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TL;DR

x86-32 および x86-64 向けのマルチスレッド対応オペレーティングシステム。
QEMU、Bochs、ACER Predator でテスト済み。
ディスク I/O に関しては、実機で未検証のコードパスがあるため、本番用途には未対応。

概要

本プロジェクトは、1999 年後半に一度中断されたオペレーティングシステム開発の継続版です。
当時は 32 ビット専用で、gcc と nasm によりビルドされ、jloc でリンクされていました。
2025 年夏に i686-elf-gcc / nasm / i686-elf-ld へ移行し、その後 x86-64 に対応しました。

免責事項

EXOS は現状有姿のまま提供され、いかなる保証も行いません。EXOS の作者・貢献者、および同梱されているサードパーティソフトウェアの作者・貢献者は、本プロジェクトの利用により発生した直接的、間接的、付随的、特別、結果的、または懲罰的損害について、一切の責任を負いません。

Debian でのビルドと実行

依存関係のセットアップ

./scripts/linux/setup/setup-deps.sh

./scripts/linux/setup/setup-qemu.sh <- 新しい QEMU (9.0.2) を使用する場合

ビルド（ext2 ディスクイメージ）

./scripts/linux/build/build --arch <x86-32|x86-64> --fs ext2 --release（または --debug）

（クリーンビルドには --clean を追加）

ビルド（FAT32 ディスクイメージ）

./scripts/linux/build/build --arch <x86-32|x86-64> --fs fat32 --release（または --debug）

（クリーンビルドには --clean を追加）

UEFI ブート用ビルド

./scripts/linux/build/build --arch <x86-32|x86-64> --fs ext2 --release（または --debug） --uefi

（クリーンビルドには --clean を追加）

実行

./scripts/linux/run/run --arch <x86-32|x86-64>

（gdb でデバッグする場合は --gdb を追加） （または ./scripts/linux/x86-32/start-bochs.sh で x86-32 の Bochs を使用）

現在の機能

  • マルチアーキテクチャ : x86-32, x86-64
  • マルチスレッド : ソフトウェアによるコンテキストスイッチ
  • 仮想メモリ管理（CPU および DMA マッピング）（物理ページは buddy allocator を使用）
  • ヒープ管理（フリーリスト）
  • プロセス生成（カーネル／ユーザー空間）、タスク生成、スケジューリング
  • カーネルオブジェクト単位のセキュリティ（ユーザーアカウント／セッション／権限）
  • カーネルポインタのマスキング（ユーザー空間ではハンドルとして公開）
  • ファイルシステムドライバ : FAT16, FAT32, EXT2, NTFS ~
  • I/O APIC および Local APIC ドライバ
  • PCI デバイスドライバ
  • ATA、SATA/AHCI、NVMe ストレージドライバ
  • xHCI ドライバ（USB 3）
  • ACPI によるシャットダウン／再起動
  • コンソール管理
  • GOP（UEFI フレームバッファ）ドライバ
  • VGA ドライバ
  • VESA ドライバ
  • Intel Graphics（iGPU）ドライバ
  • PS/2 キーボードおよびマウスドライバ
  • USB キーボード（HID）およびマウスドライバ
  • USB マスストレージドライバ ~
  • マウントポイント対応の仮想ファイルシステム
  • スクリプト機能を備えたシェル（カーネルオブジェクトを公開）
  • TOML 形式による設定
  • E1000 ドライバ ~
  • Realtek RTL8139 / RTL8111 / 8168 / 8411 ドライバ ~
  • ARP / IPv4 / DHCP / UDP / TCP ネットワークレイヤ ~
  • 最小構成の HTTP クライアント ~
  • ウィンドウシステム（開発中）
  • テスト用アプリケーション

（~ はエミュレータ（QEMU）では動作するが、実機では未検証または未対応）

今後の予定

  • IPC（ページマッピングによる共有メモリ）
  • マルチコア対応（SMP）
  • セキュリティの強化
  • 完全なネットワークスタック
  • Unicode 完全対応
  • PCIe ドライバ
  • VMD（Volume Management Device - Intel）
  • ネイティブ C コンパイラ（TinyCC の移植）
  • HDA オーディオ（Intel HD Audio）
  • NVIDIA GeForce ドライバ
  • AMD Radeon ドライバ
  • より高度なテストアプリケーション
  • ACPI エネルギーセンサードライバ

今後の展開

  • 対応アーキテクチャの拡張
  • ドライバの追加

アーキテクチャ

詳細は doc/guides/Kernel.md を参照

依存関係

C 言語（ヘッダなし）

bcrypt

パスワードのハッシュ化に使用。ソースは third/bcrypt（Apache 2.0 ライセンス、third/bcrypt/README および third/bcrypt/LICENSE を参照）。
カーネルに組み込まれるファイル : bcrypt.c, blowfish.c。
bcrypt は copyright (c) 2002 Johnny Shelley jshelley@cahaus.com

BearSSL

カーネルの暗号ユーティリティにおける SHA-256 ハッシュに使用。ソースは third/bearssl（MIT ライセンス、third/bearssl/LICENSE.txt および third/bearssl/README.txt を参照）。
統合されている SHA-256 ソース : third/bearssl/src/hash/sha2small.c, third/bearssl/src/codec/dec32be.c, third/bearssl/src/codec/enc32be.c。
BearSSL は copyright (c) 2016 Thomas Pornin pornin@bolet.org。

miniz

カーネルの圧縮ユーティリティにおける DEFLATE/zlib 圧縮に使用。ソースは third/miniz（MIT ライセンス、third/miniz/LICENSE および third/miniz/readme.md を参照）。
カーネルに統合されたバックエンドソース : third/miniz/miniz.c。
miniz は copyright (c) Rich Geldreich, RAD Game Tools, および Valve Software。

Monocypher

カーネルの署名ユーティリティにおける分離署名（Ed25519）の検証に使用。ソースは third/monocypher（BSD-2-Clause または CC0-1.0、third/monocypher/LICENCE.md および third/monocypher/README.md を参照）。
統合された署名バックエンドソース : third/monocypher/src/monocypher.c および third/monocypher/src/optional/monocypher-ed25519.c。
カーネルの freestanding 環境との互換性のため、x86-32 ビルドでは Monocypher の Argon2 は無効化されています。
Monocypher は copyright (c) 2017-2019 Loup Vaillant。

utf8-hoehrmann

レイアウト解析時の UTF-8 デコードに使用。ソースは third/utf8-hoehrmann（MIT ライセンス、ヘッダ参照）。

フォント

Bm437_IBM_VGA_8x16.otb は VileR による Ultimate Oldschool PC Font Pack に含まれ、CC BY-SA 4.0 ライセンスで提供されています。詳細は third/fonts/oldschool_pc_font_pack/ATTRIBUTION.txt および third/fonts/oldschool_pc_font_pack/LICENSE.TXT を参照。

統計（cloc）

サードパーティを除く本プロジェクトのコード行数

-------------------------------------------------------------------------------
Language                     files          blank        comment           code
-------------------------------------------------------------------------------
C                              346          33456          34958         113959
C/C++ Header                   245           6304           6884          15783
Assembly                        20           1981           1264           6746
-------------------------------------------------------------------------------
SUM:                           611          41741          43106         136488
-------------------------------------------------------------------------------

カーネルサイズ

  • 32 ビット : 1.4 mb
  • 64 ビット : 1.8 mb

背景

1999 年、私は EXOS を単なる実験として開始しました。最小限の OS ブートローダを書いてみたかったのがきっかけです。
しかしすぐに、それが単なるブートローダではないことに気づきました。Windows や DOS/BIOS の低レベル資料を参考にしながら、システムヘッダを一から再実装し、完全な 32 ビット OS を構築することを目指すようになりました。 このプロジェクトは 1 年間にわたる個人開発であり、環境も厳しいものでした：

  • Pentium 上の DOS 環境で、デバッガや仮想マシンなし
  • バグ追跡は大量のコンソール出力に依存
  • プロジェクトの進行とともに必要な知識を逐次習得

EXOS のコーディングスタイルは、PascalCase の命名やユーザー関数名など、Windows に近い部分があります。好みは分かれるでしょう。ただし、これは Windows ではありません。よりコンパクトであり、ユーザーデータを収集・送信することは一切ありません。決して。 （デバッグ目的のクラッシュダンプを除く可能性を除いて）