在上一个实验，我们基本认识了Bochs调试。在这一个实验，让我们更全面的学习Bochs调试。

    以下关于Bochs调试的内容摘自http://bbs.，是我在网上能找到的关于Bochs调试最全的信息。使用的版本是Bochs(Version 2.1.1)，但在如今版本Bochs-2.4.2依然通用。

    Bochs是一个基于LGPL的开源x86 虚拟机软件。Bochs的CPU指令是完全自己模拟出来的，这种方式的缺点是速度比较慢；优点是具有无以伦比的可移植性：有Gcc的地方就可以有Bochs。甚至已经有了跑在PocketPC上的Bochs。现在的Bochs 已经实现了一定程度的调试功能，虽然在易用性和功能上还无法和WinDbg、SoftICE相比，但优势也是很明显的：对跑在Bochs里面的代码来说，这就是“硬件调试器”。对Windows 版本的Bochs来说，安装目录下的bochsdbg.exe就是Bochs的调试版本。用它来运行Bochs虚拟机就可以进行“硬件调试”。

    Bochs的调试命令风格是按照GDB习惯来设计的，这对于用惯了WinDbg的人来说无疑是痛苦的，好在这是个开源软件，看着不顺眼可以考虑自己改改。

目前版本的Bochs(Version 2.1.1)支持的调试命令如下：
    1、Bochs的文档和帮助信息中的使用说明与真实情况之间存在很大的差错和缺失,下面的命令说明根据源码作了很多补充和修正。
    2、其中涉及到的seg（段）、off（偏移）、addr（地址）、val（值）等数字，可以使用十六进制、十进制或者八进制，但必须按照如下形式书写：

尤其要注意，Bochs不能自动识别16进制的数字，也不接受12345678h这种写法。

[执行控制]

（至少在Windows版本中我没有发现Ctrl-D有什么功能）

[执行断点]

[读写断点]

[内存操作]

注意: 这种命名法是按照GDB习惯的，而并不是按照inter的规范。


n、f、u是可选参数，如果不指定，则u默认是w，f默认是x。如果前面使用过x或者xp命令，会按照上一次的x或者xp命令所使用的值。n默认为1。addr 也是一个可选参数，如果不指定，addr是0，如过前面使用过x或者xp命令，指定了n=i，
则再次执行时n默认为i+1。

setpmem [addr] [size] [val] 设置物理内存某地址的内容。

需要注意的是，每次最多只能设置一个DWORD：
这样是可以的：
这样也可以：

或者：

下面的做法都会导致出错：

crc [start] [end] 显示物理地址start到end之间数据的CRC。

[寄存器操作]

[反汇编命令]

[其他命令]

[info命令]



   通过前几次实验，我们对于实模式与保护模式间的跳转已经有了充分认知。此次实验以及接下来的几次实验主要集中在认识保护模式下的一些特性上，如多任务的基础（局部任务LDT）、分页机制、中断、异常、I/O等。为了尽可能将实验设计的简单，我尽量将以上实验压缩在引导扇区的512字节内。为了节省空间，我将pm16.c精简了许多，它只负责跳转到保护模式（程序限制在80字节以内），在pm32.c里会重新加载新的GDT（程序加载到内存0x7c50处）。

此次实验内容为：
（pm16.c部分）
    1.清屏，并跳转到保护模式（pm32.c，内存地址0x7c50）
（pm32.c部分）
    1.加载新的GDT
    2.为GDT中局部任务描述符设置LDT的基地址
    3.显示字符串This is protect model.
    4.跳转到局部任务
    5.显示字符串This is local model.
    6.进入死循环

实验代码如下：
code：run.c（因为重新设置了pm32.c的内存分布，所以需要修改run.c中的几个数据，下面是修改好了的run.c代码）

//文件：run.c
//功能：编译操作系统的实验代码并创建img，生成bochs配置文件，运行bochs。
//说明：实验代码由16位部分引导程序与32位部分引导程序组成。
//      16位部分引导程序放在引导扇区的前半部分，0~79字节
//      32位部分引导程序放在引导扇区的后半部分，80~509字节
//      510、511字节放引导程序结束标记：0x55、0xaa
//运行：请使用yc09编译器编译运行。
//作者：miao
//时间：2010-1-13

#define FDISK_SIZE 1474560              //镜像大小：1.4MB

//虚拟机设置
char *pmSrc =
"megs: 32                                          \n"
"romimage: file=BIOS-bochs-latest, address=0xf0000 \n"
"vgaromimage: VGABIOS-elpin-2.40                   \n"
"floppya: 1_44=pm.img, status=inserted             \n"
"boot: a                                           \n"
"log: pm.out                                       \n"
"mouse: enabled=0                                  \n"
"keyboard_mapping: enabled=1, map=x11-pc-us.map    \n";

//编译指定代码文件并放入镜像指定位置
//filename:要编译的文件名 imgBuffer:保存到的镜像缓冲区 
//startIndex:指定起始位置 limitSize:编译后程序限定大小
int CompileFile(char *fileName, byte *imgBuffer, int startIndex, int limitSize)
{
  char *tempBuffer;   //保存部分引导程序的临时缓冲区
  //编译此部分引导程序，结果放到tempBuffer中
  int length = YC_CompileCpp(&tempBuffer, fileName, 0, 0);
  if(length <= 0 || length >= limitSize)
  {
    printf("文件:%s中存在一些错误或文件过大(超过%d字节):%d字节\n",fileName,limitSize,length);
    return 1;
  }
  printf("文件:%s 编译成功，大小为：%d字节。\n", fileName, length);
  
  //将1此部分引导程序放到镜像引导扇区缓冲区指定起始位置
  memcpy(imgBuffer + startIndex, tempBuffer, length);  
  free(tempBuffer);
  return 0;
}

int main(int argc, char **argv)
{
  char * filePath = argv[0];             //当前文件夹路径
  char fileName[MAX_PATH];               //用于缓存各个文件名

  //将可执行文件的完整路径去掉文件名，保留文件夹路径
  for( int i = strlen(filePath);filePath[i] != '\\';i--)
    filePath[i] = '\0';
  byte *imgBuffer = new byte[FDISK_SIZE];//镜像缓冲区

_start:
  //编译16位部分引导程序并放在引导扇区的前半部分，0~79字节
  if(CompileFile("pm16.c", imgBuffer, 0, 80))
    goto _restart;

  //编译32位部分引导程序并放在引导扇区的后半部分，80~509字节
  if(CompileFile("pm32.c", imgBuffer, 80, 512-80-2))
    goto _restart;

  //0000H-01FFH 为FAT引导扇区[第0扇区]  以55 AA标志结束 长度为200H(512)字节 
  imgBuffer[510] = 0x55;
  imgBuffer[511] = 0xaa;//标记软盘引导结尾
  //创建操作系统镜像pm.img
  if(YC_writefile("pm.img", imgBuffer, FDISK_SIZE) != FDISK_SIZE)
  {
    printf("写: %s 文件过程中出现错误。\r\n", fileName);
    goto _restart;
  }
  printf("\n%s 创建成功。\n",  fileName);

  //生成操作系统虚拟机配置文件pm.src
  YC_writefile("pm.src", pmSrc, strlen(pmSrc));

  //运行虚拟机
  YC_WinExec(strcat(strcpy(fileName, filePath), "bochs.exe"), "-q -f pm.src");

_restart:
  printf("\n点击回车重新编译运行！\n\n\n");
  while(getchar() != '\n');
  goto _start;
  return 0;
}

code：pm.h

//文件：pm.h
//功能：pm16.c与pm32.c的公共头文件
//运行：run.exe自动会编译pm16.c与pm32.c然后生成img并调用Bochs运行此程序
//提示：请先用yc09编译run.c文件，生成run.exe程序
//      之后修改pm16.c与pm32.c中代码，可直接运行run.exe查看效果，点击回车再次编译运行
//作者：miao
//时间：2010-1-30
//定义GDT属性

#define  DA_32         0x4000 //32位段
#define  DA_DRW        0x92   //存在的可读写数据段属性值
#define  DA_CR         0x9A   //存在的可执行可读代码段属性值

//定义LDT属性
#define  DA_LDT        0x82   //局部描述符表类型值
#define  SA_TIL         0x4    //将TI位置1，表示是LDT选择子

typedef    unsigned int   t_32;  //4字节
typedef    unsigned short t_16;  //2字节
typedef    unsigned char  t_8;   //1字节
typedef    int            t_bool;//4字节
typedef    unsigned int   t_port;//4字节

//存储段描述符/系统段描述符
struct DESCRIPTOR         //共 8 个字节
{
  t_16  limit_low;        //Limit 2字节
  t_16  base_low;         //Base  2字节
  t_8   base_mid;         //Base  1字节
  t_8   attr1;            //P(1) DPL(2) DT(1) TYPE(4)  1字节
  t_8   limit_high_attr2; //G(1) D(1) 0(1) AVL(1) LimitHigh(4) 1字节
  t_8   base_high;        //Base  1字节
};
#define Descriptor(bas,len,attr) { (len) & 0xffff, \
               (bas) & 0xffff, \
               ((bas)>>16)&0xff, \
               (attr) & 0xff, \
               (((attr)>>8) &0xf0) + (((len)>>16) & 0x0f), \
               ((bas) >> 24) & 0xff } \

code：pm16.c

//文件：pm16.c
//功能：切换到保护模式，跳转到32位代码段
//说明：我试图仅在引导扇区编写保护模式的相关实验，因此将这个程序精简了很多。
//      它只负责跳转到保护模式，其他的工作都在pm32.c下完成。
//      pm16.c只占引导扇区的前半部分0~79字节。
//      pm32.c部分会加载到内存0x7c50处。
//运行：run.exe自动会编译pm16.c与pm32.c然后生成img并调用Bochs运行此程序
//提示：请先用yc09编译run.c文件，生成run.exe程序  
//      之后修改pm16.c与pm32.c中代码，可直接运行run.exe查看效果，点击回车再次编译运行
//作者：miao
//时间：2010-1-30

#define YCBIT 16     //告诉编译器，以16位格式编译程序
#define YCORG 0x7c00 //告诉编译器，在7c00处加载程序

#include "pm.h"

//GDT界限，只负责跳转到保护模式，到时会加载新的GDT
DESCRIPTOR label_gdt[] = 
{
  //         段基址   段界限   属性
  Descriptor(0,       0,       0),
  Descriptor(0x7c50,  0xfffff, DA_CR | DA_32),  //32位代码段(pm32.c),可执行可读
};

//GDT 选择子，根据GDT界限设置偏移量值
#define SelectorCode32 8*1 //指向32位段处

#pragma pack(1)
struct GDT_PTR
{
  unsigned short size;
  void *addr;
}GDT_PTR  GdtPtr = {sizeof(label_gdt), (char*)label_gdt}; //段界限,基地址
#pragma pack()

asm void main()
{
  mov   ax, cs
  mov   ds, ax
  mov   es, ax
  //清屏
  mov   ah, 06h       //屏幕初始化或上卷
  mov   aL, 00h       //AH = 6,  AL = 0h
  mov   bx, 1110h    //蓝色底色
  mov   cx, 0         //左上角: (0, 0)
  mov   dl, 4fh       //第0列
  mov   dh, 1fh       //第0行
  int   10h           //显示中断
  
  lgdt  GdtPtr        //加载 GDTR

  cli                 //关中断
  //打开地址线A20
  in    al, 92h
  or    al, 00000010b
  out   92h, al

  //准备切换到保护模式，置cr0的PE位为1
  mov   eax, cr0
  or    eax, 1
  mov   cr0, eax
  //真正进入保护模式
  jmp   dword SelectorCode32:0x0
}

code：pm32.c

//文件：pm32.c
//功能：保护模式下32位代码段，功能为加载新的GDT，初始化LDT，跳入LDT局部任务
//说明：32位部分引导程序放在镜像引导扇区的后半部分，80~509字节中，程序大小不能超过这个限制
//运行：run.exe自动会编译pm16.c与pm32.c然后生成img并调用Bochs运行此程序
//提示：请先用yc09编译run.c文件，生成run.exe程序  
//      之后修改pm16.c与pm32.c中代码，可直接运行run.exe查看效果 ，点击回车再次编译运行
//作者：miao
//时间：2010-1-30

#define YCBIT 32  //告诉编译器，以32位格式编译程序
#define YCORG 0x0 //此指会对在编译时对变量函数等产生地址基址偏移量，简单起便，设置为0
#include "pm.h"
#define ProtecAddr 0x7c50 //进入保护模式后的程序基址

//LDT界限
DESCRIPTOR label_ldt[] = 
{
  //         段基址      段界限   属性
  Descriptor(ProtecAddr, 0xfffff, DA_CR | DA_32),  //32位代码段(pm32.c),可执行可读
};
//LDT 选择子，根据pm32.c中的LDT界限设置偏移量值
#define SelectorLDTCodeA 8*0+SA_TIL //指向32位段局部任务处

//GDT界限，注意，这个与pm16.c中的GDT不同，从pm16.c跳转过来后会立即载入这个新的GDT
DESCRIPTOR label_gdt[] = 
{
  //         段基址      段界限   属性
  Descriptor(0,                0, 0),
  Descriptor(ProtecAddr, 0xfffff, DA_CR | DA_32),  //32位代码段(pm32.c),可执行可读
  Descriptor(0xb8000,     0xffff, DA_DRW),         //显存地址段,可读可写
  Descriptor(ProtecAddr, 0xfffff, DA_DRW | DA_32), //令32位代码段(pm32.c)的变量可以读写
  Descriptor(0,          0xfffff, DA_LDT),//局部描述符，段基址和32位代码段相同，调用时需要加上偏移量
};
//GDT 选择子，根据pm32.c中的GDT界限设置偏移量值
#define SelectorCode32 8*1 //指向32位段处代码段,可执行可读
#define SelectorVideo  8*2 //指向显存首地址
#define SelectorData32 8*3 //指向32位段处，这样，在程序中的变量就可以读写了
#define SelectorLDT    8*4 //指向LDT,通过这个跳转到局部任务

#pragma pack(1)
struct GDT_PTR
{
  t_16 size;
  void *addr;
}GDT_PTR  GdtPtr = {sizeof(label_gdt), (char*)&label_gdt + ProtecAddr}; //段界限,基地址
#pragma pack()

char Msg1[] = "This is protect model.";
char Msg2[] = "This is local model.";

asm void LDTCode();//局部代码段, 由32 位代码段跳入
asm void DispStr();//显示一个字符串，需要先设置好esi指向字符串地址，edi指向字符串的起始位置

//32 位代码段. 由实模式跳入
asm void main()
{  
  lgdt  cs:GdtPtr            //加载新的GDTR
  
  mov   eax, SelectorVideo
  mov   gs, ax              //视频段选择子(目的)
  mov   eax, SelectorData32 //令32位代码段的变量（printPlace）可以读写
  mov   ds, ax
  
  //在GDT的上设置好LDT的基地址，然后加载局部描述符（LDT）
  xor   eax, eax
  mov   eax, &label_ldt + ProtecAddr
  mov   word label_gdt+8*4+2, ax
  shr   eax, 16
  mov   byte label_gdt+8*4+4, al
  mov   byte label_gdt+8*4+7, ah
  
  mov   ax, SelectorLDT
  lldt  ax
  
   //下面显示一个字符串(显示已经到达保护模式信息)
  mov   esi, &Msg1  //源数据偏移
  mov   edi, ((80 * 0 + 0) * 2) //目的数据偏移。屏幕第0行, 第0列。
  call  DispStr
  jmp   SelectorLDTCodeA:&LDTCode //跳转到局部任务
}
//局部代码段, 由32 位代码段跳入
asm void LDTCode()
{
  //下面显示一个字符串(显示已经到达保护模式信息)
  mov   esi, &Msg2  //源数据偏移
  mov   edi, ((80 * 1 + 0) * 2) //目的数据偏移。屏幕第1行, 第0列。
  call  DispStr
_end:
 jmp   _end
}
//显示一个字符串，需要先设置好esi指向字符串地址，edi指向字符串的起始位置
asm void DispStr()
{
  mov   ah, 14h     //蓝底红字(ah = 14h)
//循环逐个将字符串输出
_DispStr:
  mov   al, ds:[esi]//因为可读，才能用cs指向当前段的Msg1字符串
  inc   esi
  cmp   al, '\0'    //判断是否字符串结束
  jz    _stop
  mov   gs:[edi], ax
  add   edi, 2
  jmp   _DispStr
_stop:             //显示完毕
  ret
}

水平有限，多多指教