Bochs源码分析 - 9: bochs对in/out指令的处理流程

本文详细介绍了Bochs模拟器中处理in/out指令的流程,从定位到out指令开始,分析了指令执行的具体步骤,以及IO注册的过程。在执行out指令时,数据被发送到连接于特定端口的设备,如DMA控制器。文章还回顾了IO注册的机制,强调了设备初始化时对端口的注册操作。最后,指出了在禁止CPU递归执行过程中遇到的问题,预示了后续将进一步探讨解决方案。

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前言

        上一期,我们粗略分析了bochs中cpu执行的大体流程,并且修改了代码禁止指令的递归执行。众所周知,在众多指令中通过IO与外设进行交互的指令是in/out指令,我们这篇文章就来大体分析一下in/out指令执行流程。

        在第七篇文章中,我们通过floppy外设简单分析了一下IO中断的结构体,我们将它放在这篇文章开头处,可能在分析过程中具有参考价值。

定位到out指令

        在上篇文章中我们分析了BIOS的启动流程,其第三条指令为"BIOS_F:E05D out     0Dh, al",因此我们就使用该指令来作为分析指令。


BIOS_F:FFF0                 jmp     far ptr start_0
 
BIOS_F:E05B start_0:                                ; CODE XREF: sub_F5421+2BC↑J
BIOS_F:E05B                                         ; start↓J
BIOS_F:E05B                 xor     ax, ax
BIOS_F:E05D                 out     0Dh, al         ; DMA controller, 8237A-5.

         我们下面来设置软件条件断点定位到该指令处,首先必须看上篇文章将递归执行的宏给关掉。之后如下图,我们设置软件条件断点,其该指令的执行地址为0xf000:E05Dÿ

Chapter 1 x86 体系结构与PC 系统概要.....................................1 1.1 x86 CPU 结构...............................................................................................................1 1.1.1 冯诺依曼架构和CISC 指令......................................................................1 1.1.2 CPU 结构........................................................................................................1 1.1.3 CPU 工作模式................................................................................................2 1.2 x86 体系结构概览........................................................................................................3 1.3 PC 系统.........................................................................................................................5 1.3.1 PC 系统概述...................................................................................................5 2.3.2 总线拓扑.........................................................................................................6 2.3.3 存储器与I/O 编址.........................................................................................6 2.3.4 关于系统的启动与引导.................................................................................8 Chapter 2 Bochs 工程概述....................................................... 11 2.1 开源项目Bochs 介绍.................................................................................................11 2.2 版本2.2.1 源码组织..................................................................................................11 2.3 工程类结构.................................................................................................................12 2.4 主体框架结构分析.....................................................................................................13 2.4.1 Bochs 工程中的重要类................................................................................13 (1) VM 控制台界面类.............................................................................................13 (2) CPU 模拟............................................................................................................14 (3) Memory 模拟......................................................................................................14 (4).I/O device 模拟...................................................................................................15 2.4.2 入口函数main()及Win32 Gui 初始化........................................................15 2.5 Bochs 的工作方式......................................................................................................18 Chapter 3 CPU 类的源码分析...................................................20 3.1 CPU 类概述................................................................................................................20 3.1.1 CPU 逻辑结构框图......................................................................................20 3.1.2 类BX_CPU_C 成员归纳.............................................................................20 3.2 类BX_CPU_C 源码分析..........................................................................................21 3.2.1 CPU 特性声明..............................................................................................21 3.2.2 类bxInstruction_c 成员分析........................................................................22 3.2.3 类BX_CPU_C 源码注释.............................................................................22 3.3 通用寄存器.................................................................................................................29 3.3.1 数据结构与注释...........................................................................................29 3.3.2 通用寄存器归纳...........................................................................................30 3.4 段寄存器、全局寄存器GDI 和IDT ........................................................................31 3.4.1 数据结构与注释...........................................................................................31 3.4.2 段寄存器结构分析.......................................................................................33 3.5 CPU 状态字EFLAGS................................................................................................35 3.5.1 数据结构与注释...........................................................................................35
Bochs项目源码分析与注释 Table of Content Chapter 1 x86 体系结构与 PC 系统概要1 1.1 x86 CPU 结构1 1.1.1 冯诺依曼架构和CISC 指令集 1.1.2 CPU 结构 1.1.3 CPU 工作模式 1.2 x86 体系结构概览 1.3 PC 系统 1.3.1 PC 系统概述 2.3.2 总线拓扑 2.3.3 存储器与I/O 编址 2.3.4 关于系统的启动与引导 Chapter 2 Bochs 工程概述 2.1 开源项目Bochs 介绍........................................11 2.2 版本2.2.1 源码组织..................................................................................................11 2.3 工程类结构.................................................................................................................12 2.4 主体框架结构分析.....................................................................................................13 2.4.1 Bochs 工程中的重要类................................................................................13 (1) VM 控制台界面类.............................................................................................13 (2 ) CPU 模拟............................................................................................................14 (3) Memory 模拟......................................................................................................14 (4 ).I/O device 模拟...................................................................................................15 2.4.2 入口函数main()及Win32 Gui 初始化........................................................15 2.5 Bochs 的工作方式......................................................................................................18 Chapter 3 CPU 类的源码分析...................................................20 3.1 CPU 类概述................................................................................................................20 3.1.1 CPU 逻辑结构框图......................................................................................20 3.1.2 类BX_CPU_C 成员归纳.............................................................................20 3.2 类BX_CPU_C 源码分析..........................................................................................21 3.2.1 CPU 特性声明..............................................................................................21 3.2.2 类bxInstruction_c 成员分析........................................................................22 3.2.3 类BX_CPU_C 源码注释.............................................................................22 3.3 通用寄存器.................................................................................................................29 3.3.1 数据结构与注释...........................................................................................29 3.3.2 通用寄存器归纳...........................................................................................30 3.4 段寄存器、全局寄存器GDI 和IDT ........................................................................31 3.4.1 数据结构与注释...........................................................................................31 3.4.2 段寄存器结构分析.......................................................................................33 3.5 CPU 状态字EFLAGS................................................................................................35 3.5.1 数据结构与注释...........................................................................................35 Understanding the source code of bochs
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