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エミュレータを作ろう sksat cybozu labs youth 7th CombNaf 3 @2018.3/25

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自己紹介 sksat Twitter: @sksat_tty GitHub: @sk2sat 高２(B2ではない seccamp 2016 cybozu labs youth 7th tus-uc 3th etc...

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最近あった嬉しいこと

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ちょこっとラボユースの話 サイボウズ・ラボユースは、世界に通用する日本の若手エンジニアの発 掘と育成を目指すことを目的とし、学生の若手クリエイターに研究開発の 機会を提供する場として、 2011年3月31日に設立されました。 ようするに ・ガチプロに教えてもらえる ・お金がもらえる ・OSSが開発できる ・柔軟な対応

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今日の話題 みなさん，エミュレータ作ってますか？？？ 教えてください！！！ はい いいえ 作りましょう！！！

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エミュレータ is 何

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エミュレータ コンピュータの機能・動作をエミュレートするソフトウェア

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普通のプログラム OSが動く ✕ (OSの上で) アプリケーションが動く

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エミュレータ プログラム上で コンピュータを エミュレートする ＼ヨウ／

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代表的なエミュレータ チ ョ ッ ト チ ガ ウ

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エミュレータをつくるには コンピュータのしくみを完全理解 プログラムに落とし込む

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エミュレータをつくると コンピュータのしくみを完全理解 エミュレータをつくる

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ゆるふわ自作エミュレータ入門

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コンピュータってどうやって動いてるの BIOS/UEFIがプログラムをメモリに読み出す ローダーが起動 OSが起動

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これをプログラムにすればいい

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何をエミュレートするか？ ・いきなり Linux とかはムズカシイ →機能が多い・使うデバイス /CPU の機能も多い ・ミニマルな OS が欲しい →無いなら作ればいいじゃない

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自作OS ・みなさん OS 作ってますか？ ・コミュニティ： osdev-jp オフ会：自作 OS もくもく会（昨日あった） ・自作 OS といえば？ →はりぼて OS

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みんなだいすきはりぼてOS ・３０日でできる！ ・ゆるふわ ・小さい →エミュレートしやすい！

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はりぼてOS ・ x86 32bit ・ブートメディア →フロッピー ・ページング無し

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はりぼてOSのブート フロッピーディスク (保存のアイコンではない )

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IPL：初期プログラムローダー おわかりいただけただろうか．．．

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プログラムのしくみ ＼ｳﾏｲ／ プログラム(機械語)

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エミュレータでは．．． ＼ｳﾏｲ／ プログラム(機械語)

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CPUの気持ちになる 持ち物 ・熱い気持ち ・SDM

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SDMとは？ Intel® 64 and IA-32 architectures software developer’s manual

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結論 CSの全ての分野に精通したい！ コンピュータのしくみを完全理解したい！ エミュレータをつくりたい！ SDMオイシイ！

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SDMムズイ それな． よくわからん疑似コードとかある OSやエミュレータを自作 わかる！

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SDMを読んでイく

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基本実行環境

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ようするに メモリ ・いっぱいデータを置いておける ・１つだけある レジスタ ・少しデータを置いておける ・いっぱいある

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プログラムに落とすと メモリ std::vector memory; レジスタ uint32_t eax, ecx, edx, ebx, esp, ebp, edi; 実行環境はできた →メモリにプログラムを置く →実行！

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機械語のフォーマット

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プログラムの実行

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プログラムの実行 　　　実行

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プログラムの実行 　　　実行

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プログラムの実行 　　　実行

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プログラムの実行 　　　実行

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プログラムの実行 　　　実行

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プログラムの実行 　　　実行

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プログラムの実行 　　　実行 どこの機械語を実行するか？ ↓ EIPレジスタ：プログラムカウンタ

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まとめると while(true){ // 機械語を１つ実行 ExecOpcode(memory, eip); }

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まとめると void ExecOpcode(Memory& memory, uint32_t& eip){ uint8_t prefix, opcode, modrm, sib; uint32_t disp32, imm32; prefix = memory[eip]; eip++; opcode = memory[eip]; eip++; ．．． }

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ゆるふわに学びたい！ かわいい！（ヽ *ﾟ▽ﾟ*）ノ

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俺は熱い！！！！

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作っているエミュレータ https://github.com/sk2sat/emu starをくれると喜ぶ