通过Bochs分析Lilo启动Linux内核的过程
1. Bochs调试
参考：http://www.cnblogs.com/long123king/p/3414884.html
类似的文章：http://www.cnblogs.com/wanghj-dz/archive/2011/05/12/2044862.html
关于IO端口的列表：
http://bochs.sourceforge.net/techspec/PORTS.LST
http://wiki.osdev.org/I/O_Ports
2. 环境简单描述
通过VS2012+Bochs进行Bochs源码以及API两个级别的调试。
Linux的版本, TinyCore
3. 调试步骤
初始断点：
1: [0x0000fffffff0] f000:fff0 (unk. ctxt): jmp far f000:e05b ; ea5be000f0
2: <bochs:1> u /10
3: 000ffff0: ( ): jmp far f000:e05b ; ea5be000f0
4: 000ffff5: ( ): xor word ptr ds:[bx+di], si ; 3131
5: 000ffff7: ( ): das ; 2f
6: 000ffff8: ( ): xor word ptr ds:[bx+di], si ; 3131
7: 000ffffa: ( ): das ; 2f
8: 000ffffb: ( ): xor word ptr ss:[bp+si], si ; 3132
9: 000ffffd: ( ): add ah, bh ; 00fc
10: 000fffff: ( ): retf ; cb
11: 00100000: ( ): int 0xcd ; cdcd
12: 00100002: ( ): int 0xcd ; cdcd
可以看到，初始断点在0xFFFF0处断了下来，这里对应的是BIOS程序。
然后会跳转到f000:e05b（000fe05b）处执行，看一下这里的代码
1: <bochs:8> u /16
2: 000fe05b: ( ): xor ax, ax ; 31c0
3: 000fe05d: ( ): out 0x0d, al ; e60d
4: 000fe05f: ( ): out 0xda, al ; e6da
5: 000fe061: ( ): mov al, 0xc0 ; b0c0
6: 000fe063: ( ): out 0xd6, al ; e6d6
7: 000fe065: ( ): mov al, 0x00 ; b000
8: 000fe067: ( ): out 0xd4, al ; e6d4
9: 000fe069: ( ): mov al, 0x0f ; b00f
10: 000fe06b: ( ): out 0x70, al ; e670
11: 000fe06d: ( ): in al, 0x71 ; e471
12: 000fe06f: ( ): mov bl, al ; 88c3
13: 000fe071: ( ): mov al, 0x0f ; b00f
14: 000fe073: ( ): out 0x70, al ; e670
15: 000fe075: ( ): mov al, 0x00 ; b000
16: 000fe077: ( ): out 0x71, al ; e671
17: 000fe079: ( ): mov al, bl ; 88d8
涉及的端口有0x0d, 0xd4, 0xd6, 0xda，这些都是DMA处理器的端口；还有0x70, 0x71，这是读写CMOS RAM的端口，这里是读取RTC时钟。
再跳转
1: (0) [0x0000000fe0a3] f000:e0a3 (unk. ctxt): cli ; fa
2: <bochs:32> u /10
3: 000fe0a3: ( ): cli ; fa
4: 000fe0a4: ( ): mov ax, 0xfffe ; b8feff
5: 000fe0a7: ( ): mov sp, ax ; 89c4
6: 000fe0a9: ( ): xor ax, ax ; 31c0
7: 000fe0ab: ( ): mov ds, ax ; 8ed8
8: 000fe0ad: ( ): mov ss, ax ; 8ed0
9: 000fe0af: ( ): mov byte ptr ds:0x4b0, bl ; 881eb004
10: 000fe0b3: ( ): cmp bl, 0xfe ; 80fbfe
11: 000fe0b6: ( ): jnz .+3 ; 7503
12: 000fe0b8: ( ): jmp .-18142 ; e922b9
这里是设置栈
0x7c00
我们知道，MBR里面的汇编代码会被BIOS加载到0x7c00处运行，因此我们在这里设置断点
1: lb 0x7c00
2: c
1: (0) Breakpoint 1, 0x0000000000007c00 in ?? ()
2: Next at t=73755932
3: (0) [0x000000007c00] 0000:7c00 (unk. ctxt): cli ; fa
4: <bochs:4> u /10
5: 00007c00: ( ): cli ; fa
6: 00007c01: ( ): jmp .+108 ; eb6c
7: 00007c03: ( ): add byte ptr ds:[bx+si], al ; 0000
8: 00007c05: ( ): add byte ptr ds:[si+73], cl ; 004c49
9: 00007c08: ( ): dec sp ; 4c
10: 00007c09: ( ): dec di ; 4f
11: 00007c0a: ( ): add word ptr ds:[bx+si], ax ; 0100
12: 00007c0c: ( ): adc al, 0x00 ; 1400
13: 00007c0e: ( ): pop dx ; 5a
14: 00007c0f: ( ): add byte ptr ds:[bx+si], al ; 0000
既然是MBR，我们可以验证一下分区表
1: <bochs:8> x/16wx 0x7c00+446
2: [bochs]:
3: 0x0000000000007dbe <bogus+ 0>: 0x00010100 0x31510383 0x00000011 0x00005137
4: 0x0000000000007dce <bogus+ 16>: 0x00000000 0x00000000 0x00000000 0x00000000
5: 0x0000000000007dde <bogus+ 32>: 0x00000000 0x00000000 0x00000000 0x00000000
6: 0x0000000000007dee <bogus+ 48>: 0x00000000 0x00000000 0x00000000 0x00000000
分区表表明，只有一个分区，起始的逻辑扇区号为0x0000，包含的扇区个数的0x5137，因此该分区大小为：
0x5137 * 0x200 / 1024 = 10395 KB = 10.4MB，与我们使用的img大小相符
1: 2014/02/14 11:45 10,653,696 hd10meg.img
下面我们分析MBR中的代码
1: <bochs:13> u /20
2: 00007c6f: ( ): mov ax, 0x07c0 ; b8c007
3: 00007c72: ( ): mov ds, ax ; 8ed8
4: 00007c74: ( ): mov word ptr ds:0x6a, es ; 8c066a00
5: 00007c78: ( ): mov word ptr ds:0x68, si ; 89366800
6: 00007c7c: ( ): mov word ptr ds:0x6c, bx ; 891e6c00
7: 00007c80: ( ): mov byte ptr ds:0x6e, dl ; 88166e00
8: 00007c84: ( ): mov ax, 0x8a00 ; b8008a
9: 00007c87: ( ): mov es, ax ; 8ec0
10: 00007c89: ( ): mov cx, 0x0100 ; b90001
11: 00007c8c: ( ): sub si, si ; 29f6
12: 00007c8e: ( ): sub di, di ; 29ff
13: 00007c90: ( ): cld ; fc
14: 00007c91: ( ): rep movsw word ptr es:[di], word ptr ds:[si] ; f3a5
15: 00007c93: ( ):
jmp far 8a00:0098
; ea9800008a
16: 00007c
: ( ): cli ; fa
17: 00007c99: ( ): mov ds, ax ; 8ed8
18: 00007c9b: ( ): mov es, ax ; 8ec0
19: 00007c9d: ( ): mov sp, 0xb000 ; bc00b0
20: 00007ca0: ( ): mov ax, 0x8000 ; b80080
21: 00007ca3: ( ): mov ss, ax ; 8ed0
参考：http://blog.csdn.net/jphaoren/article/details/6954376
rep movsw的功能是将ds:si中的一段内存拷贝到es:di中去，一共拷贝cx个word。
而ds:0x6a, ds:0x68, ds:0x6c, ds:0x6e的值分别都是0
1: Offset 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 A B C D E F
2:
3: 00000060 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 B8 ?
所以，这段代码的作用是，将0x7c00处的内存拷贝到0x8a000处，一共拷贝0x100个word：
0x100 * sizeof(word) = 0x200 = 512Bytes=1扇区
相当于把整个MBR都拷贝到0x8a000处。
然后跳转指令jmp far 8a00:0098实际上就是恰好跳转到下一条指令cli处去执行。
1: <bochs:14> lb 0x8a098
2: <bochs:15> c
3: (0) Breakpoint 2, 0x000000000008a098 in ?? ()
4: Next at t=73756203
5: (0) [0x00000008a098] 8a00:0098 (unk. ctxt): cli ; fa
6: <bochs:16> u /10
7: 0008a098: ( ): cli ; fa
8: 0008a099: ( ): mov ds, ax ; 8ed8
9: 0008a09b: ( ): mov es, ax ; 8ec0
10: 0008a09d: ( ): mov sp, 0xb000 ; bc00b0
11: 0008a0a0: ( ): mov ax, 0x8000 ; b80080
12: 0008a0a3: ( ): mov ss, ax ; 8ed0
13: 0008a0a5: ( ): sti ; fb
14: 0008a0a6: ( ): mov al, 0x0d ; b00d
15: 0008a0a8: ( ): call .+87 ; e85700
16:
0008a0ab: ( ): mov al, 0x0a ; b00a
ax里面的值依然是0x8a00，因此，将数据段ds, es的段基址都设置成0x8a00，即MBR的起始地址；将栈段设置为0x8000:0xb000，即栈底为0x8b000，栈是向低地址方向扩展。
传递一个0x0d作为参数，然后调用call .+87，这是新的栈设置后的第一个函数。
1: (0) [0x00000008a0a8] 8a00:00a8 (unk. ctxt): call .+87 (0x0008a102) ; e85700
2: <bochs:28> x/17bx 0x8aff0
3: [bochs]:
4: 0x000000000008aff0 <bogus+ 0>: 0x00 0x00 0x00 0x00 0x00 0x00 0x00 0x00
5: 0x000000000008aff8 <bogus+ 8>: 0x00 0x00 0x00 0x00 0x00 0x00 0x00 0x00
6: 0x000000000008b000 <bogus+ 16>: 0x00
7: <bochs:29> s
8: Next at t=73756212
9: (0) [0x00000008a102] 8a00:0102 (unk. ctxt): xor bh, bh ; 30ff
10: <bochs:30> x/17bx 0x8aff0
11: [bochs]:
12: 0x000000000008aff0 <bogus+ 0>: 0x00 0x00 0x00 0x00 0x00 0x00 0x00 0x00
13: 0x000000000008aff8 <bogus+ 8>: 0x00 0x00 0x00 0x00 0x00 0x00
0xab 0x00
14: 0x000000000008b000 <bogus+ 16>: 0x00
可见，返回地址0x00ab，即对应着0x0008a0ab，被压到了栈中。
1: <bochs:31> u /16
2: 0008a102: ( ): xor bh, bh ; 30ff
3: 0008a104: ( ): mov ah, 0x0e ; b40e
4: 0008a106: ( ): int 0x10 ; cd10
5: 0008a108: ( ): ret ; c3
这个函数做了什么？
INT 10H是BIOS系统调用指令，参考：http://en.wikipedia.org/wiki/INT_10
这个函数的功能是“打印”al中的字符，这里通过al传入的是0x0a，因此是打印了一个‘\r’字符。
再看下面的代码
1: <bochs:38> u /10
2: 0008a0ab: ( ): mov al, 0x0a ; b00a
3: 0008a0ad: ( ): call .+82 ; e85200
4: 0008a0b0: ( ): mov al, 0x4c ; b04c
5: 0008a0b2: ( ): call .+77 ; e84d00
6: 0008a0b5: ( ): mov si, 0x0034 ; be3400
7: 0008a0b8: ( ): mov bx, 0x1000 ; bb0010
又分别打印了‘\n’‘L’两个字符。
看一下屏幕
真的打出了L字符。
我们不能再继续深入了，因为我们关心的是Linux内核的加载，而不是Lilo的代码实现。
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