1. 相关知识

1.1. mbr

略

1.2. bios中断

mbr代码中IO功能都是通过 bios 中断实现的.

bios 中断表参考 [1]

2. bochs 运行 && 调试 (windows)

本部分内容主要参考 [2]

2.1. 安装 bochs

官网: http://bochs.sourceforge.net/

安装完成之后加到环境变量中

2.2. 使用bochs运行 mbr 代码

拿到一个 mbr 分区文件之后. 想要使用 bochs 执行mbr分区中的代码需要执行以下步骤

1. 新建一个配置文件
2. 复制一些会用到的文件

注意: 如果题目给的文件大小为 1.44 MB, 那么通常就是一个 软盘文件. 使用下面的配置文件即可. 如果是硬盘文件的话需要修改一下配置文件. 如果需要新建软盘或者硬盘的话参考 [2]

2.2.1. 新建配置文件

注意: 配置文件中floppya: image="boot.img", status=inserted 中 boot.img.bak 需要替换成软盘文件的文件名

# "#"是注释(comment)

# 分配内存megs参数[megs: 128 分配128MB内存,最大是2048]不被赞成使用
# 使用memory替代
# guest 分配给模拟器客户端的内存大小
# host  从guest分配给主机的内存大小,实际分配可能比guest小,如果用到了
# 更多的内存将会动态加入,但访问不能大于guest内存大小.
# memory 没有内存大小限制,限制的是CPU可访问内存最大大小(即CPU地址总线宽度)
memory: guest=32,host=32

# 配置ROM BIOS,ROM BIOS将控制计算机首次启动的功能(BIOS的固件)
# file:ROM BIOS二进制文件路径,这个参数下面不再解说
romimage: file=BIOS-bochs-latest

# VGA ROM 的映象文件  一般是被映射到内存地址0xC0000处,相当于我们的显卡
vgaromimage: file=VGABIOS-elpin-2.40

#使用软驱 floppy_ ,"_"可以是a,b,c,d...
#例子:软驱a,b 大小为1.44MB  
# 参数:status 有两种分别为
# inserted（软盘插入软驱），ejected（软盘未插入软驱）。
floppya: image="boot.img", status=inserted  #

# ata是一个接口 可以是ata0,ata1,ata2,ata3,用来控制硬盘(disk)和光驱(cdrom)
#ioaddr1 分配主盘的io端口地址 ..... 
#ioaddr2 分配从盘的io端口地址 .....
#irg     中断请求号(当发生中断时,对应的中断向量)
#学过硬盘端口读写的朋友应该知道主盘对应端口(0x1f0~0x1f7)
#从盘对应对口(0x3f0~0x3f7)
# ata0: enabled=1,ioaddr1=0x1f0, ioaddr2=0x3f0,irq=14

#ata[0-3]-master 定义设备类型和特征 
#type       连接设备的类型[disk(硬盘)|cdrom(光驱)]
#path       虚拟镜像路径(我用的是virtualbox虚拟机的虚拟硬盘)
#cylinders  柱面数(type为硬盘是才有这个参数)
#heads      每柱面拥有的磁道数(type为硬盘是才有这个参数)
#spt        没磁道的扇区数量(type为硬盘是才有这个参数)
# ata0-master: type=disk, path="hd60M.img", mode=flat

#设置启动顺序 1.硬盘,2.软驱(配置过BIOS启动项的朋友肯定知道)
boot: floppy #,disk

#日志输出 log: 日志路径
log: bochslog.txt

#设置鼠标不可用 ,如果enabled不为0那么bochs会发送鼠标事件到仿真机上
#因为是字符界面,无需鼠标
mouse: enabled=0

#设置键盘
#type 键盘类型
#keymap 键盘映射文件
keyboard: type=mf,keymap=x11-pc-us.map

2.2.2. 复制文件

需要从bochs的安装文件夹复制一些文件(上面的配置文件中用到的文件)到当前文件夹

>dir
-a----       2004-09-03      2:14          32768 VGABIOS-elpin-2.40
-a----       2020-01-03     17:29          43520 VGABIOS-lgpl-latest-debug
-a----       2014-07-07      3:29          12709 x11-pc-us.map

然后用以下命令就可以启动模拟器, 执行 mbr分区中的代码了

bochs.exe -q -f.\bochsrc.bxrc

2.3. 使用bochs调试 mbr 代码

注意: 使用 bochs 进行调试是建立在可以成功模拟运行的基础之上的.

2.3.1. cli 调试

不需要修改配置文件, 只要把启动程序换成 bochsdbg.exe 即可

bochsdbg.exe -q -f .\bochsrc.bxrc

2.3.2. gui 调试 :

在配置文件最后一行加上

display_library: win32, options="gui_debug"

启动命令和 cli 调试一样

bochsdbg.exe -q -f .\bochsrc.bxrc

效果参考图1:

图1-bochs_gui_debug

2.3.4. 调试常用指令

1. step:
2. 断点: b addr
3. 查看寄存器 : r
4. 查看内存: x/N addr

更多指令参考官方文档 [3]

参考

[1] bios 中断向量表
[2] 使用bochs运行mbr代码
[3] bochs调试命令文档