MIT 6.828 JOS学习笔记9. Exercise 1.5

Posted 2020-06-16

Lab 1 Exercise 5

　　再一次追踪一下boot loader的一开始的几句指令，找到第一条满足如下条件的指令处：

　　当我修改了boot loader的链接地址，这个指令就会出现错误。

　　找到这样的指令后，把boot loader的链接地址修改一下，我们要在boot/Makefrag文件中修改它的链接地址，修改完成后运行  make clean， 然后通过make指令重新编译内核，再找到那条指令看看会发生什么。 最后别忘了改回来。

　　

　　答：

　　这道题希望我们能够去修改boot loader的链接地址，在Lab 1中，作者引入了两个概念，一个是链接地址，一个是加载地址。链接地址可以理解为通过编译器链接器处理形成的可执行程序中指令的地址，即逻辑地址。加载地址则是可执行文件真正被装入内存后运行的地址，即物理地址。

　　那么在boot loader中，由于在boot loader运行时还没有任何的分段处理机制，或分页处理机制，所以boot loader可执行程序中的链接地址就应该等于加载地址。在Lab中作者说，Bios默认把boot loader加载到0x7C00内存地址处，所以就要求boot loader的链接地址也要在0x7C00处。boot loader地址的设定是在boot/Makefrag中完成的，所以根据题目的要求，我们需要改动这个文件的值。

　　首先按照题目要求，在lab目录下输入make clean，清除掉之前编译出来的内核可执行文件，在清除之前你可以先把 obj/boot/boot.asm文件拷贝出来，之后可以用来比较。然后打开这个boot/Makefrag文件，我们会发现下列语句：

　　

　　其中的-Ttext 0x7C00，就是指定链接地址，我们可以把它修改为0x7E00，然后保存退出。

　　然后在lab下输入make，重新编译内核，首先查看一下obj/boot/boot.asm，并且和之前的那个obj/boot/boot.asm文件做比较。下图是新编译出来的boot.asm：

　　

　　下图是修改之前的boot.asm

　　

　　可以看出，二者区别在于可执行文件中的链接地址不同了，原来是从0x7C00开始，现在则是从0x7E00开始。

　　然后我们还是按照原来的方式，调试一下内核：

　　由于BIOS会把boot loader程序默认装入到0x7c00处，所以我们还是再0x7C00处设置断点，并且运行到那里，结果发现如下：

　　

　　可见第一条执行的指令仍旧是正确的，所以我们接着往下一步步运行。

　　接下来的几步仍旧是正常的，但是直到运行到一条指令：

　　

　　图中的0x7c1e处指令，

　　　　 lgdtw 0x7e64

　　这条指令我们之前讲述过，是把指令后面的值所指定内存地址处后6个字节的值输入全局描述符表寄存器GDTR，但是当前这条指令读取的内存地址是0x7e64，我们在图中也展示了一下这个地址处后面6个单元存放的值，发现是全部是0。这肯定是不对的，正确的应该是在0x7c64处存放的值，即图中最下面一样的值。可见，问题出在这里，GDTR表的值读取不正确，这是实现从实模式到保护模式转换的非常重要的一步。

 　　我们可以继续运行，知道发现下面这句：

　　

　　正常来说，0x7c2d处的指令

　　　　  ljmp $0x08m $0x7e32

　　应该跳转到的地址应该就是ljmp的下一条指令地址，即0x7c32，但是这里给的值是0x7e32，所以造成错误，此时下条指令变成了0xfe05b。自此程序走向了不归路~