0312

熟悉实验环境掌握如何手写Bochs虚拟机的配置文件掌握Bochs虚拟机的调试技巧掌握操作系统启动的步骤

1.2

这一行配置了虚拟软盘驱动器A。

它指定了软盘的属性包括大小1.44M、文件路径boot.img、状态为已插入、以及写保护状态为关闭。

vgaromimage:

file$BXSHARE/VGABIOS-lgpl-latest:

romimage:

file$BXSHARE/BIOS-bochs-latest:

display_library:

这个选项指定了Bochs使用X窗口系统进行显示并开启了调试选项。

这允许你在图形用户界面中进行虚拟机的调试。

cpu:

这个选项启用了CPU的CPUID指令这是一条用于获取CPU信息的指令。

megs:

这个选项可以指定调试日志的位置允许你保存虚拟机运行时的日志信息。

mouse:

这个选项用于指定鼠标的启用情况但在提供的配置文件中没有具体的数值。

1.2.2

可以在指定的内存地址处设置断点当程序执行到该地址时会中断执行方便用户进行调试。

显示断点状态

可以设置或清除读或写的断点当指定内存地址被读取或写入时会触发断点中断。

显示寄存器状态

在单步调试时会显示每个寄存器的状态帮助用户了解程序执行的过程。

打印当前堆栈

可以查看CPU寄存器、段寄存器和控制寄存器的信息帮助用户了解当前的CPU状态。

查看内存内容

可以查看指定内存地址处的内容用户可以指定显示的单元数量、单元大小和显示格式。

支持十六进制、十进制、无符号十进制、八进制和二进制等不同的显示格式。

(u):

寄存器则存储了数据段的选择子。

在保护模式下这些选择子不是直接指向内存地址而是通过全局描述符表GDT中的描述符来确定对应的段基地址。

寄存器赋值为

中的每一项描述符包括了段的起始地址、段的大小、访问权限等信息。

因此当

被设置为

0x00得到了代码段中的实际内存地址。

这个内存地址就是程序下一条要执行的指令的地址。

1.请简述

是一个操作系统引导程序其中包含了32位保护模式的初始化设置代码、时钟中断处理代码、系统调用中断处理代码以及两个任务的执行代码。

初始化设置

在32位保护模式初始化设置代码中首先设置全局描述符表GDT和中断描述符表IDT包括定时器中断和系统调用中断的处理。

时钟中断和任务切换

通过外部时钟中断每10ms触发一次实现任务0和任务1之间的切换。

时钟中断触发时中断处理程序将执行任务切换的逻辑。

任务0和任务1分别打印字符’A’和字符’B’然后通过循环延迟等待下一次时钟中断触发。

系统调用中断处理

通过系统调用中断中断向量0x80实现字符的打印。

当系统调用中断触发时中断处理程序将打印字符’A’或字符’B’然后继续执行任务的循环。

其他中断处理

除了时钟中断和系统调用中断外的其他中断都会导致打印字符’C’然后返回。

任务切换逻辑

在时钟中断处理程序中通过长跳转指令ljmp和任务状态段TSS的切换实现了任务0和任务1之间的无缝切换。

当时钟中断触发时当前任务被保存然后加载下一个任务的TSS控制权被转移到下一个任务实现了多任务的轮转执行。

2.请记录

名称起始地址终止地址current0x17d0x180scr_loc0x1810x184lidt_opcode0x1860x18blgdt_opcode0x18c0x191idt0x1980x997gdt0x9980x9d7ldt00xbe00xbf7tss00xbf80xc5fldt10xc600xe77tss10xe780xedf

代码段

名称起始地址终止地址startup_320x000xacsetup_gdt0xad0xb4setup_idt0xb50xe4write_char0xe50x113ignore_int0x1140x129timer_interrupt0x12b0x165system_interrupt0x1660x17ctask00x10e00x10f3task10x10f40x1107

名称起始地址终止地址init_stack0x9d80xbd8krn_stk00xc600xe60krn_stk10xee00x10e0usr_stk10x11080x1308

3.简述

$task0把代码指针入栈62iret执行中断返回指令从而切换到特权级

中执行

为任务0的切换做准备。

它将任务0的局部数据段选择子、堆栈指针、标志寄存器值、局部代码段选择子和入口地址压入堆栈。

然后通过IRET指令切换到任务0的特权级开始执行任务0的代码实现了任务的切换。

4.简述

IRET指令会从堆栈中弹出保存的IP值中断发生前的指令指针并将该值存入IP寄存器。

恢复CS代码段寄存器状态

IRET指令会从堆栈中弹出保存的CS值中断发生前的代码段选择子并将该值存入CS寄存器。

恢复标志寄存器状态

IRET指令会从堆栈中弹出保存的标志寄存器EFLAGS的值并将该值存入标志寄存器。

恢复ESP堆栈指针寄存器状态

IRET指令会从堆栈中弹出保存的ESP值中断发生前的堆栈指针并将该值存入ESP寄存器。

恢复SS堆栈段寄存器状态

IRET指令会从堆栈中弹出保存的SS值中断发生前的堆栈段选择子并将该值存入SS寄存器。

在程序执行时可能会触发中断导致进入中断处理函数。

在进入中断处理函数之前当前程序的状态被保存到堆栈中。

当中断处理函数执行IRET指令时它从堆栈中恢复之前保存的状态信息包括指令指针、代码段选择子、标志寄存器等。

通过这些恢复的信息程序回到中断发生前的状态并继续执行导致中断的指令的下一条指令。

这个过程中程序计数器PC找到了下一条指令的执行地址。

5.记录

执行前0x0BC4-0x0BD4地址栈内的内容就是57至61行代码执行时压入栈内的内容与指令对应

执行后0x0BC4-0x0BD4地址栈内的内容都已被弹出栈为空最上方的为栈底(0x0BD8)的内容。

6.当任务进行系统调用时即

执行后会发生栈的切换选择的栈从init_stack切换为krn_stk0栈底的地址会从0x0BD8切换为0x0E60中断前的状态信息被压入栈内。