Fix Typos and Add Missing Code in Second Half of Kernel Part

src/kernel/general_allocator.md

@@ -183,7 +183,7 @@ Bin から chunk を取得したり返却する処理が実装できたため、
 
 `PageAllocator` の場合と異なり、`BinAllocator` はページサイズ以下の領域を確保する可能性があります。
 よって、 `BinAllocator` 要求されたアラインを考慮する必要があります。
-要求されるアラインは、`allocater()`の第3引数に渡されます:
+要求されるアラインは、`allocate()`の第3引数に渡されます:
 
 ```ymir/mem/BinAllocator.zig
 fn allocate(ctx: *anyopaque, n: usize, log2_align: u8, _: usize) ?[*]u8 {
@@ -255,6 +255,15 @@ fn resize(_: *anyopaque, _: []u8, _: u8, _: usize, _: usize) bool {
 `BinAllocator` をインスタンス化して利用可能な状態にします:
 
 ```ymir/mem/BinAllocator.zig
+pub fn newUninit() Self {
+    return Self{
+        .page_allocator = undefined,
+        .list_heads = undefined,
+    };
+}
+```
+
+```ymir/mem.zig
 pub const general_allocator = Allocator{
     .ptr = &bin_allocator_instance,
     .vtable = &BinAllocator.vtable,

src/kernel/page_allocator.md

@@ -61,7 +61,7 @@ const PageAllocator = @import("mem/PageAllocator.zig").PageAllocator; // <= 冗
 `Allocator` 経由で呼ばれたこれらの関数は、第1引数 `ctx` に `Allocator.ptr` が渡されます。
 これはアロケータインスタンスであるため、共通の `Allocator` 経由で呼ばれても各アロケータの内部実装を呼び出すことができます。
 つまりここでやるべきことは、`PageAllocator.zig` にページアロケータの内部実装を定義した上で、
-`allocater()` / `free()` / `resize()` の 3API を提供することです。
+`allocate()` / `free()` / `resize()` の 3API を提供することです。
 この3つさえ実装すれば、残りの細々としたユーティリティ関数は `Allocator` が提供してくれます。
 
 ## Bitmap
@@ -74,7 +74,7 @@ Ymir の `PageAllocator` では、利用できる(割当可能な)ページを
 `PageAllocator` では初期化時にこのメモリマップを受取り、メモリを探査して利用可能なページをビットマップに記録していきます:
 
 ```ymir/mem/PageAllocator.zig
-pub fn init(self: *Self, map_: MemoryMap) void {
+pub fn init(self: *Self, map: MemoryMap) void {
     var avail_end: Phys = 0;
     var desc_iter = MemoryDescriptorIterator.new(map);
 
@@ -153,6 +153,7 @@ const BitMap = [num_maplines]MapLineType;
 
 ```ymir/mem/PageAllocator.zig
 const FrameId = u64;
+const bytes_per_frame = 4 * kib;
 
 inline fn phys2frame(phys: Phys) FrameId {
     return phys / bytes_per_frame;
@@ -413,18 +414,31 @@ pub fn allocPages(self: *PageAllocator, num_pages: usize, align_size: usize) ?[]
 以上で準備が整いました。
 Ymir で利用できる `Allocator` を作成しましょう:
 
+```ymir/mem/PageAllocator.zig
+pub fn newUninit() Self {
+    return Self{
+        .frame_end = undefined,
+        .bitmap = undefined,
+    };
+}
+```
+
 ```ymir/mem.zig
 pub const PageAllocator = @import("mem/PageAllocator.zig");
 pub var page_allocator_instance = PageAllocator.newUninit();
 pub const page_allocator = Allocator{
     .ptr = &page_allocator_instance,
     .vtable = &PageAllocator.vtable,
 };
+
+pub fn initPageAllocator(map: MemoryMap) void {
+    page_allocator_instance.init(map);
+}
 ```
 
 `page_allocator_instance` は `PageAllocator` の唯一のインスタンスです。
 基本的にこちらのインスタンスは直接触ることはありません。
-唯一使う必要があるのは、先ほどの `allocaPages()` を呼び出す場合のみです。
+唯一使う必要があるのは、先ほどの `allocPages()` を呼び出す場合のみです。
 というか、このインスタンスは直接触らせたくないので本当は `pub` 指定したくありません。
 `PageAllocator` という型自体も同様です。
 しかし、`Allocator.alignedAlloc()` がページサイズ以上のアラインを許容しないため致し方ありません[^align]。
@@ -435,10 +449,14 @@ pub const page_allocator = Allocator{
 
 利用時には以下のようにして `Allocator` として利用します (内部実装を気にする必要がありません):
 
-```zig
+```ymir/main.zig
+mem.initPageAllocator(boot_info.memory_map);
+log.info("Initialized page allocator", .{});
 const page_allocator = ymir.mem.page_allocator;
+
 const array = try page_allocator.alloc(u32, 4);
 log.debug("Memory allocated @ {X:0>16}", .{@intFromPtr(array.ptr)});
+page_allocator.free(array);
 ```
 
 ## まとめ

src/kernel/paging.md

@@ -85,15 +85,15 @@ fn allocatePage(allocator: Allocator) PageError![*]align(page_size_4k) u8 {
 ```ymir/arch/x86/page.zig
 pub fn reconstruct(allocator: Allocator) PageError!void {
     const lv4tbl_ptr: [*]Lv4Entry = @ptrCast(try allocatePage(allocator));
-    const lv4tbl = lv4tbl_ptr[0..num_table_entries]; // 256
+    const lv4tbl = lv4tbl_ptr[0..num_table_entries]; // 512
     @memset(lv4tbl, std.mem.zeroes(Lv4Entry));
     ...
 }
 ```
 
 まず最初に新しい Lv4 ページテーブルを確保します。
 `allocatePage()` が返す領域は [many-item pointer](https://ziglang.org/documentation/master/#Pointers) であるため、
-テーブルあたりのエントリ数 256 でスライスを作っています。
+テーブルあたりのエントリ数 512 でスライスを作っています。
 作成したページテーブルはとりあえず全部ゼロ埋めしておきます。
 ゼロ埋めすることでエントリの `present` フィールドが 0 になるため、何もマップしない状態になります。
 念の為以下にページテーブルエントリの構造を再掲しておきます:
@@ -245,10 +245,12 @@ fn cloneLevel1Table(lv1_table: []Lv1Entry, allocator: Allocator) PageError![]Lv1
 Lv4 ページテーブルのアドレスは CR3 レジスタに書き込むことで変更できます。
 
 ```ymir/arch/x86/page.zig
+pub fn reconstruct(allocator: Allocator) PageError!void {
     ...
+
     const cr3 = @intFromPtr(lv4tbl) & ~@as(u64, 0xFFF);
     am.loadCr3(cr3);
-    ...
+}
 ```
 
 CR3 へ書き込みを行うと、TLB の前エントリがフラッシュされ古いエントリが無効になります。
@@ -263,7 +265,7 @@ CR3 へ書き込みを行うと、TLB の前エントリがフラッシュされ
 
 本シリーズの Ymir では [PCID: Process Context Identifiers](https://en.wikipedia.org/wiki/Translation_lookaside_buffer#PCID) は使わないため，この表のフォーマットに従います[^pcid]。
 表中の `M` は物理アドレスのサイズであり、おそらく最近の Core シリーズでは `46` になるのではないかと思います。
-3-th / 4-th bit は Lv4 テーブルにアクセスする際のキャッシュタイプを決定する要因の1つになります。
+3-rd / 4-th bit は Lv4 テーブルにアクセスする際のキャッシュタイプを決定する要因の1つになります。
 今回は特にこのあたりは気にせず、どちらも `0` としています。
 
 ## 仮想-物理アドレス変換
@@ -304,7 +306,7 @@ pub fn virt2phys(addr: u64) Phys {
 pub fn phys2virt(addr: u64) Virt {
     return if (!mapping_reconstructed) b: {
         // UEFI's page table.
-        break :b value;
+        break :b addr;
     } else b: {
         // Direct map region.
         break :b addr + ymir.direct_map_base;
@@ -386,6 +388,19 @@ pub fn changeMap4k(virt: Virt, attr: PageAttribute) PageError!void {
 ただし、Surtr はカーネルのロードで 4KiB だけを使うため、この関数の前提は満たされます。
 途中で存在しない (`present == false`) ページエントリが見つかった場合には gracefull にエラーを返すようにしています。
 
+特定の TLB エントリをフラッシュするヘルパー関数は、INVLPG 命令を使用します:
+
+```surtr/arch/x86/asm.zig
+pub inline fn flushTlbSingle(virt: u64) void {
+    asm volatile (
+        \\invlpg (%[virt])
+        :
+        : [virt] "r" (virt),
+        : "memory"
+    );
+}
+```
+
 続いて、カーネルのロード部分を修正します:
 
 ```surtr/boot.zig

src/kernel/panic.md

@@ -88,6 +88,8 @@ pub fn endlessHalt() noreturn {
 Zig にはスタックトレースを取得するためのユーティリティ構造体である `StackIterator` があるため今回はこれを使います:
 
 ```ymir/panic.zig
+pub const panic_fn = panic;
+
 fn panic(msg: []const u8, _: ?*builtin.StackTrace, _: ?usize) noreturn {
     ...
     var it = std.debug.StackIterator.init(@returnAddress(), null);
@@ -117,7 +119,7 @@ pub const panic = ymir.panic.panic_fn;
 `ReleaseFast` レベルだと最適化が結構強く働くため、関数がインライン化されてスタックトレースが出力できない場合があります:
 
 ```ymir/main.tmp.zig
-panic("fugafuga");
+@panic("fugafuga");
 ```
 
 出力は以下のようになります:

src/kernel/pic.md

@@ -232,6 +232,8 @@ const Ocw = union(ocw) {
 続いて、これらの CW を PIC に対して発行するためのヘルパー関数を定義します:
 
 ```ymir/arch/x86/pic.zig
+const am = @import("asm.zig");
+
 fn issue(cw: anytype, port: u16) void {
     const T = @TypeOf(cw);
     if (T != Icw and T != Ocw) {
@@ -242,10 +244,6 @@ fn issue(cw: anytype, port: u16) void {
     }
     am.relax();
 }
-
-pub fn relax() void {
-    asm volatile ("rep; nop");
-}
 ```
 
 `issue()` は `Icw` か `Ocw` のみを受け付けることを保証しています。
@@ -491,6 +489,18 @@ pub fn enableInterrupt(port: Ports) void {
 }
 ```
 
+`idefs` は、`interrupts.zig` のインポートです:
+
+```ymir/interrupts.zig
+const arch = @import("ymir").arch;
+
+pub const user_intr_base = arch.intr.num_system_exceptions;
+
+pub const pic_timer = 0 + user_intr_base;
+...
+pub const pic_serial1 = 4 + user_intr_base;
+```
+
 なお、IER の 1-th bit をクリアしているのは無限割り込みを防ぐためです。
 Tx-empty は、シリアル出力しようとしたデータが実際に送信され、出力バッファに他のデータを書き込める状態になった時に発生します。
 しかし、割り込みハンドラの中でさらにシリアルログ出力をしており、これがまた Tx-empty を発生させます。