bochs使用及硬盘储存结构详解

bochs使用及硬盘储存结构详解

0x00 bochs简介

​ bochs是一款跨平台的 开源的x86硬件模拟器，用于运行旧的linux或者dos系统是极其合适的，也可以用来编写操作系统或者实模式下的一些软件

​ 去官网下载最近的版本，直接安装，打开后是这个界面，我们点load，然后选择从官网下载的freedosimg解压后的目录里的bochsrc文件

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QQ截图20200610163123

​ 然后返回界面点击start 就可以运行freedos了

QQ截图20200610163310

​

0x01 如何配置

​ 我们刚刚load的 bochsrc文件，实际上是配置文件，用文本工具打开后如下图

QQ截图20200610163345

megs: 32 #内存大小 32MB
romimage: file=$BXSHARE/BIOS-bochs-latest#BIOS文件的路径
vgaromimage: file=$BXSHARE/VGABIOS-lgpl-latest#vga文件路径
vga: extension=vbe, update_freq=15
floppya: 1_44=a.img, status=inserted#挂载软盘，盘符为a 对应物理路径为a.img 大小1.44MB
floppyb: 1_44=b.img, status=inserted#挂载软盘，盘符为b 对应物理路径为b.img  大小1.44MB
ata0-master: type=disk, path=c.img, cylinders=306, heads=4, spt=17#硬盘 盘符c: 
								 #cylinders 柱面数 heads 磁头数 spt 每磁道扇区数
boot: c#设置启动盘
log: bochsout.txt
mouse: enabled=1#启用鼠标
cpu: ips=15000000#instruction per second   cpu速度

0x02 硬盘储存结构详解

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​ 如上图，一个硬盘多个磁头（heads），每个磁头对应一个盘面，每个盘面被分成很多磁道（tracks）一个盘面的磁道数即是柱面（cylinders），每个磁道又分成若干扇区（sector），一个扇区一般储存512BYTE

​ spt 即 sectors per track (每个磁道扇区数)

硬盘扇区定位

​ 以下引用csdn博主的一段内容

有了扇区（sector），有了柱面（cylinder），有了磁头（head），显然可以定位数据了，这就是数据定位(寻址)方式之一，CHS（也称3D），对早期的磁盘（上图所示）非常有效，知道用哪个磁头，读取哪个柱面上的第几扇区就OK了。CHS模式支持的硬盘容量有限，用8bit来存储磁头地址，用10bit来存储柱面地址，用6bit来存储扇区地址，而一个扇区共有512Byte，这样使用CHS寻址一块硬盘最大容量为256

  • 1024 * 63 * 512B = 8064 MB(1MB = 1048576B)（若按1MB=1000000B来算就是8.4GB）

但现在很多硬盘采用同密度盘片，意味着内外磁道上的扇区数量不同，扇区数量增加，容量增加，3D很难定位寻址，新的寻址模式：LBA(Logical Block Addressing)。在LBA地址中，地址不再表示实际硬盘的实际物理地址（柱面、磁头和扇区）。LBA编址方式将CHS这种三维寻址方式转变为一维的线性寻址，它把硬盘所有的物理扇区的C/H/S编号通过一定的规则转变为一线性的编号，系统效率得到大大提高，避免了烦琐的磁头/柱面/扇区的寻址方式。在访问硬盘时，由硬盘控制器再将这种逻辑地址转换为实际硬盘的物理地址。 ———————————————— 版权声明：本文为CSDN博主「zztan」的原创文章，遵循CC 4.0 BY-SA版权协议，转载请附上原文出处链接及本声明。 原文链接：https://blog.csdn.net/zztan/java/article/details/70861021

​ 早起硬盘每个磁道扇区数相等，写入时给出 磁头 柱面 扇区 即可，所以需要知道硬盘的C/H/S三个参数，即有多少个磁头 多少个柱面 每个磁道/柱面多少个扇区，在现在BIOS int13仍然要求提供上面的数据

​ 而现在的硬盘，实际上是“同密度扇区”，也就是外磁道长，所以扇区多，内磁道短，所以扇区少，直接对所有扇区线性编址，但是为了兼容，仍然有一个CHS参数， 那以前用chs模式下用磁头 柱面 扇区 做参数的程序访问硬盘怎：根据C/H/S三个参数，将其转换为线性的扇区地址即可，比如C/H/S 分别是 10,20,30，那么访问磁头5柱面20，扇区18，其线性地址即是 5 * 20 * 30 + 20 * 30 + 18 -1,之所以减1，是因为线性编址是从0开始。

0x03 bochs安装系统到硬盘

1获得一个空硬盘

​ 从网上下载的系统文件有img格式，一般大小1.44mb，是软盘，直接可以启动的系统，而iso则是光盘映像，大小一般超过1.44mb，里面是系统安装程序，不能直接使用。

​ 为了将系统安装到硬盘上，我们得现有一个硬盘。

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​ 如上图，使用bochs安装目录里的bximage.exe可以在安装目录生成一个空的硬盘img文件，依次输入参数，就可以生成指定大小的空硬盘。

​ 值得注意的是，该硬盘的C /H/S参数是它自己确定的，（H总是16 S总是63 C根据硬盘总大小计算）并且，该程序还给出如何把生成img当做bochs主硬盘的配置，如下图：

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​ 根据bochs官方文档（下面引用），像上图这样不配置C/H/S参数，那么默认H是16 S是63，C会根据总大小计算出来，所以上图不配置也可以正确运行，如果H不是16，S不是63，就要特别设置

Disk geometry autodetection works with images created by bximage if CHS is set to 0/0/0 (cylinders are calculated using heads=16 and spt=63). For other hard disk images and modes the cylinders, heads, and spt are mandatory.

2启动安装程序

​ 在上面的配置中，我们的虚拟计算机已经有了一个空硬盘，但是注意，该硬盘甚至没有分区，所以我们启动安装程序，给他分区并安装操作系统。

​ 往配置文件写入，引入dos安装程序的iso，放到光驱中，并将启动设置为光驱启动。

ata0-master: type=disk, path=c.img, mode=flat #bximage生成的硬盘
ata0-slave: type=cdrom, path="MS-DOS.iso", status=inserted#安装程序挂载到光驱
boot: cdrom

​ 这样，再启动bochs时，就会进入安装程序，然后在安装程序里分区该硬盘，安装系统到该硬盘，即可

ata0-master: type=disk, path=c.img, mode=flat #bximage生成的硬盘
boot: c

​ 然后再删除光驱配置，从c盘启动，即可