assembly - 诊断 QEMU 中的引导加载程序代码？

Question

诊断 QEMU 中的引导加载程序代码？

我正在尝试创建一个最小的“引导加载程序代码”，打印字符“A”然后停止。

我为此目的编写了以下 C++ 程序

#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <stdlib.h>

int main(int argc, char** argv)
{
  /*
   * If I run these code directly in Windows, it crashes, for I believe Windows 
   * do not allow accessing the BIOS directly, that make sense
   * 
   * But I can compile a binary, then I can use the debugger to view what machine code
   * does these correspond to, and build to boot program!
   */
  /*
  __asm
  {
    mov ah, 0x0e
    mov al, 0x41
    mov bx, 15
    int 0x10
    hlt
lp: jmp lp   
  }
   */
  int disk_length = 80 * 18 * 512 * 2;
  char* disk = (char*)calloc(disk_length, sizeof(char));

  const char program[] =
  {
    0xb4, 0x0e,             //     mov ah, 0EH
    0xb0, 0x41,             //     mov al, 41H
    0x66, 0xbb, 0x0f, 0x00, //     mov bx, 0FH
    0xcd, 0x10,             //     int 10H
    0xf4,                   //     hlt
    0xeb, 0xfe              // lp: jmp lp
  };
  const char boot_signature[] = {0x55, 0xAA};

  const int program_length = _countof(program);
  const int boot_signature_length = _countof(boot_signature);

  // Be careful with file mode
  FILE* imgFile = fopen("disk.img", "wb");

  memcpy(disk, program, program_length);
  memcpy(disk + 510, boot_signature, boot_signature_length);

  int written = 0;
  while (written < disk_length)
  {
    written += fwrite(disk + written, sizeof(char), disk_length - written, imgFile);
  }
  fclose(imgFile);

  return 0;
}

首先，我运行了未注释内联程序集的代码。在调试器中，我导出了操作码，并确定操作码与源代码中的操作码相匹配。接下来，我运行带有注释的内联程序集的代码，然后生成一个 img 文件。我使用二进制编辑器来查看内容并确保它看起来像我想要的那样。最后，我运行了 qemu-system-i386.exe -fda disk.img，我期望引导加载程序显示大写的“A”，但什么也没有显示。

现在我有两个问题:

1.) 我的代码有什么问题？2.) 如何诊断？

Answer 1

问题似乎出在这个指令序列上:

0x66, 0xbb, 0x0f, 0x00, //     mov bx, 0FH
0xcd, 0x10,             //     int 10H

安operand prefix 0x66在实模式下，将指令解码为 32 位寄存器(在本例中)，然后使用 4 个字节对立即值进行编码。这当然会使用 int 10h 作为 mov 数据的一部分。所以你的指令真正做的是:

0x66, 0xbb, 0x0f, 0x00, 0xcd, 0x10,  // mov ebx,0x10cd000f

之后是通常出现的 hlt 和 jmp 指令。在针对 16 位实模式(并预计在 8086/8088 上运行)的代码中，您根本不想使用此类前缀。您的代码应该简单地排除前缀，如下所示:

0xbb, 0x0f, 0x00,       //     mov bx, 0FH
0xcd, 0x10,             //     int 10H

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您可以使用理解 16 位指令的反汇编程序来反汇编 disk.img 文件。 NDISASM 是一种可以处理 16 位代码的优秀反汇编程序，它是 NASM 程序 (Netwide Assembler) 的一部分。 NASM 适用于 Windows 。 NDISASM 将按以下方式安装并运行:

ndisasm -b16 disk.img

这将尝试将 disk.img 解码为 16 位 (-b16) 二进制文件。您可能会发现字节中翻译后的指令是什么以及出了什么问题。

您还可以尝试使用QEMU中的远程调试功能并使用GDB调试器来单步调试您的代码。我不在 Windows 上运行 QEMU，所以我不知道它是否是使用远程调试支持构建的。

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您可以考虑使用可用于生成适合在引导加载程序中使用的 16 位 8086/8088 代码的汇编器(如 NASM)，而不是按您现在的方式编写引导加载程序。 Stackoverflow 上有许多问题和解答，展示了如何使用 NASM 来创建引导加载程序。