMMON)
         *(.bss)
     }
+    end = .;
 }