bochs下启动自己的MBR
Bochs
Bochs是一个x86硬件平台的开源模拟器。你可以当它是一台虚拟的x86的计算机。
本文环境：
* OS: Ubuntu 20.04.4 LTS * Bochs： 2.6.9
安装Bochs
这个网上教程很多了，先去下载，然后configure： 1
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8./configure \
--prefix=/your_path/bochs \
--enable-debugger\
--enable-disasm \
--enable-iodebug \
--enable-x86-debugger \
--with-x \
--with-x111
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5sudo apt-get install libx11-dev ................. for X11/Xlib.h
sudo apt-get install mesa-common-dev........ for GL/glx.h
sudo apt-get install libglu1-mesa-dev ..... for GL/glu.h
sudo apt-get install libxrandr-dev ........... for X11/extensions/Xrandr.h
sudo apt-get install libxi-dev ................... for X11/extensions/XInput.h1
2make
sudo make install
配置
当我们在终端输入bochs后， Bochs会自己在当前目录顺序寻找以下文件作为默认配置文件： .bochsrc
bochsrc
bochsrc.txt
bochsrc.bxrc(仅对Windows有效)
我们可以自己创建一个名为.bochsrc的文件，来指定Bochs配置我们想要的虚拟机。
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32[~/bochs_fun]$ cat bochsrc
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# Bochs的配置文件
# Configuration file for Bochs
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# how much memory the emulated machine will have
megs: 32
# filenameof ROM images
romimage:file=/usr/local/share/bochs/BIOS-bochs-latest
vgaromimage:file=/usr/local/share/bochs/VGABIOS-lgpl-latest
# which disk image will be used 这个是启动软盘
floppya:1_44=a.img, status=inserted
# choose the boot disk 确定启动方式
#boot: floppy
boot: disk
# where do we send log messages?
log: bochsout.txt
# disable the mouse
mouse: enabled=0
# enable key mapping ,using US layout as default
keyboard:keymap=/usr/local/share/bochs/keymaps/x11-pc-us.map
# 硬盘设置
ata0: enabled=1, ioaddr1=0x1f0, ioaddr2=0x3f0, irq=14
测试开机
按c继续运行，弹出新的窗口。
MBR
MBR：Master Boot Record，主分区引导记录，它是整个硬盘最开始的扇区，即0柱面0磁头1扇区（CHS表示方法，如果是LBA的话，那就是0扇区）。
扇区是什么？那就涉及到硬盘基本知识了，对于机械硬盘，有以下概念： * 盘片（platter） * 磁头（head） * 磁道（track） * 扇区（sector） * 柱面（cylinder）
盘片 片面 和 磁头（Head）
硬盘中一般会有多个盘片组成，每个盘片包含两个面，每个盘面都对应地有一个读/写磁头。受到硬盘整体体积和生产成本的限制，盘片数量都受到限制，一般都在5片以内。盘片的编号自下向上从0开始，如最下边的盘片有0面和1面，再上一个盘片就编号为2面和3面。
扇区（Sector）和 磁道（Track）
下图显示的是一个盘面，盘面中一圈圈灰色同心圆为一条条磁道，从圆心向外画直线，可以将磁道划分为若干个弧段，每个磁道上一个弧段被称之为一个扇区（图践绿色部分）。扇区是磁盘的最小组成单元，通常是512字节。（由于不断提高磁盘的大小，部分厂商设定每个扇区的大小是4096字节）
磁头（Head）和 柱面（Cylinder） 硬盘通常由重叠的一组盘片构成，每个盘面都被划分为数目相等的磁道，并从外缘的“0”开始编号，具有相同编号的磁道形成一个圆柱，称之为磁盘的柱面。磁盘的柱面数与一个盘面上的磁道数是相等的。由于每个盘面都有自己的磁头，因此，盘面数等于总的磁头数。 如下图
图3
所谓CHS即柱面（cylinder），磁头（header），扇区（sector），通过这三个变量描述磁盘地址（先定位柱面，然后选定磁头，然后确定扇区），需要明白的是，这里表示的已不是物理地址而是逻辑地址了。这种方法也称作是LARGE寻址方式。该方法下：
硬盘容量=磁头数×柱面数×扇区数×扇区大小（一般为512byte）。
后来，人们通过为每个扇区分配逻辑地址，以扇区为单位进行寻址，也就有了LBA寻址方式。但是为了保持与CHS模式的兼容，通过逻辑变换算法，可以转换为磁头/柱面/扇区三种参数来表示，和 LARGE寻址模式一样，这里的地址也是逻辑地址了。（固态硬盘的存储原理虽然与机械硬盘不同，采用的是flash存储，但仍然使用LBA进行管理，此处不再详述。）
好了，再回来说MBR，MBR(Master Boot Record)是传统的分区机制，应用于绝大多数使用BIOS引导的PC设备（苹果使用EFI的方式），很多Server服务器即支持BIOS也支持EFI的引导方式。它的结构如下：
MBR结构：占用硬盘最开头的512字节
前446字节为：引导代码（Bootstrap Code Area）（引导不同的操作系统；不同操作系统，引导代码是不一样的） 接下来的为4个16字节：分别对应4个主分区表信息(Primary Partition Table) * 最后2个字节：为启动标示（Boot Signature），永远都是55和AA；55和ＡＡ是个永久性的标示，代表这个硬盘是可启动的。
主引导代码
BIOS在完成一些简单的检测工作或初始化工作后，会把处理器使用权交出去，下一棒就是MBR程序。BIOS会把MBR加载到0x7c00的位置，然后执行里头代码（jmp 0:0x7c00）。
mbr.S文件： 1
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59;主引导程序
;------------------------------------------------------------
SECTION MBR vstart=0x7c00
mov ax,cs
mov ds,ax
mov es,ax
mov ss,ax
mov fs,ax
mov sp,0x7c00
; 清屏 利用0x06号功能，上卷全部行，则可清屏。
; -----------------------------------------------------------
;INT 0x10 功能号:0x06 功能描述:上卷窗口
;------------------------------------------------------
;输入：
;AH 功能号= 0x06
;AL = 上卷的行数(如果为0,表示全部)
;BH = 上卷行属性
;(CL,CH) = 窗口左上角的(X,Y)位置
;(DL,DH) = 窗口右下角的(X,Y)位置
;无返回值：
mov ax, 0x600
mov bx, 0x700
mov cx, 0 ; 左上角: (0, 0)
mov dx, 0x184f ; 右下角: (80,25),
; VGA文本模式中,一行只能容纳80个字符,共25行。
; 下标从0开始,所以0x18=24,0x4f=79
int 0x10 ; int 0x10
;;;;;;;;; 下面这三行代码是获取光标位置 ;;;;;;;;;
;.get_cursor获取当前光标位置,在光标位置处打印字符.
mov ah, 3 ; 输入: 3号子功能是获取光标位置,需要存入ah寄存器
mov bh, 0 ; bh寄存器存储的是待获取光标的页号
int 0x10 ; 输出: ch=光标开始行,cl=光标结束行
; dh=光标所在行号,dl=光标所在列号
;;;;;;;;; 获取光标位置结束 ;;;;;;;;;;;;;;;;
;;;;;;;;; 打印字符串 ;;;;;;;;;;;
;还是用10h中断,不过这次是调用13号子功能打印字符串
mov ax, message
mov bp, ax ; es:bp 为串首地址, es此时同cs一致，
; 开头时已经为sreg初始化
; 光标位置要用到dx寄存器中内容,cx中的光标位置可忽略
mov cx, 0xb ; cx 为串长度,不包括结束符0的字符个数
mov ax, 0x1301 ; 子功能号13是显示字符及属性,要存入ah寄存器,
; al设置写字符方式 ah=01: 显示字符串,光标跟随移动
mov bx, 0x2 ; bh存储要显示的页号,此处是第0页,
; bl中是字符属性, 属性黑底绿字(bl = 02h)
int 0x10 ; 执行BIOS 0x10 号中断
;;;;;;;;; 打字字符串结束 ;;;;;;;;;;;;;;;
jmp $ ; 使程序悬停在此
message db "love rabbit"
times 510-($-$$) db 0
db 0x55,0xaanasm -o mbr.bin mbr.S，可以查看mbr.bin文件大小，正好512个字节。
然后利用dd命令把bin文件写进磁盘的0柱面0磁头1扇区： 1
dd if=/your_path/bochs_fun/mbr.bin of=/your_path/bochs_fun/hd60M.img bs=512 count=1 conv=notrunc
增加磁盘读写
mbr.S 1
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126;主引导程序
;------------------------------------------------------------
%include "boot.inc"
SECTION MBR vstart=0x7c00
mov ax,cs
mov ds,ax
mov es,ax
mov ss,ax
mov fs,ax
mov sp,0x7c00
mov ax,0xb800
mov gs,ax
; 清屏
;利用0x06号功能，上卷全部行，则可清屏。
; -----------------------------------------------------------
;INT 0x10 功能号:0x06 功能描述:上卷窗口
;------------------------------------------------------
;输入：
;AH 功能号= 0x06
;AL = 上卷的行数(如果为0,表示全部)
;BH = 上卷行属性
;(CL,CH) = 窗口左上角的(X,Y)位置
;(DL,DH) = 窗口右下角的(X,Y)位置
;无返回值：
mov ax, 0600h
mov bx, 0700h
mov cx, 0 ; 左上角: (0, 0)
mov dx, 184fh ; 右下角: (80,25),
; 因为VGA文本模式中，一行只能容纳80个字符,共25行。
; 下标从0开始，所以0x18=24,0x4f=79
int 10h ; int 10h
; 输出字符串:MBR
mov byte [gs:0x00],'1'
mov byte [gs:0x01],0xA4
mov byte [gs:0x02],' '
mov byte [gs:0x03],0xA4
mov byte [gs:0x04],'M'
mov byte [gs:0x05],0xA4 ;A表示绿色背景闪烁，4表示前景色为红色
mov byte [gs:0x06],'B'
mov byte [gs:0x07],0xA4
mov byte [gs:0x08],'R'
mov byte [gs:0x09],0xA4
mov eax,LOADER_START_SECTOR ; 起始扇区lba地址
mov bx,LOADER_BASE_ADDR ; 写入的地址
mov cx,1 ; 待读入的扇区数
call rd_disk_m_16 ; 以下读取程序的起始部分（一个扇区）
jmp LOADER_BASE_ADDR
;-------------------------------------------------------------------------------
;功能:读取硬盘n个扇区
rd_disk_m_16:
;-------------------------------------------------------------------------------
; eax=LBA扇区号
; ebx=将数据写入的内存地址
; ecx=读入的扇区数
mov esi,eax ;备份eax
mov di,cx ;备份cx
;读写硬盘:
;第1步：设置要读取的扇区数
mov dx,0x1f2
mov al,cl
out dx,al ;读取的扇区数
mov eax,esi ;恢复ax
;第2步：将LBA地址存入0x1f3 ~ 0x1f6
;LBA地址7~0位写入端口0x1f3
mov dx,0x1f3
out dx,al
;LBA地址15~8位写入端口0x1f4
mov cl,8
shr eax,cl
mov dx,0x1f4
out dx,al
;LBA地址23~16位写入端口0x1f5
shr eax,cl
mov dx,0x1f5
out dx,al
shr eax,cl
and al,0x0f ;lba第24~27位
or al,0xe0 ; 设置7～4位为1110,表示lba模式
mov dx,0x1f6
out dx,al
;第3步：向0x1f7端口写入读命令，0x20
mov dx,0x1f7
mov al,0x20
out dx,al
;第4步：检测硬盘状态
.not_ready:
;同一端口，写时表示写入命令字，读时表示读入硬盘状态
nop
in al,dx
and al,0x88 ;第4位为1表示硬盘控制器已准备好数据传输，第7位为1表示硬盘忙
cmp al,0x08
jnz .not_ready ;若未准备好，继续等。
;第5步：从0x1f0端口读数据
mov ax, di
mov dx, 256
mul dx
mov cx, ax ; di为要读取的扇区数，一个扇区有512字节，每次读入一个字，
; 共需di*512/2次，所以di*256
mov dx, 0x1f0
.go_on_read:
in ax,dx
mov [bx],ax
add bx,2
loop .go_on_read
ret
times 510-($-$$) db 0
db 0x55,0xaa1
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3;------------- loader和kernel ----------
LOADER_BASE_ADDR equ 0x900
LOADER_START_SECTOR equ 0x21
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29%include "boot.inc"
section loader vstart=LOADER_BASE_ADDR
; 输出背景色绿色，前景色红色，并且跳动的字符串"1 MBR"
mov byte [gs:0x20],'2'
mov byte [gs:0x21],0xA4 ; A表示绿色背景闪烁，4表示前景色为红色
mov byte [gs:0x22],' '
mov byte [gs:0x23],0xA4
mov byte [gs:0x24],'L'
mov byte [gs:0x25],0xA4
mov byte [gs:0x26],'O'
mov byte [gs:0x27],0xA4
mov byte [gs:0x28],'A'
mov byte [gs:0x29],0xA4
mov byte [gs:0x2a],'D'
mov byte [gs:0x2b],0xA4
mov byte [gs:0x2c],'E'
mov byte [gs:0x2d],0xA4
mov byte [gs:0x2e],'R'
mov byte [gs:0x2f],0xA4
jmp $ ; 通过死循环使程序悬停在此
参考： * OS篇-Bochs在Ubuntu下的安装教程 * Ubuntu20.04/18.04安装Bochs2.6.9编译运行GeekOS * 柱面-磁头-扇区寻址的一些旧事 * MBR与GPT