ACE Micro-Kernel

Un micro-kernel fonctionnel basé sur une architecture x86, développé en C et assembleur.

Caractéristiques

Architecture

• Micro-kernel : Architecture modulaire avec composants séparés
• Mode protégé x86 : Fonctionnement en 32 bits
• Gestion mémoire : Allocateur dynamique avec heap
• Ordonnanceur : Round-robin avec gestion des processus
• Interruptions : Gestion complète des IRQ et exceptions
• Drivers : VGA, clavier, timer

Composants principaux

Kernel Core (kernel/)

• main.c : Point d'entrée et initialisation
• scheduler.c : Ordonnanceur de processus
• interrupts.c : Gestion des interruptions

Gestion Mémoire (mm/)

• memory.c : Allocateur dynamique (kmalloc/kfree)
• Heap de 1MB avec fusion automatique des blocs

Drivers (drivers/)

• vga.c : Driver d'affichage VGA couleur
• Support clavier avec table de conversion
• Timer système pour l'ordonnanceur

Boot (boot/)

• boot.s : Bootloader minimal
• Passage en mode protégé
• Chargement de la GDT

Structure du projet

ACE/
├── boot/           # Bootloader
│   └── boot.s
├── kernel/         # Noyau principal
│   ├── main.c
│   ├── scheduler.c
│   └── interrupts.c
├── drivers/        # Pilotes
│   └── vga.c
├── mm/            # Gestion mémoire
│   └── memory.c
├── include/       # Fichiers d'en-tête
│   ├── kernel.h
│   ├── memory.h
│   ├── scheduler.h
│   ├── interrupts.h
│   └── vga.h
├── build/         # Fichiers compilés
├── Makefile       # Script de compilation
├── linker.ld      # Script de liaison
└── README.md      # Cette documentation

Compilation

Prérequis

• GCC avec support 32 bits
• GNU Binutils (as, ld, objcopy)
• Make
• QEMU (optionnel, pour l'exécution)

Installation des dépendances

Ubuntu/Debian :

sudo apt-get install gcc-multilib binutils make qemu-system-x86

macOS :

brew install i686-elf-gcc qemu

Compilation

# Compiler tout le projet
make all

# Créer une image disque bootable
make iso

# Exécuter avec QEMU
make run

# Nettoyer les fichiers générés
make clean

Utilisation

Exécution avec QEMU

make run

Exécution avec VirtualBox

1. Créer une nouvelle VM x86
2. Utiliser build/ace.img comme disquette de boot
3. Démarrer la VM

Fonctionnalités disponibles

• Affichage : Messages du kernel en couleur
• Clavier : Saisie de texte basique
• Processus : Ordonnancement automatique
• Mémoire : Allocation dynamique

Architecture technique

Initialisation

1. Bootloader : Passage en mode protégé
2. Kernel : Initialisation des sous-systèmes
3. VGA : Configuration de l'affichage
4. Mémoire : Initialisation du heap
5. Interruptions : Configuration IDT et PIC
6. Ordonnanceur : Création du processus idle

Gestion des processus

• États : READY, RUNNING, BLOCKED, TERMINATED
• Algorithme : Round-robin avec tranches de temps
• Contexte : Sauvegarde des registres x86
• Pile : 4KB par processus

Gestion mémoire

• Heap : 1MB à partir de 0x100000
• Allocation : First-fit avec division des blocs
• Libération : Fusion automatique des blocs adjacents
• Alignement : 4 bytes pour les performances

Interruptions

• IDT : 256 entrées configurées
• PIC : Remapping des IRQ (32-47)
• Timer : IRQ0 pour l'ordonnanceur
• Clavier : IRQ1 avec table de conversion

Développement

Ajouter un nouveau driver

1. Créer le fichier dans drivers/
2. Ajouter l'en-tête dans include/
3. Initialiser dans kernel_main()
4. Le Makefile détecte automatiquement

Ajouter un appel système

1. Définir dans include/syscalls.h
2. Implémenter dans kernel/syscalls.c
3. Configurer l'interruption 0x80

Debug

• Messages avec vga_print()
• kernel_panic() pour les erreurs critiques
• QEMU monitor pour l'inspection

Limitations actuelles

• Architecture : x86 32 bits uniquement
• Système de fichiers : Non implémenté
• Réseau : Non supporté
• Mode utilisateur : Tous les processus en mode kernel
• Pagination : Gestion mémoire simplifiée

Roadmap

• Système de fichiers VFS
• Mode utilisateur et protection
• Pagination mémoire
• Drivers réseau
• Shell interactif
• Support multiprocesseur

Licence

Ce projet est développé à des fins éducatives. Libre d'utilisation et de modification.

Contribution

Les contributions sont les bienvenues ! Merci de :

1. Fork le projet
2. Créer une branche pour votre fonctionnalité
3. Tester vos modifications
4. Soumettre une pull request

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ACE Micro-Kernel - Un kernel simple mais fonctionnel pour l'apprentissage des systèmes d'exploitation.