Bochs代码导读 - Welcome to SCTS &ampamp; CGCL!.doc

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1、Bochs代码导读摘要Bochs是一个基于LGPL的开源x86虚拟机软件，它是用C++编写的。Bochs的工作方式与VMWare等软件有所不同，VMWare是直接在实体机器的CPU上执行虚拟机的CPU指令，而Bochs则是用一个个函数来模拟一条条指令。于是，VMWare的性能比较好，但它只能在x86机器上模拟x86；而Bochs则可以在各种架构的CPU上模拟x86，当然，它的性能比较低。本文站在一个开发人员的角度，深入浅出地介绍Bochs2.2.6的一些重要的类，函数以及大致的工作流程，以分析CPU的模拟代码为主，不涉及BIOS、磁盘、显卡等的模拟。1主要的类1.1BX_CPU_C在boc

2、hs.h里面有一个宏：#defineBX_CPU_Cbx_cpu_c因此BX_CPU_C类实际上表示的是bx_cpu_c类，这个类用于模拟一个CPU，它可以模拟16位（实模式）、32位（保护模式）和64位（长模式）三种模式，这三种模式的区别主要是寄存器的字长不同。下面简单介绍这个类的主要成员。charname[64];name变量是一个字符串，代表CPU的名字。unsignedbx_cpuid;CPU的ID号，Bochs可以模拟SMP（对称多处理）的机器，在SMP机器中，每个CPU都有一个ID号来彼此区分。bx_gen_reg_tgen_reg[BX_GENERAL_REGISTERS];

3、bx_gen_reg_t是一个比较复杂的结构体，它表示一个64位的通用寄存器，其主要成员有：rrx：表示一个完整的64位寄存器的hrx、erx：分别表示64位寄存器的高32位与低32位，这时候64位的寄存器被分割成2个32位寄存器使用rx：表示erx的低16位，此时寄存器被当作16位寄存器使用rh、rl：分别表示rx的高8位与低8位，此时rx被分割成2个8位寄存器gen_reg就是一个代表通用寄存器的数组，BX_GENERAL_REGISTERS是寄存器的个数，如果模拟的是64位处理器，那么BX_GENERAL_REGISTERS值为16，否则值为8。当BX_GENERAL_REGISTE

4、RS值为16时通用寄存器分别是RAX、RCX、RDX、RBX、RSP、RBP、RSI、RDI、R8～R15；值为8时没有R8～R15。Bit64urip;Bit32ueip;rip和eip分别是64位模式和32位模式下的指令指示器，其类型分别是64位和32位的无符号整数。bx_addressprev_eip;bx_addressprev_esp;为了处理指令的执行异常或失效问题，提供prev_eip和prev_esp以保存上一条指令的IP（指令指示器）和SP（堆栈指示器）。bx_address的类型是Bit64u或Bit32u，取决于模拟的是64位还是32位CPU。bx_segment_r

5、eg_tsregs[6];bx_segment_reg_t是表示段寄存器的结构，sregs[6]是表示了6个段寄存器的数组。这6个寄存器分别是ES、CS、SS、DS、FS和GS。BX_MEM_C*mem;mem是指向这个CPU所使用的内存的指针。bx_local_apic_clocal_apic;在SMP系统中，需要用到APIC（高级可编程中断控制器），每个处理器都有一个本地APIC，用于接收本CPU产生的中断以及CPU之间的中断，整个系统中还有一个IOAPIC，用于接收外部硬件产生的中断。bx_local_apic是表示本地APIC的类，local_apic就是处理器的本地APIC。un

6、signedcpu_mode;CPU的工作模式，主要有5种，分别是实模式（16位模式）、8086虚拟模式（32位模式下虚拟16位模式）、保护模式（32位模式）、兼容模式（64位模式下虚拟32位模式）和长模式（64位模式）。分别使用宏BX_MODE_IA32_REAL、BX_MODE_IA32_V8086、BX_MODE_IA32_PROTECTED、BX_MODE_LONG_COMPAT和BX_MODE_LONG_64表示。bxICache_ciCacheBX_CPP_AlignN(32);iCache表示CPU的指令缓存，其存储方式按32字节对齐。BX_CPU_C(unsignedid=

7、0);~BX_CPU_C();构造函数和析构函数。构造函数的主要工作是为成员变量分配相应的存储空间，设置bx_cpuid和local_apic的值。voidinitialize(BX_MEM_C*addrspace);CPU的初始化函数，它的主要工作是初始化本地APIC，为各个寄存器赋初值，并且将addrspace的值赋给mem。BX_CPP_INLINEbx_boolreal_mode(void);BX_CPP_INL