参考:《X86汇编语言-从实模式到保护模式》-李忠。纯学习笔记,更详细内容请阅读正版书籍。

1 开源的BOCHS虚拟机软件

Bochs是开源软件。它用软件来模拟处理器取指令和执行指令的过程,以及整个计算机硬件。当它开始运行时,就直接模拟计算机的加电启动过程。正是因为如此,它才可能对我们的程序进行调试。因为我们的程序是在没有操作系统的环境下直接交给处理器处理的。

很重要的一点是,它本身就是一个虚拟机,类似于VirtualBox。因此,它也就很容易让你单步跟踪硬盘的启动过程,查看寄存器的内容和机器状态。

2 BOCHS软件的下载和安装

要使用Bochs,首先要从它的官网下载安装程序。下载地址是:

http://sourceforge.net/projects/bochs/files/bochs/

打开这个网络链接后,将出现图1所示的网页,该网页显示了Bochs软件的所有历史版本。一般来说,应当选择最新的版本下载,比如图中所示的2.6版。

Bochs的每一个版本都是针对不同平台开发的。因此,当你选择了一个版本后,将进入另一个页面,允许你选择一个适用于自己当前机器的安装程序。如图2所示。

从图中可以看出,Bochs虚拟机的安装程序很小,只有几兆字节,而且Windows用户的下载量最多。别人下载什么我们也下载什么,这总是不会错的,因此,我们就下载Bochs-2.6.exe。

下载工作完成后,剩下的就是运行该安装程序,将Bochs软件安装到你的计算机上。如果你的操作系统是Windows 7,那么安装程序运行时,将出现一个安全提示。不要理会它,继续运行安装程序即可。

3 BOCHS虚拟机的配置

如图3所示,在Bochs的工作文件夹(取决于实际安装的位置,该位置在安装的过程中可以选择和指定)下,有两个程序,分别是bochs.exe和bochsdbg.exe。我们说过,Bochs是虚拟机软件,可以作为类似于VirtualBox的虚拟机来使用。在这种情况下,你应当使用bochs.exe。相反,如果你希望用Bochs来调试程序,那么,应当使用bochsdbg.exe,它的意思是“Bochs调试”(Bochs Debuger)。

因为是要调试程序,所以我们应当运行bochsdbg.exe程序。每当该程序运行时,都会出现如图4所示的起始界面。

和VirtualBox一样,Bochs也只是一台虚拟的计算机。因此,它需要做一些配置工作,比如,设置内存的大小、硬盘的数量和类型,等等。相对于VirtualBox,Bochs可以自定义的项目更多些。

在第一次使用Bochs时,一定要做一些设置工作。

Bochs可以提供一些默认的设置,这些默认的软、硬件参数对调试本书的程序来说已经足够。因此,我们仅仅设置一下硬盘参数就可以了。如图5所示,在“Bochs Start Menu”窗口中,双击“Edit Options”列表框中的“Disk & Boot”,该项目用于设置磁盘和计算机启动的参数。双击之后,将弹出另一个界面,该界面上有6个标签页,分别是“Floppy Options”、“ATA channel 0”、“ATA channel 1”、“ATA channel 2”、“ATA channel 3”和“Boot Options”。

“Floppy Options”是和软磁盘驱动器有关的设置。软磁盘在历史上曾经是非常标准和流行的配置,现在已经基本绝迹,所以,可以不用管它。

ATA是很多人熟悉的硬盘接口标准,PATA就是我们以前使用的IDE接口,SATA是当前正在流行的新标准。每台计算机可以有两个以上的ATA通道,以插接多块硬盘和光盘驱动设备。对于每台计算机来说,“ATA channel 0”总是必备的,因此我们一会儿就来设置它。

“Boot Options”是和计算机启动有关的选项,主要用于指定先从哪个设备(硬盘或光盘驱动器)启动。

先来设置主硬盘。单击“ATA channel 0”,此时,如图5-19所示,将在该标签页的内部出现另一个标签页。其中,“ATA channel 0”页面用于选择是否开启该通道,一般默认是选择开启,不用管它;每个磁盘通道可以有两块磁盘设备,一主一副。因此,“First HD/CD on channel 0”页面用于设置该通道的主盘类型,“Second HD/CD on channel 0”页面用于设置该通道的副盘类型。

如图中所示,单击“First HD/CD on channel 0”标签页,设置主硬盘。按图中所示,应当先勾选“Enable this device”(允许该设备)。

和VirtualBox一样,Bochs虚拟机可以使用文件来模拟物理上的硬盘设备。尤其是,它可以接受VHD虚拟硬盘文件格式。

一般来说,你会选择VirtualBox虚拟机来观察运行结果,调试程序时使用Bochs。因此,最好是它们共用同一个虚拟硬盘文件。为此,如图中所示,在“Path of physical device name”一栏中,选择VirtualBox所使用的VHD文件,具体的位置依你的实际情况而定。

因为使用的是VHD硬盘文件,所以,要在“Type of disk image”一栏中选择“vpc”。毕竟,VHD文件格式是微软为Virtual PC定制的。

即使是指定了“VPC”的磁盘格式,并给出了虚拟硬盘文件,该界面也不会自动检测出该硬盘的参数来。因此,如图中所示,还需要手工给出该磁盘的柱面数、磁头数,以及每磁道扇区数。如果你选用的是配书软件包中的LEECHUNG.VHD文件,可以照图中所示的参数填写。否则,你应该先用FixVhdWr.exe程序得到VHD的参数,然后填写到这里。

设置了一块硬盘之后,并意味着配置任务的结束。想想看,一台计算机可以配备好几块硬盘和光盘驱动器,到底在加电之后,从哪块磁盘启动计算机呢?

如图6所示,还要打开“Boot Options”标签页,设置启动参数。
“Boot drive #1”首选的启动设备。应当选择“磁盘”,即选择“disk”。磁盘分软盘和硬盘,但软盘已经不再使用,所以,应当按图中所示,跳过软盘启动信号检查。即,勾选“Skip Floppy Boot Signature Check”。

最后,我们没有安装任何操作系统,所以在“Which operation system?”一栏选择“none”,意思是没有。

一旦做完了以上工作,可以点“确定”按钮返回到图4的启动界面。在那个界面上,我们应当单击“Save”按钮,来保存以上的设置参数。

如图7所示,Bochs会弹出一个对话框,让你选择一个配置文件名,以及该文件将被保存的位置。

Bochs提供了一个默认的文件名“bochsrc.bxrc”,应当保持这个名字不变。同时,如图中所示,要将该文件保存的位置指定到Bochs的安装文件夹。之所以这样做,是因为,每次当Bochs启动时,它都会在自己的工作目录下寻找默认的配置文件。

至此,Bochs的下载、安装和配置工作就完成了。

每次Bochs启动时,都会出现图4的启动界面。不要管它,只需直接单击“Start”即可,Bochs会自动在其工作目录下找到默认的配置文件,并按那里面的参数启动。

Bochsdbg启动后,你就可以做调试工作了。具体的调试方法,参见书中的描述。