操作系统真相还原_第1~2章：环境配置

工具集

1、virtualbox
2、Ubuntu20.04
3、bochs-2.6.2.tar.gz
4、nasm
5、gcc
本套实验是在虚拟机中进行
virtualbox用于运行虚拟机Ubuntu20.04
bochs用于运行与调试操作系统代码
nasm用于编译Intel汇编代码
gcc用于编译C语言代码

软件包安装

virtualbox和Ubuntu20.04安装比较简单，可参考网上教程

bochs安装

1、先将软件包bochs2.6.2上传至Ubuntu中

2、解压软件包：tar zxvf bochs-2.6.2.tar.gz

3、进入bochs-2.6.2目录：cd bochs-2.6.2

4、执行：./configure --prefix=path --enable-debugger --enable-disasm --enable-iodebug --enable-x86-debugger --with-x --with-x11
其中path为bochs的安装目录，可自行指定，执行完毕后会生成一个Makefile

5、打开Makefile，在第92行加入参数 -lpthread

6、执行：sudo apt-get install xorg-dev
下载缺失的库文件

7、执行：make
编译bochs源文件

8、执行：make install
安装bochs

nasm安装

执行：sudo apt-get install nasm

硬盘创建

bochs提供了创建的工具bximage，位于bochs/bin目录下

参数：
-fd：创建软盘
-hd：创建硬盘
-mode：硬盘类型，有flat、sparse、growing三种
-size：指定硬盘大小，以MB为单位
-q：静默安装，不与用户交互

创建

进入bochs安装目录
执行：bin/bximage -hd -mode=“flat” -size=60 -q hd.img
hd.img为硬盘名称，可自行指定

编写bochs配置文件

进入bochs安装目录
执行：vi boot.disk
boot.disk为配置文件名，可自行指定
内容如下：
其中，path为bochs安装路径

# 设置 Bochs 在运行过程中能够使用的内存，本例为 32MB
megs: 32

# 设置对应真实机器的 BIOS 和 VGA BIOS
romimage: file=path/bochs/share/bochs/BIOS-bochs-latest
vgaromimage: file=path1/bochs/share/bochs/VGABIOS-lgpl-latest

# 设置 Bochs 使用的磁盘
# floppya: 1_44=a.img, status=inserted
ata0: enabled=1, ioaddr1=0x1f0, ioaddr2=0x3f0, irq=14
ata0-master: type=disk, path="path/bochs/hd60M.img", mode=flat, cylinders=121, heads=16, spt=63

# 选择启动盘符
# boot: flopy # 默认从软盘启动
boot: disk # 从硬盘启动，我们的任何代码都将直接写在硬盘上，所以不会再有读写软盘的操作。

# 设置日志文件输出
log: bochs.out

# 关闭鼠标，打开键盘，按照书上写会报错
mouse: enabled=0
#keyboard: enabled=1,
keyboard: keymap=path/bochs/share/bochs/keymaps/x11-pc-us.map

# 硬盘设置
ata0: enabled=1, ioaddr1=0x1f0, ioaddr2=0x3f0, irq=14

# 增加 Bochs 对 GDB 的支持，GDB 远程连接到此机器的 1234 端口便可调试
# gdbstub: enabled=1, port=1234, test_base=0, data_base=0, bss_base=0
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测试程序编写

实模式下1MB内存的布局

执行：vi mbr.s

;主引导程序 
;------------------------------------------------------------
SECTION MBR vstart=0x7c00         
   mov ax,cs      
   mov ds,ax
   mov es,ax
   mov ss,ax
   mov fs,ax
   mov sp,0x7c00

; 清屏 利用0x06号功能，上卷全部行，则可清屏。
; -----------------------------------------------------------
;INT 0x10   功能号:0x06	   功能描述:上卷窗口
;------------------------------------------------------
;输入：
;AH 功能号= 0x06
;AL = 上卷的行数(如果为0,表示全部)
;BH = 上卷行属性
;(CL,CH) = 窗口左上角的(X,Y)位置
;(DL,DH) = 窗口右下角的(X,Y)位置
;无返回值：
   mov     ax, 0x600
   mov     bx, 0x700
   mov     cx, 0           ; 左上角: (0, 0)
   mov     dx, 0x184f	   ; 右下角: (80,25),
			   ; VGA文本模式中,一行只能容纳80个字符,共25行。
			   ; 下标从0开始,所以0x18=24,0x4f=79
   int     0x10            ; int 0x10

;;;;;;;;;    下面这三行代码是获取光标位置    ;;;;;;;;;
;.get_cursor获取当前光标位置,在光标位置处打印字符.
   mov ah, 3		; 输入: 3号子功能是获取光标位置,需要存入ah寄存器
   mov bh, 0		; bh寄存器存储的是待获取光标的页号

   int 0x10		; 输出: ch=光标开始行,cl=光标结束行
			; dh=光标所在行号,dl=光标所在列号

;;;;;;;;;    获取光标位置结束    ;;;;;;;;;;;;;;;;

;;;;;;;;;     打印字符串    ;;;;;;;;;;;
   ;还是用10h中断,不过这次是调用13号子功能打印字符串
   mov ax, message 
   mov bp, ax		; es:bp 为串首地址, es此时同cs一致，
			; 开头时已经为sreg初始化

   ; 光标位置要用到dx寄存器中内容,cx中的光标位置可忽略
   mov cx, 5		; cx 为串长度,不包括结束符0的字符个数
   mov ax, 0x1301	; 子功能号13是显示字符及属性,要存入ah寄存器,
			; al设置写字符方式 ah=01: 显示字符串,光标跟随移动
   mov bx, 0x2		; bh存储要显示的页号,此处是第0页,
			; bl中是字符属性, 属性黑底绿字(bl = 02h)
   int 0x10		; 执行BIOS 0x10 号中断
;;;;;;;;;      打字字符串结束	 ;;;;;;;;;;;;;;;

   jmp $		; 使程序悬停在此

   message db "1 MBR"
   times 510-($-$$) db 0
   db 0x55,0xaa
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vstart用于指定该段的起始地址
$表示所在行起始的地址
$$表示所在段的起始地址
section.段名.start表示段相对于文件头部的偏移

程序编译 & 写入硬盘

编译

语法：nasm -f [-o ]，默认为bin格式输出

执行：nasm -o mbr.bin mbr.s
生成.bin文件

写入硬盘

使用命令dd进行硬盘写入
参数：
if=FILE：指定要写入的文件
of=FILE：指定写入的地方
bs=BYTES：指定块大小为字节，dd是以块为单位来进行操作的
count=BLOCKS：指定拷贝的块数
seek=BLOCKS：指定需要跳过的块数
conv=CONVS | notrunc：指定转换文件的方式，前者为追加写，后者为覆盖写

执行：dd if=bin文件路径 of=img文件路径 bs=512 count=1 conv=notrunc

说明文件写入硬盘成功

启动bochs执行

进入bochs安装目录
执行：bin/bochs -f 配置文件名