Lab 1: Booting a PC
Part 1: PC Bootstrap
第一个练习的目的是让你能够更加熟悉x86汇编语言，以及PC启动的整个过程，而且也会首次学习使用QEMU软件来仿真xv6操作系统，并且配合GDB对操作系统的运行进行调试。在lab的这个部分，你将不用编写任何的代码。
开始学习x86汇编语言
由于x86汇编语言在我们这节实验中扮演了非常重要的角色，大二的时候我曾经学过一些最最基本的汇编语言，看懂一些命令还是没问题的。MIT官方为我们提供了一个关于汇编语言的参考资料，里面基本介绍了汇编语言的方方面面，你可以把这本书作为一个工具书，或者直接上网查。
如果没有任何汇编基础，建议还是看一看书，推荐王爽的《汇编语言》，把一些基础的指令看懂。汇编语言只在Lab1用到的比较多，后面是Lab大多还是用C语言来写的，所以也不必过分担心。
Exercise 1：
练习1并没有什么实质性内容，就是MIT建议我们要对汇编语言有个大致的了解，这样才能让后面的学习更加方便一点。
仿真X86计算机
这门课采用软件模拟的方式来调试整个操作系统，也就是说让xv6操作系统运行在一个用软件仿真出来的x86计算机上。这个仿真软件就是QEMU，这个仿真器有一个非常好的优点，就是它能和调试器GDB共同配合使用，这样的话我们就可以一条指令一条指令的调试运行在QEMU里面的xv6操作系统了。关于如何编译安装QEMU的过程，在我的上一篇博文中已经写过了，不会的可以去了解一下。
利用QEMU来运行xv6操作系统
安装好QEMU之后，我们就可以用它来运行我们的操作系统啦~
开始工作之前，要先把代码克隆到本地。同样，官方提供的仓库地址没办法使用，我在Github上找到了Mirror并且fork到我的仓库中了。 地址：https://github.com/chenat9/at-jos.git
创建一个你要存放代码的目录
mkdir ~/6.828
克隆仓库到本地
git clone https://github.com/chenat9/at-jos.git
cd at-jos.git
然后我们就要先编译这个操作系统源码，来生成能够运行在Qemu上的操作系统映像文件，我们只需要在lab目录下输入命令
make
这样计算机会为我们自动编译整个xv6操作系统，如果你的屏幕上显示下列信息，代表你已经编译成功啦
但是我的计算机显示了错误，如图 
出现这两个错误的原因是我的计算机是64位系统，所以要安装下面的依赖库：
sudo apt-get install gcc-multilib
如果你没有更改成国内速度比较快的源，这个过程会比较慢，更改方法，同样参见我的Tools博文。
安装完依赖库，重新编译，成功通过。
可以看到在某个文件夹下生成了kernel.img文件，这个就是我们的操作系统的镜像文件。
最后启动操作系统。依然在此文件夹下运行
make qemu
稍等几秒可以看到以下界面，证明你已经成功了！！！
到目前为止，你已经完成了在ubuntu上仿真x86计算机，并且运行JOS操作系统内核了。
PC机的物理地址空间
此部分我的文章中就不涉及理论知识的部分了，因为我掌握的也不是太好，大家可以去看官方文档，或者Google一些中文翻译来看。我直接进入下一部分。
The ROM BIOS
在这一部分，我将使用QEMU的debug功能去分析PC机的启动过程。
打开两个终端窗口，其中一个输入 make qemu-gdb （或者 make qemu-nox-gdb）。这个命令将会启动QEMU 
但是在处理器开始执行第一条指令，并且等待GDB的连接前，QEMU是处于停止状态的。在第二个终端窗口中，在同一目录下运行make 或者 make gdb ，可以看到如下界面： 
来分析一下图中的指令
[f000:fff0] 0xffff0: ljmp $0xf000,$0xe05b
这是在GDB中第一条被执行的汇编指令，由此你可以推断出：
-
PC机在地址 0x000ffff0 处开始执行, 这是ROM BIOS所保留的64KB空间中最高处。
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PC机开始启动时， 两个寄存器的值为 CS = 0xf000 IP = 0xfff0.
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第一条被执行的命令是一条跳转指令， 跳转到了如下地址 CS = 0xf000 and IP = 0xe05b.
那么为什么QEMU是这么启动的呢？
这要从CPU的设计说起，BIOS被固定在PC机 0x000f0000-0x000fffff 地址范围内，这个设计确保了机器启动时，硬件可以去固定的地址空间去得到指令。处理器重置，进入实模式并且设置 CS寄存器为 0xf000 ，IP寄存器为 0xfff0。
接下来再讲就涉及到地址转换的部分了，我还没有系统的了解透彻， 所以先不涉及了。
Exercise 2：
使用GDB的'si'命令（单步调试命令 Step Instruction），去追踪ROM BIOS几条指令，并且试图去猜测，它是在做什么。但是不需要把每个细节都弄清楚。
我在Terminal中输入si，可以看到窗口中依次打印出汇编指令。
关于这些汇编指令的分析，说实话，我也不会，我在网上搜的资料，对照着理解。
我的学习记录，也是参照着MIT官方文档，和这个博客的文章逐步进行的。在此感谢博客主人，如有侵权，联系我删除。
Excercise 2 Answer ： http://www.cnblogs.com/fatsheep9146/p/5078179.html
本人也是在学习过程中记录下来的学习笔记，
如有错误和遗漏，请发邮件：[email protected] 批评指正。