Hello, OS world!

最新推荐文章于 2024-12-24 06:30:00 发布

_LoneRanger

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分类专栏：操作系统 NASM Bochs

本文链接：https://blog.youkuaiyun.com/wild_ram/article/details/81490920

NASM 同时被 3 个专栏收录

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本文详细介绍了从零开始，利用VirtualBox、Ubuntu、NASM和Bochs等工具，生成虚拟软盘并将其写入引导扇区的过程，最终实现运行一个简易的‘Hello, OS world!’操作系统。

摘要生成于 C知道，由 DeepSeek-R1 满血版支持，前往体验 >

从0开始到”Hello, OS world!”

这篇文章主要涉及:

如何安装VirtualBox 、Ubuntu、NASM 、Bochs
如何生成虚拟软盘
如何将引导扇区写入软盘，即运行一个超超超超小的“操作系统”

这一系列过程以及其中遇到的一些bug。废话不多说，开始吧！

安装工具

工欲善其事，必先利其器。先介绍NASM和Bochs：

NASM，全称Netwide Assembler，是一款基于英特尔x86架构的汇编与反汇编工具。它可以用来编写16位、32位（IA-32）和64位（x86-64）的程序。 NASM被认为是Linux平台上最受欢迎的汇编工具之一。Bochs，主要用于操作系统开发（当一个模拟操作系统崩溃，它不崩溃主机操作系统，所以可以调试仿真操作系统）和在主机操作系统运行其他来宾操作系统。（来自维基百科）

1. 在Mac上使用VirtualBox虚拟机安装Ubuntu

我完全参照了在Mac上使用virtualbox虚拟机安装ubuntu

其中第三点主机与虚拟机文件夹共享在后来的操作中也非常有用

2. 在Ubuntu上安装Bochs

不要用命令行直接安装，要去官网下载之后才能调试。

在Ubuntu中进入Boths官网，首页中有关于最新版的信息，点击SourceForge Project Page
然后就出现了一大堆东西，该下载哪个呢？从书上之后的代码来看，应该是下载boths-版本号.tar.gz，我的是nasm-2.6.9.tar.gz
下载完毕后打开终端，总共只有5条命令，第一条是：

tar vxzf boths-2.6.9.tar.gz的绝对地址

绝对地址可以直接拖那个文件进终端，我的是

tar vxzf /home/chenyulei/下载/bochs-2.6.9.tar.gz
继续在终端输入第二条命令：

cd bochs-2.6.9

在主目录新建一个名为bochs-2.6.9的文件夹并打开
继续输入第三条命令：（记得以后重新输入的时候一定要在bochs-2.6.9目录下，就是要cd bochs-2.6.9一下）

./configure --enable-debugger --enable-disasm

这一步是为了打开调试功能的开关，但会出现一些bug：
- Bug1：configure: error: no acceptable C compiler found in $PATH
  
  解决方法：首先输入cd回到主目录（不知道是否必然但是最好这样做一下，之后的bug也是，就不再提醒了），然后输入sudo apt-get install gcc
- Bug2：configure: error: C++ preprocessor "/lib/cpp" fails sanity check
  
  解决方法：sudo apt-get install build-essential
- Bug3：ERROR: X windows gui was selected, but X windows libraries were not found.
  
  解决方法：sudo apt-get install xorg-dev
- Bug4：
```
fatal error: X11/Xlib.h: No such file or directory
fatal error: X11/extensions/Xrandr.h: No such file or directory
```
  解决方法：sudo apt-get install libx11-dev libxrandr-dev
直到没有error后，输入第四条和第五条命令：
```
make
sudo make install
```

3. 在Ubuntu上安装NASM

在Ubuntu中进入NASM官网，在首页的Latest Version中选择The latest stable version，我的是2.13.03
然后又出现了一大堆东西，依然下载nasm-版本号.tar.gz，我的是nasm-2.13.03.tar.gz

下载完毕后打开终端，总共只有5条命令，分别是

tar vxzf nasm-2.13.03.tar.gz的绝对地址
cd nasm-2.13.03
/.configure
make
sudo make install

将源程序编译成可执行文件制作启动盘

该部分参考了https://blog.youkuaiyun.com/friendley/article/details/51398336

1. 使用NASM编译源文件

在安装ubuntu时准备的共享文件夹这时候派上用场了，在mac os上把下载好的书上的代码复制到共享文件夹中，在ubuntu中的共享文件夹中打开终端，输入nasm boot.asm -o boot.bin
将boot.bin和bootsrc移动到bochs-2.6.9目录下

2. 生成虚拟软盘

依次在终端输入cd bochs-2.6.9、bximage
依次操作：
- 输入1，回车
- 输入fd，回车
- 接下来都回车（默认输入方括号中的内容）

3. 将引导扇区写进软盘中

此时软盘和编译好的源码都准备好了，并且都放在了bochs目录下，在终端输入：

dd if=boot.bin of=a.img bs=512 count=1 conv=notrunc

在bochs-2.6.9目录中找到bothscr并打开，修改其中内容为：

特别注意：第9、10、13行的地址要修改为你的文件的绝对地址，在文件上右键属性可以查看父文件夹地址。


###################################################################


# Configuration file for Bochs


###################################################################



# how much memory the emulated machine will have

megs: 32


# filename of ROM images

romimage: file=/home/chenyulei/bochs-2.6.9/bios/BIOS-bochs-latest, address=0xfffe0000
vgaromimage: file=/home/chenyulei/bochs-2.6.9/bios/VGABIOS-elpin-2.40


# what disk images will be used

floppya: 1_44=/home/chenyulei/bochs-2.6.9/a.img, status=inserted


# choose the boot disk

boot: floppy


# where do we send log message?

log: bochsout.txt


# disable the mouse

mouse: enabled=0


# enable key mapping, using US layout as default

keyboard: type=mf, serial_delay=200, paste_delay=100000

在终端输入bochs -f bochsrc
依次操作：
- 回车
- 输入b 0x7c00，回车（在内存0x7c00处设置断点）
- 输入c，回车（继续执行，直到遇上断点）
- 输入c，回车

如果bochs中出现了红色的Hello, OS world!那么恭喜你成功了。

附：部分Bochs调试指令

行为	指令
在某物理地址设置断点	b addr
显示当前所有断点信息	info break
继续执行，直到遇上断点	c
单步执行	s
单步执行（遇到函数则跳过）	n
查看寄存器的信息	info cpu 或 r 或 fp 或 sreg 或 creg
查看堆栈	print-stack
查看内存物理地址内容	xp /nuf addr
查看线性地址内容	x /nuf addr
反汇编一段内存	u start end
反汇编执行的每一条指令	trace-on
每执行一条指令就打印CPU信息	trace-reg