用Bochs学习Minix-建立试验环境

  《操作系统设计与实现（第二版）》是一本极好的学习操作系统的教材，由于这本书是以 Minix 操作系统为例进行讲解，所以我们需要一个可以运行 Minix 的试验环境，你可以将它直接安装在 PC 的一个分区中，但我在这里推荐使用 Bochs 。

Bochs是一款用来模拟PC的开源软件，可以从http://bochs.sourceforge.net获得，目前最新的版本是2.3.5。Bochs与其他x86虚拟机软件的不同之处是解释执行指令，所以它可以提供不错的调试功能，这为我们学习操作系统这样的底层软件提供了很大的方便。

首先下载Bochs的Windows版安装程序，我将它安装到了D:/Minix/Bochs-2.3.5。Bochs官网上还有一个安装配置好了的Minix硬盘镜像下载，文件名为minix204.zip。下载后将其解压到Bochs的安装目录，然后修改minix204目录下的run.bat为如下的形式：

cd "D:/Minix/Bochs-2.3.5/minix204"

../bochs -q -f minix.bxrc

不过当我点击运行这个批处理文件之后，只弹出了个命令行窗口显示出一堆错误信息，原来这个Minix镜像自带的配置文件太老了，与新版的Bochs有些不兼容，所以必须先修改配置脚本。在安装目录下的doc目录下有详细的说明文档，对照文档，需要对配置脚本作如下的修改：

“romimage: file=$BXSHARE/BIOS-bochs-latest, address=0xf0000”改为“romimage: file=$BXSHARE/BIOS-bochs-legacy, address=0xf0000”

“vgaromimage: $BXSHARE/VGABIOS-elpin-2.40”改为“vgaromimage: file=$BXSHARE/VGABIOS-elpin-2.40”

“ips: 1000000”改为“cpu: count=1, ips=1000000”

完成如上的修改后，再次运行就可以顺利进入Minix了。在虚拟系统内的/usr/src目录下存放的就是Minix的源代码，可以利用里面自带的编译器来编译操作系统的代码，这样Minix的编译调试环境就形成了。

 

现在说一下用Bochs的调试过程。我们可以先建立一个rundbg.bat，然后把把run.bat中的内容复制过来，并且将“../bochs -q -f minix.bxrc”改成“../bochsdbg -q -f minix.bxrc”。当用rundbg.bat启动后，可以看到弹出的命令行窗口的最后中会显示如下内容：

(0) [0xfffffff0] f000:fff0 (unk. ctxt): jmp f000:e05b             ; ea5be000f0

<bochs:1>

第一行说明此时CPU指令指针停留在了0xffff0处（实地址模式），这是BIOS-ROM的地址，机器将从这里开始运行。

第二行是调试命令输入行，Bochs的调试命令与GDB非常相似，可以使用break设置断点，使用s命令单步运行，使用p打印变量值。我们可以输入help命令，列出所以的调试命令，如果想获得具体命令的使用方式，只需输入“help 命令名”即可。由于BIOS会将启动设备的引导代码复制到0x7c00处，所以先设置断点：

<bochs:1>vb 0x0000:0x7c00

接下来运行到断点处：

<bochs:2>c

Bochs运行到0x7c00后停了下来。这时可以看到虚拟机窗口会显示显卡和硬盘的一些信息，这是BIOS运行自检后的输出。在这之后就开始运行Minix的引导代码了，这些代码位于src/boot目录下。