第十五章习题解析（以及完整源码）

https://www.jianshu.com/p/f19f9236b41f

准备文件 .lst文件

.lst文件根据同名.asm文件由配书工具nasmide.exe生成

c13_mbr.lst
ex15-1_core.lst
ex15-1_A.lst
ex15-1_B.lst

Bochs 调试命令（以及配置方法）

配置方法见 https://www.jianshu.com/p/e8eea9f2ceb5

s : 单步执行
b : 断点设置
c : 继续执行
r : 查看寄存器
sreg : 查看段寄存器
xp ：查看内存

Bochs 完整调试过程

调试过程：加载程序mbr 到 内核程序core 到用户程序 user（任务Task-A Mss-1） 回 内核程序core；
<bochs:n> XXXX ： XXXX 处输入 bochs指令 ；

<bochs:1> s
<bochs:2> b 0x7c00
<bochs:3> c
---- 进入 mbr -----

<bochs:4> b 0x7d38
<bochs:5> c

---- 跳转到 mbr 最后一条指令 ----------------------
|  c13_mbr.lst
|    136 00000138 FF6F10       jmp far [edi+0x10]  
|    0x7D38 = 0x7c00 + 0x138
--------------------------------------------------

<bochs:6> s
--------- 进入core -------------------------------------------------------------
| Bochs
|   (0) [0x0000000415e2] 0038:00000000000003fa (unk. ctxt): mov ecx, 0x00000030
|   读出内核代码段选择子是 0x38 
| ex15-1_core.lst
|    946 000003FA B930000000                       mov ecx,core_data_seg_sel          ;令DS指向核心数据段 
|    0x03FA正是 .lst文件中 的指令前面的汇编地址
---------------------------------------------------------------------------------

<bochs:7> b 0x0038:0x053c
<bochs:8> c  
----------- （core）来到习题 ex15-1 的第一条指令 ----------
|  ex15-1_core.lst
|      1041 0000053C B946000000             mov ecx,0x46
---------------------------------------------------------

<bochs:9> b 0x0038:0x055d
<bochs:10> c
---------（core）即将切换去user Task-A Mss-1 -----------------------------------
|  Bochs
|    (0) [0x000000041745] 0038:000000000000055d (unk. ctxt): callf es:[ecx+20]
|   ex15-1_core.lst
|    1049 0000055D 26FF5914                         call far [es:ecx+0x14]              
--------------------------------------------------------------------------------

<bochs:11> s
---------------- （user）切换到 任务 Task-A Mss-1 ----------------------
|  Bochs
|    (0) [0x0000001004c0] 000f:0000000000000000 (unk. ctxt): mov ax, ds
------------------------------------------------------------------------

<bochs:16> s
----------------- （user）一直单步执行 直到 执行完 赋值语句 ----------------------
|  Bochs
|    (0) [0x0000001004cb] 000f:000000000000000b (unk. ctxt): mov edx, dword ptr fs:0x00000328 ; 648b1528030000
|  ex15-1_A.lst
|        80 0000000B 648B15[28030000]               mov edx,[fs:mss_type]
------------------------------------------------------------------------------------------------

<bochs:18> r
rdx: 00000000_00000001

<bochs:19> sreg
fs:0x0007, dh=0x0040f310, dl=0x0150032b, valid=3
        Data segment, base=0x00100150, limit=0x0000032b, Read/Write, Accessed

-----------------------------------------------------------------------
| fs 寄存器此时指向 用户程序 头部段
| 读出 其线性地址  base=0x00100150
| 读出 段内偏移量 见单步调试结果里的 fs:0x00000328
| [fs:mss_type] 内存真实物理地址 = 线性地址（0x100150） + 段内偏移量（0x328）= 0x100478
------------------------------------------------------------------------

<bochs:21> xp 0x100478
[bochs]:
0x0000000000100478 <bogus+       0>:    0x00000001
------------------- 查看内存具体数值 --------   
|  rdx: 00000000_00000001
|  数值一致，正确√
--------------------------------------------

<bochs:23> b 0x000f:0x0037
<bochs:24> c
-----------------（user） 执行完 user，即将切换回core -------------------------------------------------
|  Bochs
|      (0) [0x0000001004f7] 000f:0000000000000037 (unk. ctxt): callf fs:0x00000128       ; 64ff1d28010000
------------------------------------------------------------------------------------------------------

<bochs:25> s
-----------------（user）调用门 TerminateProgram -----------------------------------------------
|  ex15-1_core.lst
|    (0) [0x000000040212] 0028:00000000000001fa (unk. ctxt): pushf                     ; 9c
-----------------------------------------------------------------------------------------------

<bochs:26> b 0x0028:0x0230
<bochs:27> c
--------------（user）调用门 TerminateProgram 的最后一条返回指令 ---------------------------------
|  Bochs
|      (0) [0x000000040248] 0028:0000000000000230 (unk. ctxt): iret                      ; cf
-----------------------------------------------------------------------------------------------

<bochs:28> s
----------------（core） 回到内核程序 ----------------------------------------------------------------
|  Bochs
|    (0) [0x000000041749] 0038:0000000000000561 (unk. ctxt): mov ebx, 0x00000f72       ; bb720f0000
|  ex15-1_core.lst
|       1052 00000561 BB[720F0000]                  mov ebx,prgman_msg4
|  接下来就是 任务 Task-B Mss-1 相关
|  想要查看edx寄存器的内容 以及 内存的内容
|  重复 <bochs:9> 开始的指令，根据对应的.LST文件，将段内偏移进行替换即可
----------------------------------------------------------------------------------------------------

Bochs快速调试过程

任务 Task-B Mss-1

<bochs:1> s
<bochs:2> b 0x7c00
<bochs:3> c

---- 进入 mbr -----

<bochs:4> b 0x7d38
<bochs:5> c
<bochs:6> s

<bochs:7> b 0x0038:0x056D
<bochs:8> c

(0) [0x000000041755] 0038:000000000000056d (unk. ctxt): mov ecx, 0x00000046

<bochs:9> b 0x0038:0x058E
<bochs:10> c
(0) [0x000000041776] 0038:000000000000058e (unk. ctxt): callf es:[ecx+20]

-----------------------------------------------------------------
| 因为很清楚了，内核代码段选择子是 0x0038
| 段内偏移量只要查 .lst 文件，找汇编地址填写上去就可以了
-------------------------------------------------------------------

<bochs:11> s
(0) [0x000000104a10] 000f:0000000000000000 (unk. ctxt): mov ax, ds
---------- 进入了 user Task-B Mss-1 ---------------

<bochs:15> s
(0) [0x000000104a1b] 000f:000000000000000b (unk. ctxt): mov edx, dword ptr fs:0x00000328 ; 648b1528030000

<bochs:17> r
rdx: 00000000_00000001 

<bochs:18> sreg
fs:0x0007, dh=0x0040f310, dl=0x46a0032b, valid=3
        Data segment, base=0x001046a0, limit=0x0000032b, Read/Write, Accessed

------------ 计算真实内存地址 ---------
| fs:0x00000328
| base=0x001046a0
| 0x001046a0+ 0x328 = 1049C8
----------------------------------------------

<bochs:19> xp 0x1049c8
[bochs]:
0x00000000001049c8 <bogus+       0>:    0x00000001

关于调试过程

设置断点

设置断点.png

知道段选择子(Bochs读出)，知道汇编地址（查看.lst文件），就可以精确地设置断点，比如在内核代码段执行的时候，段选择子是0x0038，那么断点肯定是0x0038:NNNN，由于任务切换返回的时候要通过调用门，走到内核公用例程段，公用例程段的选择子是0x0028，处理器就是根据这些段选择子是去GDT里查找段描述符的。

执行流程的基本判断

---------------------------- ex15-1_A.lst ----------------------------
    77                                  ;-------------------------------------------------------------
    78                                  ; ex15-1    
    79                                  ;-------------------------------------------------------------   
    80 0000000B 648B15[28030000]                mov edx,[fs:mss_type]
    81                                  
    82 00000012 81FA01000000                    cmp edx,1
    83 00000018 7511                            jne .mss2
    84 0000001A BB[00000000]                    mov ebx,mss_1
    85 0000001F 64FF1D[28000000]                call far [fs:PrintString]
    86 00000026 E90C000000                      jmp .mssend
    87                                      .mss2:
    88 0000002B BB[21000000]                    mov ebx,mss_2
    89 00000030 64FF1D[28000000]                call far [fs:PrintString]
    90                                      .mssend:
    91                                  ;---------------------------------------------------------------        
    92                                          
    93                                       
    94 00000037 64FF1D[28010000]

举例说明：当执行 Task-A Mss-1（任务A 显示消息1）的切换任务时，根据代码的条件判断，可以知道代码的正确流程走向就是执行这条跳转86 00000026 E90C000000 jmp .mssend，因此，调试设置断点的时候，不能设置断点到.mss2 后面的 88 0000002B BB[21000000] mov ebx,mss_2，任务A的消息1的切换过程走不到这里的，然而，此时，在bochs里面，会看到无论哪次切换到用户程序，显示的段选择子都是0x000F，因此如果贸然用了b 0x 000F:0000002B(企图进入.mss2标号后面)，那么bochs就会走到这一步（它会走到这一步的），因为在全部的代码流程里，的确是有一次可以走到这里，那就是再次切换到任务A显示消息2的时候;全部的代码流程是A1 B1 A2 B2，这样就是直接跳到了A2,在bochs的虚拟机窗口可以看到A1 B1的输出验证这一点。
虽然fs看上去都是0x000F，但是本质上不同，通过sreg查看段寄存器，可以看到base的数据都是不同的！这恰恰说明了，A1 B1 A2 B2 其实就是4个完全不同的任务，它们在内存的不同位置存放着，它们彼此毫无关系。