调试环境搭建

操作系统相关的代码，始终还是代码，即肯定需要相应的调试工具。

Bochs是一种十分轻便的使用c++编写的开源IA-32(x86)电脑模拟器，可以运行在最受欢迎的平台上。能仿真英特尔x86 CPU、常见的I/O设备、和定制的BIOS，支持断点调试，调试方法和GDB非常相似。

现在官网下载Bochs的源码：

 

然后将其拷贝到ubuntu下：解压缩：tar -zxvf  bochs-2.4.5.tar.gz 

然后执行：

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

此时可能会报错 ：

ERROR: X windows gui was selected, but X windows libraries were not found.

解决办法：

sudo apt install xorg-dev
但是此时可能又会出现这样的情况：

0% [Connecting to archive.ubuntu.com (2001:67c:1360:8001::21)] 

解决办法：

先执行：sudo nano /etc/gai.conf

然后找到这行命令：#precedence ::ffff:0:0/96 100  把“#“去掉，保存退出即可。

再次执行 sudo apt install xorg-dev即可安装成功。

然后，再运行：./configure --enable-debugger --enable-disasm

又可能出现：

Package gtk+-2.0 was not found in the pkg-config search path.Perhaps you should add the directory containing `gtk+-2.0.pc'to the PKG_CONFIG_PATH environment variableNo package 'gtk+-2.0' foundERROR: pkg-config was not found, or unable to access the gtk+-2.0 package.Install pkg-config and the gtk+ development package,or disable the gui debugger, or the wxWidgets display library (whichever is being used).

解决办法：

 

sudo apt install libgtk2.0-dev
之后，再次执行./configure --enable-debugger --enable-disasm，紧接着执行make，又可能出现：

解决办法：

在Makefile的92行增加链接库 pthread：

然后，再make，最后sudo make install即可安装完成。

 安装成功之后，执行bochs，选择选项6，得到：

 

 

 现在即完成了第一阶段的任务，虽然此时的bochs有发出不能打开硬件设备的错误信息。

主引导程序肯定是使用汇编编写的，同时微软的.asm后缀汇编，无法使用gcc编译（特意查了一下，使用gcc编译.asm文件，似乎很棘手）：

所以我们安装了nasm这个工具，NASM全称The Netwide Assembler，是一款基于80x86和x86-64平台的汇编语言编译程序。apt install nasm 安装即可：

 

然后我们准备一份汇编代码，boot.asm，使用nasm将其编译成bin文件：nasm boot.asm -o boot.bin（ 之所以这样，还是因为参考资料使用.asm后缀的汇编，但是什么编译器并不是重点，这段boot.asm的X86汇编也不是重点，目前我主要是使用ARM 汇编，但是这个教程是X86的，也不排除之后在公司是开发X86，但是汇编只用作简单了解即可，重点是先搭建好环境并调试程序，让我们对引导操作系统有个全局认识）。

在使用bximage（一个制作软盘的工具）生成a.img软盘文件：

最后，我们需要将编译好的二进制文件导入在软盘中，使用dd命令，将boot.bin文件导入软盘a.img中：

dd：用指定大小的块拷贝一个文件，并在拷贝的同时进行指定的转换,参考链接（点击）

dd if=boot.bin of=a.img bs=512 count=1 conv=notrunc   其中if表示输入文件名， of表示输出文件名， bs=bytes：同时设置读入/输出的块大小为bytes个字节， count=blocks：仅拷贝blocks个块，块大小等于bs的字节数,conv=conversion：用指定的参数转换文件,notrunc：不截短输出文件。

 

 boot.asm:

org 0x7c00

start:
    mov ax, cs
    mov ss, ax
    mov ds, ax
    mov es, ax
    
    mov si, msg
    
print:
    mov al, [si]
    add si, 1
    cmp al, 0x00
    je last
    mov ah, 0x0e
    mov bx, 0x0f
    int 0x10
    jmp print
    
last:
    hlt
    jmp last
    
msg:
    db 0x0a, 0x0a
    db "Hello, YGOS!"
    db 0x0a, 0x0a
    times 510-($-$$) db 0x00
    db 0x55, 0xaa

现在，我们还需要配置Bochs的启动项：

 

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

# Configuration file for Bochs

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



# how much memory the emulated machine will have

megs: 32



# filename of ROM images

romimage: file=/usr/local/share/bochs/BIOS-bochs-latest

vgaromimage: file=/usr/share/vgabios/vgabios.bin



# what disk images will be used

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



# choose the boot disk.

boot: floppy



# where do we send log messages?

# log: bochsout.txt



# disable the mouse

mouse: enabled=0



# enable key mapping, using US layout as default.

keyboard_mapping: enabled=1, map=/usr/local/share/bochs/keymaps/x11-pc-us.map

上面的红色部分是需要填写的路径。同时，我们又需要apt install vgabios这个显卡工具，需要注意的是，这个步骤完成之后，才有

vgaromimage: file=/usr/share/vgabios/vgabios.bin 这条指令的路径。

 安装之后，我们可以使用which bochs ，whereis vgabiso找到主路径，然后根据上面的标红路径完成bochs的启动文件配置。

在终端输入bochs之后，系统会自动在当前目录下寻找 .bochsrc或bochsrc或bochsrc.txt文件，如果找到有三者之一并语法和逻辑正确，则根据启动文件正常执行bochs。本文使用bochsrc作为其启动文件。bochs也可以显示使用bochs -f bochsrc_file（启动文件名）的方式，这和make寻找makefile的规则一致。

 配置好bochs的启动问价那之后，输入bochs之后，调试界面不再出错，并且停止在程序最开始的地方：

此时，和GDB操作一样，我们输入continue或者c，得到：

可以看到，我们的汇编程序，即引导程序，在X86模拟器上的开机画面，打印出了Hello，YGOS！这样，我们就成功安装好了调试环境，并且，还成功将一个简单的引导程序使用bochs模拟器正确运行了起来尽管目前主引导程序并不完善。

前面也有说到，bochs和GDB很相似，支持断点调试且很多命令包括简写都一致：