如何解决如何使用 C 在 8086 中读取和存储视频内存?
我正在为我的作业编写一个小操作系统,我想保留 shell 上显示的内容(因为当我使用 shell 打开另一个应用程序时,屏幕会被它的新内容覆盖,我想恢复就像在返回后调用应用程序之前一样)。
我想用C语言来完成,但是我不知道如何正确使用指针来处理它。我的想法是将显存中的数据全部读取出来,保存在一个数据结构中,通过重写到显存中来恢复,但是我尝试了很多方法都没有成功。
我试着写这样的函数:
void storeContents()
{
uint16_t * ptr =0xB800;
int cnt = 0;
while(cnt < 80 * 25)
{
store[cnt++] = * (ptr++);
}
}
我不知道这个函数是否正确,但是当我使用Bochs调试时,我发现进入这个函数时,它卡在这个循环中,我确定指针肯定有问题(但是不知道是什么意思,找不到叫哪个中断)
(0) [0x0000000fe9e6] f000:e9e6 (unk. ctxt): push ax ; 50
<bochs:26> s
Next at t=439640331
(0) [0x0000000fe9e7] f000:e9e7 (unk. ctxt): call .-22398 (0x000f926c) ; e882a8
<bochs:27> s
Next at t=439640332
(0) [0x0000000f926c] f000:926c (unk. ctxt): mov al,0x20 ; b020
<bochs:28> s
Next at t=439640333
(0) [0x0000000f926e] f000:926e (unk. ctxt): out 0x20,al ; e620
<bochs:29> s
Next at t=439640334
(0) [0x0000000f9270] f000:9270 (unk. ctxt): ret ; c3
<bochs:30> s
Next at t=439640335
(0) [0x0000000fe9ea] f000:e9ea (unk. ctxt): pop ax ; 58
<bochs:31> s
Next at t=439640336
(0) [0x0000000fe9eb] f000:e9eb (unk. ctxt): iret ; cf
你能帮我吗?谢谢! (顺便说一句,我使用的是图形卡的文本模式,我的操作系统上还没有文件系统。操作系统目前处于实模式)
解决方法
在 8086(和 8088)上,内存访问使用两个寄存器完成,一个 16 位段寄存器和一个 16 位偏移值/寄存器。实际地址是通过获取段寄存器,将其向左移动 4(乘以 16)并添加偏移量来计算的。因此,如果您使用 DS
作为段寄存器并使用 AX
作为偏移寄存器,则实际内存地址将是 (DS * 16) + AX
。
8086 提供了 4 个寄存器来保存内存访问的段值:DS(数据段)、SS(堆栈段)、CS(代码段)和 ES(额外段)。使用哪一个取决于操作码。取指令总是相对于 CS
。
请注意,段可以重叠,因此不同的段/偏移组合可以引用相同的内存。例如 [aaaa:0000]
、[aaa9:0010]
、[aaa8:0020]
和 [aaa7:0030]
都引用地址 0xaaaa0
。
8086 的地址总线是 20 位的,所以如果地址计算溢出,它就会回绕。所以 [ffff:0010]
将是一种混淆的写作方式
[0000:0000]
。 80286 增加了更宽的地址总线并且在 8086 模式下运行时不会溢出,因此为了让 IBM PC-AT 与原始 PC 保持兼容,IBM 决定实施一些奇怪的涉及键盘控制器芯片的称为 A20 门。 (但这已经偏离主题了。)
所以如果你想访问一个从 0xB8000
开始的内存块,你应该设置
DS
(或其他一些段寄存器)到 0xB800
,并使用适当的偏移量访问您的数据。
自然地用 C 编程,您不必直接弄乱寄存器,但您仍然需要了解 8086 的分段内存模型。
通常,8086 的 C 编译器可让您使用 3 种不同的寻址模式编译代码:
-
小内存模型 - 此处所有数据和代码都在同一段 (
DS = SS = CS = ES
) 中。指针是 16 位的,包含段中的偏移量。代码和数据的大小总共可能只有 64k。 -
大内存模型 - 类似于“小内存模型”,但一段用于数据,另一段用于代码 (
DS = SS = ES != CS
)。指针仍然是 16 位。代码和数据的大小各最大为 64k。 -
巨大的内存模型 - 指针是 32 位的,包含内存地址的段和偏移量部分。指针运算仅通过修改指针的偏移部分来完成。所以即使程序可以访问整个 1Mb 的地址空间,c 中的原生数据对象(包括结构体和数组)最多也只能是 64k,而且只有当它们以 16 字节对齐开始时。
如果 IRC,原始 PC 上的视频内存从 0xb8000
开始。那将是段 0xb800
。为了能够访问它,我们必须使用“巨大的内存模型”(32 位指针)进行编译。在文本模式下,字符存储为两个字节,一个用于属性,一个用于字符代码。
将所有这些放在一起,假设视频控制器已设置为 80x25 字母数字模式,我们可以像这样写入屏幕:
struct char_cell
{
unsigned char attribute;
unsigned char char_code;
};
/*
How to handle pointers is compiler dependent,but we assume here that
the segment value is stored in the high 16 bits. So memory address
0xb8000 or [b800:0000] can be written as 0xb8000000
*/
#define video_buffer ((struct char_cell *)0xb8000000ul)
void put_char(int line,int column,int ch)
{
video_buffer[line * 80 + column].char_code = ch;
}
int get_char(int line,int ch)
{
return video_buffer[line * 80 + column].char_code;
}
/*
Saving/restoring buffer doesn't handle saving/restoring cursor position.
This must be done separately.
*/
void save_video_buffer(struct char_cell buffer[80 * 25])
{
memcpy(save_buffer,video_buffer,sizeof(*buffer) * 80 * 25);
}
void restore_video_buffer(struct char_cell buffer[80 * 25])
{
memcpy(video_buffer,save_buffer,sizeof(*buffer) * 80 * 25);
}
好久没做MS-DOS编程了,细节可能有点不对。
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