《x86汇编语言从实模式到保护模式》学习实验笔记【05】

╰半橙微兮° 2023-02-25 02:07 18阅读 0赞

### 目录 ###

*  OS信息
 *  安装Bochs
 *  启动并配置Bochs
 *  启动bochs失败
 *  启动bochs并调试
 *  退出bochs
 *  从源码编译安装bochs

# OS信息 #

操作系统为Ubuntu 20.04 LTS。  
lsb\_release命令提供特定的lsb（Linux Standard Base）和发行版的特定信息。  
我们在终端中输入lsb\_release -a来查看这些信息，如下所示：

> $ lsb\_release -a  
>   
>   
> No LSB modules are available.  
> Distributor ID: Ubuntu  
> Description: Ubuntu 20.04 LTS  
> Release: 20.04  
> Codename: focal

# 安装Bochs #

Bochs是一个基于x86硬件平台的开源模拟器。它可以模拟各种硬件的配置。Bochs模拟的是包括I/O设备、内存和BIOS在内的整个PC平台设备。

安装Bochs的方法主要有两种，一种是通过apt源进行安装，第二种方法就是通过下载源码编译安装。网上有人说通过apt源安装的bochs不能进行调试，如果想要增加调试功能则需要从源码添加编译选项进行编译安装。

但是实际上我发现，从apt源安装的bochs也具有所有的调试功能。在终端执行如下命令

> $ sudo apt-get install bochs

# 启动并配置Bochs #

1.  直接在终端中输入bochs并回车，以启动bochs，如下图所示：  
    ![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L0Jha2VyVGhlR3JlYXQ_size_16_color_FFFFFF_t_70]  
    当每次你启动bochs时，它会在当前启动目录下去寻找配置文件。默认的配置文件名是bochsrc.txt。由于这是第一次运行bochs，所以配置文件不存在，它会自动提示你进行选项2操作，即指定一个文件路径，以便bochs读入该配置文件。
2.  由于是第一次运行bochs，所以我们按3，开始配置bochs选项，以便后续启动时直接读入。如下图所示：  
    ![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L0Jha2VyVGhlR3JlYXQ_size_16_color_FFFFFF_t_70 1]  
    Bochs软件提供的大多数默认选项都可以满足我们的使用，因此我们只用设置一下硬盘参数和启动选项就可以使用了。因此我们输入12，并按回车。
3.  在上一步输入12回车之后，我们可以看到如下界面：  
    ![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L0Jha2VyVGhlR3JlYXQ_size_16_color_FFFFFF_t_70 2]  
    我们可以看到，前两个选项（First Floppy Drive、Second Floppy Drive）是和软盘驱动器相关的设置，这里我们使用的是硬盘，所以可以不用管它，leave it alone。
    
    ATA是我们熟悉的硬盘接口标准，而PATA就是我们以前使用的IDE接口，SATA是当前流行的新标准。我们看到bochs提供了4个ATA通道，其中ATA的0通道是必需的，每个ATA通道可以有两块磁盘设备，一主一副。其中First HD/CD on channel 0对应主硬盘，second HD/CD on channel 0对应副硬盘。
4.  下面我们首先来设置ATA 0通道，输入数字3，之后按回车，如下动态图所示：  
    ![在这里插入图片描述][20200710001436590.gif]  
    在设置ATA0页面，输入yes使能ATA通道0，之后ioaddr1、ioaddr2和IRQ都使用默认值，直接按回车即可。
    
    > \-------------  
    > ATA channel 0  
    > \-------------  
    > Channel is enabled: \[yes\] yes  
    > Enter new ioaddr1: \[0x1f0\]  
    > Enter new ioaddr2: \[0x3f0\]  
    > Enter new IRQ: \[14\]
5.  在上一步中我们使能了ATA0通道，现在我们开始配置0通道上的主硬盘参数，即First HD/CD on channel 0。我们输入数字4，并按回车，如下图所示：  
    ![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L0Jha2VyVGhlR3JlYXQ_size_16_color_FFFFFF_t_70 3]  
    这里我们使用的是硬盘，所以输入disk。其实如果不知道输入什么，我们可以随便输入一个明显错误的字符串，让bochs提示我们应该输入什么，如下图所示：  
    ![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L0Jha2VyVGhlR3JlYXQ_size_16_color_FFFFFF_t_70 4]  
    我们看到，可以输入的字符串有none、disk和cdrom三个，显然这里我们使用的是硬盘，所以输入disk，并按回车。
6.  之后它提示我们输入一个硬盘的名字（包含路径），如果不输入绝对路径，那么它就是相对路径。这里输入之前我们使用Virtualbox创建的虚拟VHD硬盘即可，我的是/home/macrofun/VirtualBoxVMs/x86AsmLab/x86AsmLab.vhd，如下图所示：  
    ![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L0Jha2VyVGhlR3JlYXQ_size_16_color_FFFFFF_t_70 5]
7.  回车之后它提示我们选在该虚拟硬盘的类型，我们直接回车，选择默认的flat类型即可。之后还需要输入硬盘的CHS参数，我们在上一篇博客中扩充的FixVhdWr工具可以读取固定尺寸VHD虚拟硬盘的CHS参数。使用该工具读取CHS参数并以此输入进去即可。

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L0Jha2VyVGhlR3JlYXQ_size_16_color_FFFFFF_t_70 6]  
我们使用FixVhdWr工具读出该VHD硬盘的柱面数为1040，磁头数为16，每个磁道的扇区数为63，输入进去即可。扇区大小固定为512字节，按默认即可。如下图所示：  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L0Jha2VyVGhlR3JlYXQ_size_16_color_FFFFFF_t_70 7]  
8. 设置Bochs启动选项  
输入15，开始配置Bochs启动选项，如下图所示：  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L0Jha2VyVGhlR3JlYXQ_size_16_color_FFFFFF_t_70 8]  
我们只需设置首选的启动设备1即可。输入1，回车，之后输入disk，回车。  
然后设置Skip Floppy Boot Signature为yes即可，如下图所示：  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L0Jha2VyVGhlR3JlYXQ_size_16_color_FFFFFF_t_70 9]  
9. 保存所有配置选项到本地文件  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L0Jha2VyVGhlR3JlYXQ_size_16_color_FFFFFF_t_70 10]  
我把配置文件保存在了我自己的主目录下面，存为bochsrc.txt。  
10. 保存配置文件之后，bochs会提示按照你之前的配置 继续启动bochs，如下图所示：  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L0Jha2VyVGhlR3JlYXQ_size_16_color_FFFFFF_t_70 11]  
直接回车，启动bochs。

# 启动bochs失败 #

> 00000000000i\[ \] lt\_dlhandle is (nil)  
> 00000000000p\[ \] >>PANIC<< dlopen failed for module ‘x’ (libbx\_x.so): file not found  
> ========================================================================  
> Event type: PANIC  
> Device: \[ \]  
> Message: dlopen failed for module ‘x’ (libbx\_x.so): file not found
> 
> A PANIC has occurred. Do you want to:  
> cont - continue execution  
> alwayscont - continue execution, and don’t ask again.  
> This affects only PANIC events from device \[ \]  
> die - stop execution now  
> abort - dump core  
> debug - continue and return to bochs debugger  
> Choose one of the actions above: \[die\]

启动bochs时会提示PANIC崩溃，缺少libbx\_x.so动态库文件。  
解决方法：

> sudo apt-get install bochs-x

# 启动bochs并调试 #

启动bochs：

如果只输入bochs并执行之，那么bochs将在当前目录下顺序查找以下文件，以作为默认配置文件：

*  .bochsrc
 *  bochsrc
 *  bochsrc.txt
 *  bochsrc.bxrc(仅对windows有效)

因为配置文件bochsrc.txt在主目录下，所以可以在主目录下直接输入bochs启动，或者通过-f 指定配置文件来启动，如下所示：

> $ bochs  
> $ bochs -f /home/macrofun/bochsrc.txt

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L0Jha2VyVGhlR3JlYXQ_size_16_color_FFFFFF_t_70 12]  
3. 一般情况下我们可以直接输入c，之后按回车，就可以直接按配置文件指定的方式启动。这里从指定的VHD磁盘启动。

我们为了测试bochs调试的功能，先对内存启动首地址0x7c00打一个断点，之后按c，并回车启动，bochs会执行并停到断点处。  
之后执行n或s单步调试，如下图所示：  
![在这里插入图片描述][20200718170416130.gif]  
4. 使用reg显示普通寄存器的内容，使用sreg显示段寄存器的内容，如下图所示：  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L0Jha2VyVGhlR3JlYXQ_size_16_color_FFFFFF_t_70 13]

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L0Jha2VyVGhlR3JlYXQ_size_16_color_FFFFFF_t_70 14]

# 退出bochs #

有两种方法推出bochs

1.  点击模拟窗口的电源按钮
2.  在命令终端中输入q，之后按回车

# 从源码编译安装bochs #

[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L0Jha2VyVGhlR3JlYXQ_size_16_color_FFFFFF_t_70]: /images/20230209/891cf02487ee4141ae1fca1f18627596.png
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L0Jha2VyVGhlR3JlYXQ_size_16_color_FFFFFF_t_70 1]: /images/20230209/d33c1b93761b403d8708a288a2aedb26.png
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L0Jha2VyVGhlR3JlYXQ_size_16_color_FFFFFF_t_70 2]: /images/20230209/b92e5e3f9386411fb28f7be12d10d8ec.png
[20200710001436590.gif]: /images/20230209/d024efac18474dbb9a0a87668555c21d.png
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