操作系统课程设计

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HUST-CSE-操作系统课程设计

OS 课设

课设相关资料

初始环境搭建

  • Linux环境
  • Bochs虚拟机
  • 一系列工具集
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sudo apt-get install build-essential nasm

其中bochs和vgabios可以进行一键式安装，使用以下命令

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sudo apt-get install vgabios bochs bochs-x bximage

也可以直接在bochs官网上下载。此处建议在官网上下载。官网上下载过后 bochs和vgabios都在解压后的安装包中。bios都在bochs目录下的bios目录中。

Bochs虚拟机使用

首先创建a.img映像

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bximage

然后输入1 回车 fd然后一系列回车，最后得到一个磁盘拷贝的img文件映像
nasm编译后的文件为if处的值，将我们编译的启动程序拷贝到img文件映像中，这里需要加上conv=notrunc，否则会因为boot.bin的大小较小而产生截断。

编写后的文件

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dd if=boot.bin of=a.img bs=512 count=1 conv=notrunc

在编写bochsrc.txt的配置文件的示例
其中romimage和vgaromimage的路径需要修改为实际路径。
floppya修改成实际大小和实际映像。

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# Configuration file for Bochs
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# how much memory the emulated machine will have
megs: 32

# filename of ROM images
# romimage: file=/usr/share/bochs/BIOS-bochs-latest
# vgaromimage: file=/usr/share/vgabios/vgabios.bin

romimage: file=/home/temp/Desktop/OS/Bochs-REL_2_8_FINAL/bochs/bios/BIOS-bochs-latest
vgaromimage: file=/home/temp/Desktop/OS/Bochs-REL_2_8_FINAL/bochs/bios/VGABIOS-lgpl-latest

# 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/share/bochs/keymaps/x11-pc-us.map

PMTest1

  1. 下载 FreeDOS 镜像

    • 到 Bochs 官方网站 下载 FreeDOS 镜像。
    • 解压后，将其中的 a.img 复制到工作目录中，并改名为 freedos.img。

  2. 生成软盘镜像

    • 使用 bximage 工具生成一个软盘镜像，命名为 pm.img：
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      bximage -fd -q -size=1.44 pm.img

  3. 修改 Bochs 配置文件

    • 修改 bochsrc 文件，确保包含以下三行：
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      floppya: 1_44=freedos.img, status=inserted
      floppyb: 1_44=pm.img, status=inserted
      boot: a

  4. 启动 Bochs 并格式化 B: 盘

    • 启动 Bochs，等待 FreeDOS 启动完毕。
    • 在 FreeDOS 中格式化 B: 盘：
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      format B:

  5. 修改代码并重新编译

    • 将代码 pmtest1.asm 的第 8 行中的 07c00h 改为 0100h, 从而将代码编译成com文件, 便于debug。
    • 重新编译代码：
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      nasm pmtest1.asm -o pmtest1.com

  6. 将程序复制到虚拟软盘

    • 挂载 pm.img 到 /mnt/floppy：
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      sudo mkdir -p /mnt/floppy
      sudo mount -o loop pm.img /mnt/floppy
      sudo cp pmtest1.com /mnt/floppy/
      sudo umount /mnt/floppy

  7. 在 FreeDOS 中运行程序

    • 在 FreeDOS 中执行以下命令：
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      B:\pmtest1.com
    • 如果一切正常，屏幕上会显示一个红色的字母“P”如图
      alt text

MyProject

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#/bin/bash

if [ ! -d /mnt/floppy ]; then 
    sudo mkdir /mnt/floppy; 
fi
sudo mount -o loop pmtest.img /mnt/floppy
sudo cp $1 /mnt/floppy/
sudo umount /mnt/floppy

在实现优先级调度的时候 如果想要使用C语言混合编程 那么需要有一个boot.asm然后将我们的展示代码写道Loader中去。

段选择子结构

段选择子结构

调试技巧

Bochs调试命令

命令 功能
b 0x7c00 在引导扇区设置断点
c 继续执行
x /64bx 0x7c00 查看内存数据
info gdt 查看GDT表内容

Magic Breakpoint

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xchg bx, bx  ; Bochs特殊断点

常见问题

Q1: 映像文件挂载失败

现象：

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mount: /mnt/floppy: wrong fs type...

解决方案：

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sudo apt-get install mtools
mcopy -i pm.img pmtest1.com ::

Q2: Bochs启动黑屏

检查点：

  1. BIOS路径是否正确
  2. 映像文件是否已正确写入
  3. GDT设置是否完整

Q3: 保护模式切换失败

调试步骤：

  1. 检查A20是否开启
  2. 验证GDT描述符是否正确
  3. 确认CR0.PE位设置
knowledge

[bits 16］是告诉编译器，下面的代码帮我编译成 16 位的机器码。
[bits 32］是告诉编译器，下面的代码帮我编译成 32 位的机器码。

进入保护模式需要三个步骤。
(1) 打开 A20 。(2) 加载 gdt 。(3) 将 cr0 的 pe 位置 1 。

在保护模式下，要访问 4gb 的内存空间，再采取实模式下的方法是远远不够的，所以段寄存器中存储的数据变成了选择子，其格式如下图所示，其中索引值即 gdt 中索引值，TI 用于指示是去 GDT 还是 LDT 中寻找段基址，RPL 是特权级
Selector_Structure

参考资料