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linux用x86环境,linux上配置bochs,搭建基于X86架构操作系统的开发环境

制作x86 linux系统

学习操作系统最好的方法就是自己编写新的操作系统,或者修改已有的操作系统。但是如果在真机上完成这个过程,调试会成为一个很大的问题。利用虚拟机来完成,可以使调试过程变得简单,而且能节约很多开关机的时间。

Bochs是一个仿真X86机器的软件,它仿真了所有的机器指令,因此在上面跑的程序跟跑在真机上的效果完全一样,很适合拿来搭建开发环境。

下面就来聊一聊怎么搭这个开发环境。

我使用的主机操作系统为ubuntu16.04。

第一步:下载并安装仿真软件bochs

tar vxzf bochs-2.6.9.tar.gz

进入文件目录,并执行配置文件,使能调试功能

cd ./bochs-2.6.9

/configure --enable-debugger --enable-disasm.

编译文件

make

若出现 gui.libgui.a(x,o):undefined reference to symbol的错误,执行

sudo apt-get install xorg-dev

编译通过后,执行

sudo make install

将文件安装到系统默认的目录下。

至此bochs已经安装完成。

第二步:根据要仿真的机器的硬件配置,修改bochs的配置文件。

在 /usr/local/share/doc/bochs下存在一个模版文件bochsrc-sample.txt。我们可以根据这个模版自行编写一个bochsrc配置文件。

配置文件用来设置虚拟机的CPU型号,内存容量,主引导设备,ATA设备,ROM程序等,通过这个配置文件就可以抽象出一台计算机。

自行编写的文件中未指定的参数,bochs会采用默认参数。以下为我的bochsrc文件。

新建一个名为bochsrc(不能为其他名字)的文件,编辑如下

########################################################

#Bochs Configure File

########################################################

#=======================================================

#The amount of physical memory

#=======================================================

megs: 16

#=======================================================

#The log file for debug

#=======================================================

log: bochsout.txt

#=======================================================

#The way to boot

#=======================================================

boot: floppy

#=======================================================

#ATA controller for hard disks and cdroms

#=======================================================

ata0: enabled=1, ioaddr1=0x1f0, ioaddr2=0x3f0, irq=14

ata1: enabled=1, ioaddr1=0x170, ioaddr2=0x370, irq=15

ata2: enabled=0, ioaddr1=0x1e8, ioaddr2=0x3e0, irq=11

ata3: enabled=0, ioaddr1=0x168, ioaddr2=0x360, irq=9

#=======================================================

#The master and slave devices of ATA[0:3]

#=======================================================

#ata0-master: type=disk, mode=flat, path="30M.sample"

#=======================================================

#The pathname of a bootable floppy

#=======================================================

floppya: 1_44=bootimage.img, status=inserted

#=======================================================

#The program in BIOS ROM.

#=======================================================

romimage: file=$BXSHARE/BIOS-bochs-latest, options=fastboot

该文件配置了16M的内存,从第一个软盘启动系统,引导程序映像为bootimage.img。

第三步:利用bochs自带的软盘/硬盘映像制作软件,制作floppy或者hard disk 映像。

在当前目录下执行bximage, 可以按照步骤制作出虚拟的软盘或者硬盘映像。

注意:该映像名称应该与bochsrc中的设置一致,否则虚拟机找不到引导程序。在这里命名为bootimage.img。

第四步:编写一个程序,并写入到bootimage.img的引导分区。

安装汇编编译软件 as86和ld86

sudo apt-get install bin86

新建boot.s文件,并编辑如下

1 entry start

2 start:

3 mov ax,#0xb800

4 mov ds,ax

5 mov byte[0],#0x41

6 mov byte[1],#0x1f

7 hlt

该程序会在屏幕左上角显示一个蓝底白色的A。

用下面两个命令生成可执行文件boot。

as86 -o boot.o boot.s

ld86 -o boot boot.o

刚开始,我到这里就把boot写入到bootimage.img里面去了,然后执行bochs, 屏幕并没有显示A,反而提示不能识别的引导程序。

原因是写入到bootimage.img的512字节文件的最后两个字节没有赋为0x55AA, 所以硬件不能将其识别为引导程序。

由于我目前对汇编还不是很熟悉,不知道如何控制代码的长度,使得boot文件的第511和512字节为55和AA,所以采用了间接的办法,用c程序完成以上任务。步骤如下

建立bootsect.c 文件,写入如下代码

#include

#include

int main(int argc,char*argv[]){

int file_desc;

unsigned char buffer[512];

file_desc=open("./boot",O_RDONLY);

if(file_desc==-1){

perror("failed to open file");

return -1;

}

read(file_desc,buffer,510);

close(file_desc);

buffer[510] =0x55;

buffer[511] =0xaa;

file_desc = open("./boot",O_RDWR);

if(file_desc ==-1){

perror("failed to open file");

return -1;

}

write(file_desc,buffer,512);

close(file_desc);

puts("successful.");

return 0;}

这段程序其实就是把boot的内容读到512大的数组里,然后把数组后两个字节赋值0x55AA, 然后写回boot。

用gcc编译.c文件并执行,若没有gcc,请安装

gcc -o bootsect bootsect.c

./bootsect

若成功,shell会出现successful。

最后一步:将boot文件写入到软盘映像bootimage.img,并启动bochs

利用dd命令将boot文件复制到bootimage.img的开始的512字节处。

dd if=boot of=bootimage.img bs=512 count=1 conv=notrun

启动bochs。

bochs

然后输入6, enter, 虚拟机就启动了。在shell里输入c, enter,。

如果在虚拟机的最左上角里看到一个蓝底白色的字符A,就说明你大功告成啦!!!

其实,如果把boot文件烧写到U盘里,并把一台真机设为U盘优先启动,在该真机上插上U盘,上电后在屏幕左上角同样会看到一个蓝底白色的字符A,想想是不是很激动!自己真正控制了计算机的启动!虽然一启动就死在那里了(╥╯^╰╥)

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