映射ＲＯＭ－ＢＩＯＳ地址

映射ＲＯＭ－ＢＩＯＳ地址

摘要：本文介绍了一种针对ｉ３８６以上ＩＢＭ个人计算机动态改写ＲＯＭ－ＢＩＯＳ
的方法，对于编写密钥仿真程序或调试ＢＩＯＳ程序有较高的实用价值。
关键词：ＲＯＭ－ＢＩＯＳ，线性地址，逻辑地址，页目录，页表

一、问题的提出
ＲＯＭ－ＢＩＯＳ是ＩＢＭ系列兼容机的基本输入输出系统程序，其中含有磁盘、
键盘、通讯等基础功能的常规例程。在有些情况下，如调试修改过的ＢＩＯＳ程序，或
需要通过ＢＩＯＳ截获某个中断调用，就希望能够方便地改写ＢＩＯＳ的内容。然而，
ＢＩＯＳ是写在ＲＯＭ当中的，不易修改。那么，是否有其它变通的办法呢？

二、８０３８６的分页内存管理
为了达到上述目的，可以考虑８０３８６及更高性能的处理器所采用的保护方式。
其中的分页内存管理机制提供了线性地址到逻辑地址的对应关系。大家可能都有在
ＷＩＮＤＯＷＳ下同时运行多个ＤＯＳ进程的经验。显然，ＷＩＮＤＯＷＳ通过分页内
存管理为多个ＤＯＳ进程提供了０－１Ｍ的逻辑地址空间，同时启动了多个Ｖ８６模式
任务。所幸的是，当我们启动计算机时，只要加载了ＥＭＭ３８６．ＥＸＥ这一内存管
理驱动程序，我们就已经处在了分页内存管理的环境之中。
为了进行更深入的讨论，有必要先介绍一下８０３８６分页内存管理的具体过程。
８０３８６的分页部件包含两级分页管理，如图所示。页目录及页表每项均由４个字节
构成，而每一页目录及页表都为４Ｋ字节，因此，每级页表含１０２４项。每页内存块
大小也是４Ｋ，一个页目录可以映射１０２４个页表，从而映射全部４Ｇ字节的线性地
址。
当进入ＥＭＭ３８６．ＥＸＥ后，当前页目录的第一项所指的页表就是０－１Ｍ逻
辑地址空间对应的页表。该表的第一项是逻辑地址０：０－０：ＦＦＦ，第二项是逻辑
地址１００：０－１００：ＦＦＦ．．．最后一项是ＦＦ００：０－ＦＦ００：ＦＦＦ
分别对应的线性地址页号。

三、编程实现
要得到当前页目录，可以将控制寄存器ＣＲ３去掉低１２位的内容，即为当前页目
录所在的页。不过，这一线性地址在０－１Ｍ的逻辑地址中是不可见的。如果不想使用
保护模式下编程，可以考虑ＢＩＯＳ提供的线性地址的数据拷贝服务。中断号１５Ｈ，
功能号８７Ｈ。
调用参数：
入口 ＡＨ＝８７Ｈ
ＣＸ＝拷贝字数（ＷＯＲＤ）
ＥＳ：ＳＩ＝拷贝过程中使用的全局描述表（ＧＤＴ）
ＤＢ １６ ＤＵＰ（０）
ＤＷ 源块字节数
ＤＢ ３ ＤＵＰ（？）；源块线性地址
ＤＢ ９３Ｈ
ＤＷ ０
ＤＷ 目的块字节数
ＤＢ ３ ＤＵＰ（？）；目的块线性地址
ＤＢ ９３Ｈ
ＤＢ １８ ＤＵＰ（０）
出口 Ｃ＝１出错
ＡＨ＝０成功，＝１奇偶校验错，＝２被中断，＝３ Ａ２０失效
下面提供一个实例，它修改页表，将最后一项（ＦＦ００：０－ＦＦ００：ＦＦＦ）
重新映射到程序的ＲＡＭ地址空间，并将ＦＦ００：ＦＦＢ处的内容改写为‘９９’的
ＡＳＣＩＩ码（在笔者所用的计算机上，该地址处为‘９６’的ＡＳＣＩＩ码）然后驻
留内存。此处为ＢＩＯＳ时间的年号，此时再用ＭＳＤ查看，会显示ＢＩＯＳ生产时间
为９９年。若想继续修改ＢＩＯＳ内容，只需修改其映射的ＲＡＭ地址空间。

四、结语
利用本文提供的方法，可以生成功能很强的密钥仿真程序，在ＲＯＭ－ＢＩＯＳ区
域截取来自加密软件的读磁盘调用，从而可以获得密钥或仿真密钥。对磁盘加密软件提
出了严重的挑战。另外，利用这一方法来动态改写及调试ＢＩＯＳ程序也不失为一种简
单有效的方法。

├─────┤
├─────┤ │ │
│ ├──→├─────┤
├─────┤ │ 用户页面 │
├─────┤ │ 页表 │ └─────┘
┌───┐ │ 页目录 ├──→└─────┘
│ＣＲ３├──→└─────┘
└───┘

附图：８０３８６两级分页图

2) 页式管理的地址映射

首先要说明的是页式管理完全可以在没有段式管理的基础上实现，但是为了实现保护模式和以前的内存管理模式相兼容，才不得不在段式管理的基础上实现页式管理。
这样由段式管理而映射出的线性地址（没有页式管理前即为“物理地址”）就和以前由段式管理映射出的物理地址含义不同了。线性地址的具体含义如下：
typeded struct
{
unsigned int dir:10; // 表示页面表目录的下标，该目录指向一个页面表
unsigned int page: 10; // 表示页面表的下表，该表项指向一个物理页面
unsigned int offset:12; // 在4K字节物理页面内的偏移量
}线性地址

下面详细说明页式管理的内存映射过程：
a) 在CR3寄存器中取得页面目录的基地址。
b) 以线性地址中的dir项为下标，在目录中取得相应页面表的基地址
c) 以线性地址中的page项为下标，在所得的页面表中取得相应的页面描述项。
d) 将页面描述项中给出的页面基地址与线性地址中的offset项相加得到物理地址