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自制操作系统日记（6）：静态桌面初步

作者：萧
  • 2022-11-16
    四川

  • 本文字数：4642 字

    阅读完需：约 15 分钟

代码仓库地址：https://github.com/freedom-xiao007/operating-system

简介

在上篇中我们成功的加载跳转执行了 C 语言的代码，本篇中将跟随书籍，初步展示了一个系统页面的初步界面，看到桌面那刻还是有点意思的

最终结果展示

不多啰嗦，这里先直接展示结果，最终的运行界面如下：



可以看到有点模样了，令人激动啊。当最终到这一步的时候，心里开心极了，哈哈

相关代码说明

本篇中的代码修改基本上是抄《30 天自制操作系统》中的，但可能是 nask 和 nasm 的区别问题，我们需要单独修改的地方也不少，下面我们详细说明下需要修改的地方

setup.asm 文件修改

这个文件需要添加界面相关的参数设置，我们将其插入到 start 的下面，如下：


start:    ; 画面モードを設定    MOV    AL,0x13      ; VGA显卡，320x200x8bit    MOV    AH,0x00    INT    0x10    MOV    BYTE [VMODE],8  ; 屏幕的模式（参考C语言的引用）    MOV    WORD [SCRNX],320    MOV    WORD [SCRNY],200    MOV    DWORD [VRAM],0x000a0000
复制代码

func.asm 文件修改

这次新增了比较多的函数，但不复杂，也不多，这个文件的内容如下：


[BITS 32]                          ; 制作32位模式用的机器语言        GLOBAL  _io_hlt, _io_cli, _io_sti, io_stihlt        GLOBAL  _io_in8,  _io_in16,  _io_in32        GLOBAL  _io_out8, _io_out16, _io_out32        GLOBAL  _io_load_eflags, _io_store_eflags[SECTION .text]_io_hlt:     ; void io_hlt(void);        HLT        RET_io_cli:     ; void io_cli(void);        CLI        RET_io_sti:     ; void io_sti(void);        STI        RET_io_stihlt: ; void io_stihlt(void);        STI        HLT        RET_io_in8:     ; int io_in8(int port);        MOV      EDX, [ESP+4]      ; port        MOV      EAX,0        IN       AL, DX        RET_io_in16:   ; int io_in16(int port);
        MOV      EDX, [ESP+4]      ; port        MOV      EAX,0        IN       AX, DX        RET_io_in32:   ; int io_in32(int port);        MOV      EDX, [ESP+4]      ; port        IN       EAX, DX        RET_io_out8:   ; void io_out8(int port, int data);        MOV      EDX, [ESP+4]      ; port        MOV      AL, [ESP+8]       ; data        OUT      DX, AL        RET_io_out16:  ; void io_out16(int port, int data);        MOV      EDX, [ESP+4]      ; port        MOV      EAX, [ESP+8]      ; data        OUT      DX, AX        RET_io_out32:  ; void io_out32(int port, int data);        MOV      EDX, [ESP+4]      ; port        MOV      EAX, [ESP+8]      ; data        OUT      DX, EAX        RET_io_load_eflags:     ; int io_load_eflags(void);        PUSHFD       ; 指PUSH EFLAGS        POP      EAX        RET_io_store_eflags:   ; void io_store_eflags(int eflags);        MOV      EAX, [ESP+4]        PUSH EAX        POPFD ; 指POP EFLAGS        RET
复制代码

c 入口文件修改

本次直接使用书中的 C 相关代码，但有几处不适配，需要我们单独进行修改


  1. 第一处是原书中的 boxfill8 函数，用于绘制矩形的：原书中是选循环 y 再循环 x，但在博主运行时，总是会多出一个 memset 函数，导致运行失败，系统不断重启


需要将其修改下，替换为先循环 x 再循环 y（不断地尝试后发现的，但没有搞懂为啥会这样）


  1. 第二处是调用 boxfill8 时的线条高度问题：原书中下发的两个矩形都是线条出度为 1 左右（我猜测），但在博主尝试中，小于 3 的高度不会显示


这里就需要修改下传入 boxfill8 的 y0 和 y1 的差值最小为 3


经过修改后，文件的所有内容如下：


#define COL8_000000 0#define COL8_FF0000 1#define COL8_00FF00 2#define COL8_FFFF00 3#define COL8_0000FF      4#define COL8_FF00FF      5#define COL8_00FFFF      6#define COL8_FFFFFF      7#define COL8_C6C6C6      8#define COL8_840000      9#define COL8_008400      10#define COL8_848400      11#define COL8_000084      12#define COL8_840084      13#define COL8_008484      14#define COL8_848484      15
/*就算写在同一个源文件里，如果想在定义前使用，还是必须事先声明一下。*/void io_hlt(void);void io_cli(void);void io_out8(int port, int data);int io_load_eflags(void);void io_store_eflags(int eflags);
void init_palette(void);void set_palette(int start, int end, unsigned char *rgb);void boxfill8(unsigned char *vram, int xsize, unsigned char c, int x0, int y0, int x1, int y1);
void start(void){    init_palette(); /* 设定调色板 */
    char *vram; /* 变量p是BYTE [...]用的地址 */    vram = (char *) 0xa0000; /* 指定地址 */    int xsize = 320;    int ysize = 200;
    boxfill8(vram, xsize, COL8_008484,  0,         0,          xsize, ysize - 29);    boxfill8(vram, xsize, COL8_C6C6C6,  0,         ysize - 28, xsize, ysize - 28);    boxfill8(vram, xsize, COL8_FFFFFF,  0,         ysize - 27, xsize, ysize - 27);    boxfill8(vram, xsize, COL8_C6C6C6,  0,         ysize - 26, xsize, ysize -  1);
    //     y距离有时候需要大于3    boxfill8(vram, xsize, COL8_FFFFFF,  3,         ysize - 24, 59,         ysize - 21);    boxfill8(vram, xsize, COL8_FFFFFF,  2,         ysize - 24,  2,         ysize -  4);    boxfill8(vram, xsize, COL8_848484,  3,         ysize -  4, 59,         ysize -  1);    boxfill8(vram, xsize, COL8_848484, 59,         ysize - 23, 59,         ysize -  5);    boxfill8(vram, xsize, COL8_000000,  2,         ysize -  3, 59,         ysize -  0);    boxfill8(vram, xsize, COL8_000000, 60,         ysize - 24, 60,         ysize -  3);
    boxfill8(vram, xsize, COL8_848484, xsize - 47, ysize - 24, xsize -  4, ysize - 21);    boxfill8(vram, xsize, COL8_848484, xsize - 47, ysize - 23, xsize - 47, ysize -  4);    boxfill8(vram, xsize, COL8_FFFFFF, xsize - 47, ysize -  3, xsize -  4, ysize -  0);    boxfill8(vram, xsize, COL8_FFFFFF, xsize -  3, ysize - 24, xsize -  3, ysize -  3);
    for (; ; ) {        io_hlt();    }}
void init_palette(void){    static unsigned char table_rgb[16 * 3] = {        0x00, 0x00, 0x00,   /*  0：黑 */        0xff, 0x00, 0x00, /* 1：亮红 */        0x00, 0xff, 0x00, /* 2：亮绿 */        0xff, 0xff, 0x00, /* 3：亮黄 */        0x00, 0x00, 0xff, /* 4：亮蓝 */        0xff, 0x00, 0xff, /* 5：亮紫 */        0x00, 0xff, 0xff, /* 6：浅亮蓝 */        0xff, 0xff, 0xff, /* 7：白 */        0xc6, 0xc6, 0xc6, /* 8：亮灰 */        0x84, 0x00, 0x00, /* 9：暗红 */        0x00, 0x84, 0x00, /* 10：暗绿 */        0x84, 0x84, 0x00, /* 11：暗黄 */        0x00, 0x00, 0x84, /* 12：暗青 */        0x84, 0x00, 0x84, /* 13：暗紫 */        0x00, 0x84, 0x84, /* 14：浅暗蓝 */        0x84, 0x84, 0x84 /* 15：暗灰 */    };    set_palette(0, 15, table_rgb);    return;
    /* C语言中的static char语句只能用于数据，相当于汇编中的DB指令 */}
void set_palette(int start, int end, unsigned char *rgb){    int i, eflags;    eflags = io_load_eflags();  /* 记录中断许可标志的值*/    io_cli();                      /* 将中断许可标志置为0，禁止中断 */    io_out8(0x03c8, start);    for (i = start; i <= end; i++) {        io_out8(0x03c9, rgb[0] / 4);        io_out8(0x03c9, rgb[1] / 4);        io_out8(0x03c9, rgb[2] / 4);        rgb += 3;    }    io_store_eflags(eflags);     /* 复原中断许可标志 */    return;}
void boxfill8(unsigned char *vram, int xsize, unsigned char c, int x0, int y0, int x1, int y1){    int x, y;    for (x = x0; x <= x1; x++) {        for (y = y0; y <= y1; y++) {            vram[y * xsize + x] = c;        }    }    return;}
复制代码


脚本还是使用原来的，本篇中没有变化，一键运行后，出现文章开头令人激动的画面

初步感受 C 代码转汇编

在书中开始时介绍了不同手段实现同一个效果：给内存赋值


第一个方式是使用 wirte_mem8 时的编译 nasm 代码：使用写汇编函数的方式，根据传入的值，写到相应的内存中


void write_mem8(int addr, int data);void start(void) {    int i;    for (i = 0xa0000; i < 0xaffff; i++) {  write_mem8(i, i & 0x0f);    }}
复制代码


ALIGN   8?_001:  mov     eax, ebx                                ; 0018 _ 89. D8        mov     dword [esp], ebx                        ; 001A _ 89. 1C 24        add     ebx, 1                                  ; 001D _ 83. C3, 01        and     eax, 0FH                                ; 0020 _ 83. E0, 0F        mov     dword [esp+4H], eax                     ; 0023 _ 89. 44 24, 04        call    _write_mem8                             ; 0027 _ E8, 00000000(rel)        cmp     ebx, 720895                             ; 002C _ 81. FB, 000AFFFF        jnz     ?_001                                   ; 0032 _ 75, E4
_write_mem8:     ; void write_mem8(int addr, int data);        MOV      ECX, [ESP+4]      ; [ESP + 4]中存放的是地址，将其读入ECX        MOV      AL, [ESP+8]       ; [ESP + 8]中存放的是数据，将其读入AL        MOV      [ECX], AL        RET
复制代码


第二个是指针，使用 char*时的编译 nasm 代码：突然有种回到以前学习 C 的感觉，想到初期使用指针时的痛苦


void start(void) {    int i;    char *p;    for (i = 0xa0000; i < 0xaffff; i++) {  p = (char *) i;  *p = i & 0x0f;    }
    /* 或者下面这样写，生成的汇编码也一样 */    char *p;    p = (char *) 0xa0000; /*将地址赋值进去*/    for (i = 0; i <= 0xffff; i++) {      p[i] = i & 0x0f;    }}
复制代码


?_001:  mov     edx, eax                                ; 0018 _ 89. C2        add     eax, 1                                  ; 001A _ 83. C0, 01        and     edx, 0FH                                ; 001D _ 83. E2, 0F        mov     byte [eax-1H], dl                       ; 0020 _ 88. 50, FF        cmp     eax, 720895                             ; 0023 _ 3D, 000AFFFF        jnz     ?_001                                   ; 0028 _ 75, EE
复制代码


可以看到两种不同的实现方式，对 C 的指针有了更深的理解，了解底层确实是有一定帮助的

总结

本文相对而言还是比较顺利的，虽然有一点坎坷，但在不断的调试中，顺利解决了


还进一步理解了 C 的指针


但关于书中的控制屏幕显示部分，目前还不是很通透，很需要再刷刷

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版权声明: 本文为 InfoQ 作者【萧】的原创文章。

原文链接:【http://xie.infoq.cn/article/9e76e4f5e852aa78699f95067】。

本文遵守【CC-BY 4.0】协议，转载请保留原文出处及本版权声明。

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