FreeNOS学习，在Ubuntu16.04的64位计算机上编译32位汇编文件，在SConstruct中添加编译选项

• 日期：2018年4月29日
• 背景：最近在学习Github上的一个开源C++写的操作系统微内核项目FreeNOS，各种宏内核中的服务作为一个独立的services在微内核中，基于消息的通信方式，除了能够学习到操作系统的实现，还有常见的OOP设计模式、代码风格、注释和doxygen
• 链接：
  1. github 项目地址
  2. 编译FreeNOS
  3. Scons浅入浅出

Error: unsupported instruction ‘mov’

按照链接2在编译FreeNOS的过程中，发现由于FreeNOS的实现是一个32位的操作系统，而且其C++代码中内嵌了很多的汇编指令，因此在64位计算机上直接编译会报错：

Error: unsupported instruction ‘mov’

定位到对应的文件${FreeNOS_HOME}/lib/libarch/intel/IntelCore.h看到：

inline u64 timestamp()
{
    u64 low = 0, high = 0;
    asm volatile ("rdtsc\n"
                  "movl %%eax, %0\n"
                  "movl %%edx, %1\n" : "=r"(low), "=r"(high));
    return (high << 32) | (low);
}

这段代码通过调用timestamp()获得处理器的时间戳计数器的值，asm表示內联汇编，volatile表示告诉编译器不要对这段汇编指令做优化；

rdtsc意为read TSC Register(读取TSC寄存器)，从Pentium开始，多数80x86处理器都引入了TSC寄存器，一个用于时间戳计数器的64位寄存器，每个时钟周期CLK会使TSC中的值自增1，例如：CPU主频1MHz，那么TSC在1s内增加1000000；
rdtsc 指令把TSC寄存器的低32位存放在eax寄存器中，高32位存放在edx中；

movl %%eax, %0表示将eax寄存器的值输出到参数0(low)，此时eax中保存了TSC的低32位；

movl %%edx, %1表示将edx寄存器的值输出到参数1(high)，此时edx中保存了TSC的高32位；

注意：这里movl表示传送32位长度的数据(long)，还有movw传送16位数据(word)，movb传送8位数据(byte)，然而在64位计算机上由于指令集的区别，编译器按64位指令集来编译汇编文件时，会导致无法识别32位指令的情况。

So，我们需要告诉编译器，请用32位指令集来编译汇编文件。

(1) 对于gcc，添加编译选项 -m32，例如：$gcc -m32 -c test.c -o test
(2) 对于汇编工具as，添加编译选项--32，例如：$as --32 test.s -o test.o
(3)对于链接工具ld，添加编译选项-m elf_i386，例如：$ld -m elf_i386 -dynamic-linker /lib/ld-linux.so.2 -lc -o test test.o，这里用-lc是因为我在汇编文件中用了prinft

注意：由于用到了32位构建工具包，如果编译过程有找不到对应文件的问题，可以试试一下命令安装工具包：$sudo apt-get install libc6-dev-i386 或者$sudo apt-get install gcc-multilib g++multilib

这里附上汇编文件test.s

.section .data
    output:
        .asciz "The value is %d\n"
    values:
        .int    10,15,20,25,30,35,40,45,50,55,60

.section .text
    .global _start
    _start:
        nop
        movl $0, %edi

    loop:
        movl    values(,%edi,4), %eax
        pushl   %eax
        pushl   $output
        call    printf
        addl    $8, %esp
        inc     %edi
        cmpl    $11, %edi
        jne     loop

        movl    $0, %ebx
        movl    $1, %eax
        int     $0x80 

$./test执行结果：

在${FreeNOS_HOME}/SConstruct中添加编译选项-m32

参考 链接3，在${FreeNOS_HOME}/SConstruct文件中修改环境变量：

build_env = target
Export('build_env')
build_env.Append(CCFLAGS='-m32 -Wno-cpp -Wno-unused-variable -Wno-sign-compare')

最后在${FreeNOS_HOME}目录下执行$scons iso，成功！
这样就可以在64位计算机上跑FreeNOS啦！