大部分与电脑相关的时间都花在了我的 Sun SPARCstation 工作站上。我可以完成几乎所有与电脑相关的事情，包括电子邮件互动、系统管理、网络冲浪、网络末日战士（我承认——是我传播了那个黑客程序，让您可以在 Solaris 2.3 上运行末日战士），所有这些都在我用于软件开发的同一台机器上完成。不过，偶尔我还是会启动桌子上的旧 PC，使用 MS Word 编写文档或备忘录，或者运行几年前购买的少数几个小型实用程序。嗯，这很快就过时了！桌子上有两套键盘、两台显示器和两台电脑，占用的不仅仅是桌面空间——维护起来需要更多时间，而且来自不同的操作系统设计也会让人感到沮丧。因此，我开始寻找一种软件解决方案，让我在我的 SPARCstation 上运行我使用的一些 PC 程序。

花很多钱来运行我已经购买的东西这个想法让我感到不舒服，而且我有兴趣找到一些必要时可以扩展的东西。在互联网上稍微搜索了一下，并没有找到任何低成本或无预算的程序可以在 SPARC 上运行 MS Windows 3.1，并且可以访问源代码。Wine 和 DOSEMU 项目正在取得巨大进展，但它们永远无法在非 x86 架构上运行。有一个名为 pcemu 的模拟器程序，可以在 SPARC 上运行。它很好地完成了它的预期目的——运行 DOS。不幸的是，它的设计目的是模拟 8086，并且不适合扩展以支持 80286 和 80386 功能。我的搜索还发现了另一个 8086 模拟器，它与旧版本的 MINIX 一起使用，允许 MINIX 在非 x86 平台上运行。由于它的目标是允许真实模式版本的 MINIX 在模拟器中运行，因此这似乎也不是增强的理想选择。

就是没有什么东西可以完成我想做的事情，或者如果我愿意努力增强它，也没有什么好的起点。与此同时，我注意到网上，特别是在 comp.emulators.* 新闻组中，也有类似的浓厚兴趣。在那个时候，我开始着手 Bochs（发音为“box”）这个便携式软件 PC 模拟器项目，目标是让 PC 软件可以在 Unix 工作站上运行。

回顾过去，仍然很难相信这一切是如何实现的。最大的障碍通常是文档。我们这里有一个有点缺乏文档的 DOS（以及后来的 Windows），试图使用大量非标准化的，有时文档也很差的 BIOS 的各个部分，使用并非总是准确或完整记录的硬件设备，并在非开放的 Intel x86 架构上运行，该架构具有未记录的指令和功能（例如，LOADALL）。如果不是像《未文档化的 PC》和《未文档化的 DOS》这样的书籍，我早就放弃了。另一个巨大的障碍是（而且将一直是）追踪和修复在这个如此复杂的系统中似乎几乎不可能找到的错误。这里翻转了一个错误的位，有时不良影响会在 1000 万条指令之后才显示出来，当屏幕上显示错误的字符时！依赖于时序的错误被证明是难以捉摸的，因为它们并非总是出现，而且时序会受到代码中插入的调试打印语句的严重影响。我曾多次筛选过一些 50 多兆字节的调试文件（我称之为隐形错误尾迹），结果却发现我没有打印出我需要的那一条信息！

在我从事这个软件工作的两年半时间里，Bochs 已经取得了几个非常重要的里程碑。第一个是启动 MS DOS 5.0 到 A 盘提示符！那时，我只有非常简陋的文本 HGA（单色视频卡）模拟，没有键盘支持，所以我不得不将按键硬编码到键盘 BIOS 中，以绕过启动期间的时间和日期提示，并在之后运行 DOS 命令。这并不漂亮，但它表明存在潜力。

然后我开始实现 HGA 的图形模式和基本的键盘支持，试图让 Windows 3.0 在实模式下运行。经过许多个不眠之夜，我设法让 Windows 3.0 启动并通过了初始的图形横幅屏幕。多么壮观的景象啊！我记得盯着屏幕，沉浸其中，不敢敲击任何键，生怕它会挂起 Windows。事实上它确实挂起了，那时我知道我走对了路...

虽然我从一开始就将模拟器设计为 32 位，但在当时我只有 8086 模拟。是时候冒险并实现 80286 的保护和内存管理模型了。令人惊讶的是，仅仅几个月后，我就编写了 80286 支持的很大一部分代码，并且能够让 MS Windows 3.1（和 3.0）在标准模式（286 保护模式）下运行。

虽然 MS Windows 和 MS-DOS 在很大程度上是我专注于在模拟器中运行的软件，但我也有一些其他有趣的经历。最近，我一直在与 MINIX 项目（Andrew S. Tanenbaum 和朋友们）合作，使其能够在 Bochs 模拟器下启动/工作。这个想法是允许 MINIX（一个适合学习内部工作原理的 Unix 克隆）在尚未移植到的平台上运行。最近，我能够在 Bochs 中执行完整的 MINIX 安装，并在 286 保护模式下启动 MINIX（尽管还需要做更多工作）。

我曾经与 DOSEMU 项目的源代码合作并将我的源代码与之集成了一段时间。然而，他们的代码更改非常高效，很难跟上，尤其是在 Bochs 的事情开始稳固之前，我很快就编写了自己的键盘和视频支持。

当我开始进行 80386 模拟时（我最近开始了这一旅程），我期待着与 Wine 团队交谈，探讨在编译时选择性地合并 Wine 和 Bochs 的可能性，从而允许 Wine 在非 x86 平台上运行。Wine 包含一种 MS Windows 到 X Windows/Unix 的转换技术，但它缺乏 x86 模拟，而 x86 模拟将使其能够在其他平台上运行。合并将意味着在 Bochs 中运行 Windows 时可以实现显着的性能提升，因为 Windows GUI 和 OS 调用将由 Wine 映射到本机 Unix/X 函数，而不是 Bochs 模拟 Windows 调用所包含的整个过程。这与 Sun 的 Wabi 产品背后的基本概念相同。

由于“模拟器”这个词最近被大量使用，让我澄清一下不同类型的模拟。像 DOSEMU 和 Wine 这样的软件，在我的术语中，是环境或操作系统模拟器。也就是说，它们以本机方式运行可执行文件（x86 代码在 x86 处理器上运行），并转换或“模拟”可执行文件期望的操作系统（如 MS Windows）与当前正在运行的操作系统（如 Linux）之间的交互。这种“模拟”受限于 x86 平台，因为不提供指令集模拟，但它非常高效，并且是 x86 机器上双启动设置的绝佳替代方案。

Bochs 是一个纯粹的模拟器，因为它在软件中模拟每个 x86 指令，以及您期望在 PC 上找到的必要 BIOS 和硬件。有一个巨大的解码循环，它紧密地模拟了 CPU 的取指-解码-执行动作。CPU 的组件——即寄存器——由表示 CPU 的大型结构中的字段建模。主内存由 C 程序中的大型内存数组表示。输入和输出设备，如键盘、定时器、PIC 等，采用非常模块化的设计，通过注册其相应的 IRQ、I/O 地址空间使用情况和中断服务例程“插入”代码的其余部分。

Bochs 需要模拟 Windows 支持的图形卡，我选择了单色 Hercules 图形适配器 (HGA)，因为它最容易实现。使用 X 窗口来表示 PC 监视器和视频帧缓冲区是一个便携且自然的选择，它也提供了键盘输入机制。

由于所有指令都在 C 语言中模拟，因此 Bochs 不受任何特定处理器的限制，并且非常容易移植到许多其他 Unix 平台。我希望尽可能地扩展这个主题，并且希望看到 Bochs 移植到其他非类 Unix 操作系统，如 Mac OS。

与任何模拟软件一样，性能始终是一个问题，因为在模拟器下运行程序本质上比运行本机软件慢。我在编写 Bochs 时一直牢记性能，尽管我将一些优化推迟到以后，以便它们不会干扰 386 模拟的开发路径。

有些人问我是否有任何计划在 Bochs 中添加动态编译技术来提高性能。我强烈认同 KISS 原则，并且希望保持源代码简单、易于理解和管理，因此我怀疑我会在短期内添加它。然而，在不久的将来，还有一些更传统的性能增强空间。我认为标志处理是一个具有潜在性能改进的领域。不过，使用如此简单（且蛮力）的模拟方法的一个好处是，它没有许多花哨的优化，因此处理自修改代码没有问题，因为指令流是即时解码和执行的。

从一开始，我就将 Bochs 编码为一个 32 位模拟器（386 及更高版本）。在内部，寄存器和其他功能始终由 32 位量表示。这对我来说是一个巨大的帮助，因为我不断地向模拟支持添加 32 位处理器功能。

由于我开始使用 GNU “autoconf” 实用程序，配置和编译过程变得更加容易和便携。但是，设置环境（硬盘和软盘映像文件、VGA 字体等）以及在 Bochs 中安装 DOS/Windows 3.1 的过程有点冗长。有关详细信息，请参阅 Bochs 发行版中的 INSTALL 文件。但是，为了让您对编译和配置过程有所了解，我在这里包含了我在 Linux 机器上编译 Bochs 和安装 Windows 3.1 时使用的命令。请注意，我使用的是 tcsh，命令在不同的平台上可能会有所不同。

首先，解压缩发行版

$ cd parent-dir
$ gzip -dc bochs-YYMMDD.tgz | tar xvf -

然后配置 Makefile 和源代码，并进行编译。

$ cd bochs-YYMMDD
$ setenv CFLAGS "-O3 -Wall -m486"
$ ./configure --enable-80286 \\
  --enable-native-floppy
$ make

如果您使用的是 Bourne shell，例如 bash，setenv 将不起作用。请使用

$ CFLAGS="-O3 -Wall -m486"; export CFLAGS

代替。

您可能需要安装 “VGA” 字体。请阅读 bochs 发行版中的 INSTALL 文件以了解此过程。您的字体目录可能是 /usr/lib/X11/fonts/misc、/usr/openwin/lib/X11/fonts/misc 或其他位置。

$ cp fonts/vga.pcf font-dir
$ mkfontdir font-dir

创建一个 可启动 的 1.44M 软盘，其中包含 DOS FORMAT 和 FDISK 可执行文件，使用真实的 DOS 机器。假设 1.44MB 软盘是驱动器 A

C:> FORMAT /s /u A:
C:> COPY FORMAT.COM A:
C:> COPY FDISK.EXE A:

现在将此软盘插入您的工作站，并将其映像创建为 Unix 文件。假设您的 1.44MB 软盘驱动器是 /dev/fd0，请执行以下操作

$ dd if=/dev/fd0 ibs=512 of=1.44

为 B: 创建一个空的 1.2M 软盘映像文件（在本示例中未使用）

$ dd if=/dev/zero of=1.2 bs=512 count=2400

现在创建一个 20MB 硬盘映像文件（其他大小也是可能的，但我们现在坚持一个简单的例子）

$ dd if=/dev/zero of=20M bs=512 count=41820

编辑源代码顶层的 .bochsrc 文件。将 floppya 行更改为 floppya: file=./1.44，将 floppyb 行更改为 floppyb: file=./1.2，并将 diskc 行更改为 diskc: file=./20M。

使用 1.44M 软盘映像文件启动 Bochs

$ bochs -bootA

Bochs 现在应该正在运行。按几次回车键并接受日期和时间。

使用 FDISK 对 C: 驱动器（20M 文件）进行分区。将整个驱动器添加为主分区。也就是说，运行 FDISK，然后按三次回车键；一次用于“创建 DOS 分区或逻辑 DOS 驱动器”，一次用于“创建主 DOS 分区”，一次用于选择最大尺寸。

此时，只需单击窗口上的鼠标按钮即可退出 bochs。由于 Bochs 尚不支持重启，您必须退出并重启 Bochs，然后格式化 C: 驱动器并将 DOS 系统文件添加到其中

$ bochs -bootA
A> FORMAT /u /s c:

再次，通过单击窗口中的任意鼠标按钮退出 Bochs。

现在将 .bochsrc 中的 floppya 行更改为 floppya: 1_44=/dev/fd0。将 Windows 3.1 安装盘的 Disk 1 放入软盘驱动器。然后重启 Bochs，从硬盘映像文件启动，并启动 Windows 3.1 安装

$ bochs -bootC
C> a:setup

按 Enter 键立即安装 Windows，然后按“c”进行自定义安装。再次按 Enter 键将 Windows 安装到默认的 C:\WINDOWS 位置。

在 Windows 安装屏幕中，除了键盘类型外，一切都应该识别良好，您需要更改键盘类型。使用箭头键选择“所有 AT 键盘”。继续安装 Windows，仅使用按键（请记住，在窗口中单击鼠标会退出 Bochs）。设置打印机和应用程序没有意义。允许 Windows 创建（或更改）您的 AUTOEXEC.BAT 和 CONFIG.SYS 文件，并观看 Windows 启动。然后返回 DOS，在窗口中单击以退出 Bochs，然后重启 Bochs 和 Windows

$ bochs -bootC
C> WIN

图 1 显示了一个示例屏幕。请注意，显示代码中存在一些错误伪像。

Bochs 支持的硬件、CPU 和 BIOS 功能集在很大程度上取决于我在模拟器环境中运行的软件套件。我的大部分努力都集中在支持足够的功能来运行 MS DOS 5.0 和 Windows 3.1 上。最近，我将 Minix 1.7.2 添加到我的目标软件列表中。鉴于此，Bochs 目前支持以下项目：（请记住，新功能总是在不断添加，其中一些可能仅在下一个版本中可用）

8086/80286 指令集，包括保护和虚拟内存模型。配置脚本中的一个选项允许为任一架构进行编译。

单色 Hercules 图形适配器 (HGA) 这是一种相当简单的图形适配器，具有字符和像素映射图形功能。文本和像素图形映射到 X 窗口。

软盘驱动器：1.44M 3.5 英寸、1.2M 5.25 英寸和 720K 3.5 英寸 这些通过将它们映射到相应大小的 Unix 文件或工作站上的软盘驱动器来实现。最初，仅支持 BIOS 软件中断（如子例程调用），但最近我添加了最少量的直接内存访问 (DMA) 和软盘 I/O 支持，用于 Minix。

硬盘驱动器：10、20 或 30 兆字节驱动器 硬盘驱动器也作为 Unix 文件实现。对硬盘驱动器的读写请求被定向到 read() 和 write() Unix 系统调用，这些调用在硬盘映像文件上操作。目前对硬盘驱动器的访问仅限于 BIOS 软件中断。很可能会添加 DMA 和硬盘驱动器 I/O 的使用。

主/从可编程中断控制器 (PIC) 需要传达其中断 CPU 以进行服务的硬件设备连接到任一 PIC。这些包括键盘、系统定时器、磁盘控制器等。提供了对主 PIC 和从 PIC 的相当完整的模拟。

非增强型键盘 来自用于视频显示的 X 窗口的按键输入，为键盘模拟提供输入。同时提供了 BIOS 键盘软件中断 (int 16H) 和硬件 I/O 访问。键盘代码仍然需要做一些工作。

CMOS 功能 我只实现了部分 CMOS 功能，尽管它允许 BIOS 软件中断和硬件 I/O 访问。主要提供处理 CMOS 时间、日期和关机状态的功能。CMOS 实时时钟 (RTC) 尚未实现。

相当数量的典型 BIOS 中断和数据区域值 这些功能包括检测您的 PC 的特性和功能、内存大小信息、读/写软盘和硬盘扇区、间隔定时器、视频功能、引导加载程序等。

通过 GNU 'autoconf' 进行 Makefile 配置

运行 DOS 5.0、Windows 3.0、Windows 3.1 此外，我能够安装和启动 Minix 1.7.2，但还需要做更多工作。

为了真正使 Bochs 成为一个有用的工具，还需要添加更多功能。在不久的将来，计划重点添加 80386 功能集，因为这将允许 Bochs 运行最新的操作系统，例如 Windows 95 和 Windows 3.1 中的 32 位代码。我还有其他改进计划，并且我从通过网络收到的建议和输入中获得了更多想法。以下是我计划添加的其他功能列表

386、486 和其他 x86 代功能 32 位模拟已经有了一个良好的开端。编码应该会顺利进行；测试和调试会更慢更困难。这应该允许 Bochs 运行 Minix for 386、增强模式下的 Windows 3.1、Windows 95 和 Linux。

网络

浮点协处理器模拟

鼠标模拟 我已经在 PS/2 鼠标模拟方面有了一个良好的开端，但由于它与键盘硬件如此紧密地集成在一起，因此使调试键盘/鼠标代码变得困难。鼠标代码目前已禁用，直到我重新审视它。我真的很想获得关于罗技或其他总线鼠标的良好（低级）文档，在这种情况下，我很乐意实现它。

文件系统重定向器 这将允许 DOS 或 Windows 将驱动器（例如 E:）映射到您的 Unix 目录（例如，/home/johndoe/windows-drive）。您还可以读取安装在 Unix 文件系统上的 CD。

更多性能增强 在 386 功能编码完成之前，我不太愿意在性能增强方面做太多工作，但之后，代码的许多元素都需要检查以寻找潜在的性能增强。这将是从世界各地的性能向导那里征求意见的好时机。

以及更多...

有关 Bochs、开发者电子邮件列表、FTP 站点等更多信息，请访问 world.std.com/~bochs/。