Question

我是一名对汇编语言非常感兴趣的少年。我正在尝试在Intel x86汇编程序中编写一个小型操作系统，我想知道如何直接写入屏幕，就像不依赖于BIOS或任何其他操作系统一样。我正在查看coreboot，Linux和Kolibri等的来源，希望能够找到并理解一些执行此操作的代码。我还没有在这方面取得成功，虽然我相信我会再看一下Linux源代码，但对于我搜索过的源代码来说，这是最容易理解的。

如果有人知道这一点，或者知道我可以看到哪些源代码，我会很感激，如果他们告诉我的话。

或者更好的是，如果有人知道如何识别Intel x86 CPU上的I / O端口连接到哪个硬件，那也是值得赞赏的。我需要问的是，在英特尔64和IA-32架构软件开发人员手册第1卷：基本架构的输入/输出章节中，以及第3卷中的IN或OUT指令的章节中都没有，我能找到这些信息吗？而且因为在我所拥有的资源中搜索相关指令太费劲了。

Answer 1

第1部分

对于旧VGA模式，有一个固定地址可写入（传统）显示存储区。对于文本模式，此区域从0x000B8000开始。对于图形模式，它从0x000A0000开始。

对于高分辨率视频模式（例如由VESA / VBE接口设置的模式），这不起作用，因为传统显示存储区域的大小限制为64 KiB，大多数高分辨率视频模式需要更多空间（例如1024 * 768 * 32-bpp = 2.25 MiB）。为了解决这个问题，VBE支持两种不同的方法。

第一种方法称为“银行切换”，其中只有部分视频卡的显示内存随时映射到传统区域（您可以更改映射的部分）。这可能非常混乱 - 例如，要绘制一个像素，您可能需要计算像素所在的哪个库，然后切换到该库，然后计算库中的哪个偏移量。更糟糕的是，对于某些视频模式（例如每像素有3个字节的24-bpp视频模式），只有像素数据的第一部分可能位于一个存储区中，而同一像素数据的第二部分位于不同的存储区中。这样做的主要好处是它可以与实模式寻址一起使用，因为传统的显示存储区域低于0x00100000。

第二种方法称为“线性帧缓冲”（或称“LFB”），可以访问视频卡的整个显示存储区域，而无需任何杂乱的存储区切换。您必须询问此区域所在的VESA / VBE接口（并且它通常位于0xC0000000和0xFFF00000之间的“PCI孔”中）。这意味着您无法在实模式下访问它，并且需要使用保护模式或长模式或“虚幻模式”。

要在使用LFB模式时查找像素的地址，您需要执行类似“pixel_address = display_memory_address + y * bytes_per_line + x * bytes_per_pixel”的操作。 “bytes_per_line”来自VESA / VBE接口（可能与“horizontal_resolution * bytes_per_line”不同，因为水平线之间可能有填充）。

对于“银行转换”VBE / VESA模式，它变得更像：

pixel_offset = y * bytes_per_line + x * bytes_per_pixel;
bank_number = pixel_offset / bank_size;
pixel_starting_address_within_bank = pixel_offset % bank_size;

对于一些旧的VGA模式（例如256色“模式0x13”），它与LFB非常相似，除了行之间没有填充，你可以做“pixel_address = display_memory_address +（y * horizontal_resolution + x）* bytes_per_pixel ”。对于文本模式，它基本上是相同的，除了2个字节确定每个字符及其属性 - 例如“char_address = display_memory_address +（y * horizontal_resolution + x）* 2”。对于其他旧的VGA模式（单色/双色，4色和16色模式），视频卡的内存排列完全不同。它被分成“平面”，其中每个平面包含一位像素，并且（例如）在16色模式下更新一个像素，您需要写入4个单独的平面。出于性能原因，VGA硬件支持不同的写入模式和不同的读取模式，并且它可能变得复杂（这里太复杂，无法充分描述）。

第2部分

对于I / O端口（在80x86上，“PC兼容”），有3种常规类别。第一种是使用固定I / O端口的“事实上的标准”传统设备。这包括PIC芯片，ISA DMA控制器，PS / 2控制器，PIT芯片，串行/并行端口等。几乎所有描述如何编程这些设备的内容都将告诉您设备使用哪些I / O端口。

下一类是传统/ ISA设备，其中设备使用的I / O端口由卡本身的跳线决定，并且没有合理的方法来确定它们从软件使用哪些I / O端口。为了解决这个问题，最终用户必须告诉OS每个设备使用哪个I / O端口。值得庆幸的是，这些硬壳已经过时了（虽然这并不一定意味着没有人使用它）。

第三类是“即插即用”，其中有一些方法可以询问设备使用哪个I / O端口（在大多数情况下，更改设备使用的I / O端口）。这方面的一个例子是PCI，其中有一个“PCI配置空间”，可以告诉您有关每个PCI设备的大量信息。对于这些类别，没有人可以确定哪些设备将在运行时使用哪个I / O端口，并且更改某些BIOS设置可能导致任何/所有这些设备更改I / O端口。 / p>

另请注意，Intel CPU只是一个CPU。没有什么能阻止这些CPU被用于与“PC兼容”计算机完全不同的东西。英特尔的CPU手册绝不会告诉您有关CPU本身以外的硬件（包括芯片组或设备）的任何信息。

第3部分

可能是获取更多信息（适用于操作系统开发人员/业余爱好者）的最佳位置是http://osdev.org/（他们的维基及其论坛）。

Answer 2

有点超出我的范围，但您可能想要查看VESA。

Answer 3

这不是那么简单。虽然BIOS提供INT 10h来向屏幕写入文本，但图形因一个适配器而异。例如，您可以在此处找到有关VGA http://www.wagemakers.be/english/doc/vga的信息。这里有一些古老的SVGA适配器http://www.intel-assembler.it/portale/5/assembly-game-programming-encyclopedia/assembly-game-programming-encyclopedia.asp。

Answer 4

对于通用I / O端口，您必须通过BIOS，这意味着中断。许多蓝色卫星之前，我使用Don Stoner的参考资料来帮助编写一些实模式汇编，但几个月后我就把它烧掉了，忘记了我所知道的大部分内容。

Answer 5

要直接写入屏幕，您应该写入VGA文本模式区域。这是一个内存块，它是文本模式的缓冲区。

文本模式屏幕由80x25个字符组成;每个字符都是16位宽。如果设置了第一位，则字符将在屏幕上闪烁。然后接下来的3位详细说明背景颜色;第一个字节的最后4位是前景（或文本字符）的颜色。接下来的8位是字符的值。这通常是代码页737或437，但它可能因系统而异。

Here是一个详细说明此缓冲区的维基百科页面，而here是指向代码页437的链接

在系统启动之前，几乎所有BIOS都会将模式设置为文本模式，但某些笔记本电脑的BIOS将无法启动进入文本模式。如果您尚未处于文本模式，则可以非常简单地使用int10h进行设置：

xor ah, ah
mov al, 0x03
int 0x10

（上面的代码使用了BIOS中断，所以它必须在实模式下运行。我建议将它放在你的bootsector中。）

最后，这是我为保护模式编写字符串而编写的一组例程。

unsigned int terminalX;
unsigned int terminalY;
uint8_t terminalColor;
volatile uint16_t *terminalBuffer;

unsigned int strlen(const char* str) {
    int len;
    int i = 0;
    while(str[i] != '\0') {
        len++;
        i++;
    }
    return len;
}

void initTerminal() {
    terminalColor = 0x07;
    terminalBuffer = (uint16_t *)0xB8000;
    terminalX = 0;
    terminalY = 0;

    for(int y = 0; y < 25; y++) {
        for(int x = 0; x < 80; x++) {
            terminalBuffer[y * 80 + x] = (uint16_t)terminalColor << 8 | ' ';
        }
    }
}

void setTerminalColor(uint8_t color) {
    terminalColor = color;
}

void putCharAt(int x, int y, char c) {
    unsigned int index = y * 80 + x;
    if(c == '\r') {
        terminalX = 0;  
    } else if(c == '\n') {
        terminalX = 0;
        terminalY++;
    } else if(c == '\t') {
        terminalX = (terminalX + 8) & ~(7);
    } else {
        terminalBuffer[index] = (uint16_t)terminalColor << 8 | c;
        terminalX++;
        if(terminalX == 80) {
            terminalX = 0;
            terminalY++;
        }
    }
}

void writeString(const char *data) {
    for(int i = 0; data[i] != '\0'; i++) {
        putCharAt(terminalX, terminalY, data[i]);       
    }           
}

您可以阅读有关此on this page。

的信息

Answer 6

我找到了一个提供有关此事的一些好信息的地方： http://www.osdever.net/FreeVGA/home.htm 它讨论了编写直接写入屏幕的代码的一些重要细节。我从链接到Don Stoner的网站找到了它（感谢您的链接，SilverbackNet！）。我还在寻找更多的信息，所以如果有人有更多的想法，我会非常感谢你的帮助。

Answer 7

我找到了一本似乎回答我问题的书。我意识到在FreeVGA页面上阅读它后，这本书可能存在。这是链接： Programmer's Guide to the EGA, VGA and Super VGA cards

如何直接写入屏幕？

7 个答案: