二、显卡驱动--CGA设置

本文主要是介绍二、显卡驱动--CGA设置，希望对大家解决编程问题提供一定的参考价值，需要的开发者们随着小编来一起学习吧！

在之前的博客上说过地址空间并不是全部映射到内存上，还有一些外部设备，IA手册上的1MB以下地址空间分布如下图所示。

我们都知道CPU访问外设有两种方式：IO与内存统一编址和IO与内存独立编址，一般来说，外设中控制读写的端口都是独立编址，即用in/out指令控制，而外设中的存储器一般和内存进行统一编址，即CPU访问这些地址时和访问内存是一样的，也可以理解成这部分存储器映射到了内存中，比如上图中的各种地址段均被映射到了一些外设上。

回归正题，要在PC上要显示文字，通常需要显示器和显卡这两个硬件设备。一般来说显卡负责提供显示内容，并控制具体的显示模块和状态。显示器的职责是负责将显卡呈递的内容可视化的显示出来。既然显卡需要控制显示的数据，自然就需要存储这些待显示的内容，所以显卡就有自己的存储区域。这个存储区域叫做显示存储器（Video RAM，VRAM），简称显存。当然，访问显存就需要地址。CGA/EGA+ Chroma text video buffer 这个区域映射的就是工作在文本模式的显存。同时显卡还有另外一个工作模式叫做图形模式，这个模式是目前最常用的模式。

通常显卡内置一套关于基本英文字符的显示，很容易做到英文字符的显示。本文只使用显卡的文本模式，对于OS开发只需关注以下几点：

1、所有在PC上工作的显卡，在加电初始化之后都会自动初始化到80*25的文本模式。在这个模式下，屏幕被划分为25行，每行可以显示80个字符，所以一屏可以显示2000个字符。上图中的0xB8000～0xBFFFF这个地址段便是映射到文本模式的显存的。当访问这些地址的时候，实际上读写的是显存区域，而显卡会周期性的读取这里的数据，并且把它们按顺序显示在屏幕上。当然一些低版本显卡不支持彩色字符，只支持单色字符，其显存映射范围为0xb0000-0xb7fff。

2、那么，按照什么规则显示呢？这就要谈到内码了。内码定义了字符在内存中存储的形式，而英文编码就是大家所熟知的ASCII（American Standard Code for Information Interchange，美国信息交换标准代码）码了。对应的关系很简单，从0xB8000这个地址开始，每2个字节表示屏幕上显示的一个字符。从屏幕的第一行开始对应，一行接着一行的对应下去。而这两个字节的前一个是显示字符的ASCII码，后一个是控制这个字符颜色和属性的控制信息，这个字节的8个bit位表示不同的含义。每一位的含义如图所示：

3、理解了显卡文本模式的原理之后接下来就是对屏幕显示控制编码了。不过显卡除了显示内容的存储单元之外，还有部分的显示控制单元需要了解。这些显示控制单元被编制在了独立的I/O空间里，需要用特殊的in/out指令去读写。这里相关的控制寄存器多达300多个，显然无法一一映射到I/O端口的地址空间。对此工程师们解决方案是，将一个端口作为内部寄存器的索引：0x3D4，再通过0x3D5端口来设置相应寄存器的值。

4、之前介绍了访问VGA显存的方法，现在我们要在屏幕上设置光标了。光标和显存不一样。它必须通过显卡的I/O端口开控制。VGA显卡内部有一系列寄存器可以用来控制显卡的状态。在标准的PC机上。 0x3d4和0x3d5两个端口可以用来读写显卡的内部寄存器。方法是先向0x3d4端口写入要访问的寄存器编号，再通过0x3d5端口来读写寄存器数据。存放光标位置的寄存器编号为14和15。两个寄存器合起来组成一个16位整数，这个整数就是光标的位置。比如0表示光标在第0行第0列，81表示第1行第1列（屏幕总共80列）。在实际使用中要注意光标位置的计算，比如需要在第x行、第y列设置光标，那么首先需要计算其相对于第0行、第0列的相对值，pos=x*80+y,然后将相对值pos的高8位输入到14号寄存器中，将低8位输入到15号寄存器中，即可将光标显示在第x行、第y列。如下图所示

光标的设置大概就这些，接下来继续看字符的显示，按照前面的说明，就是将字符和其属性输入到对应位置的显存中，但这里要注意一点，字符在第一个字节，其属性在第二个字节，但由于X86是小端方式，低地址高字节，所以字符需要放在地址低8位，其属性放在地址高8位。

上面QEMU模拟器输入显存的字符看上去有点难受，所以我们需要先把整个显示屏的字符全部清空后，再显示字符，清空操作相对而言比较简单，只需要用黑底白字的空格充满整个显存即可（25*80=2000个字符），如下所示。

在清空屏幕以及打印字符完成后，字符串的显示也就迎刃而解，只需要显示字符串中的每个字符，如下所示：

OK.在上述步骤完成后，我们可以显示常见的英文字符，但是数字的显示用这一套就没用了，因为数字大小和ASCII值并不匹配，因此需要进行转换。

结合之前的打印内存，可得下面的结果

遇到的坑：

编译器出错

没问题

上面三种情况的理解：只能除2的整数倍？相当于右移。经过一番搜索，应该是编译器在除2的整数倍时，可以用右移的指令取代，而我们的程序是32位的，由于32位机器没有64位的除法指令，所以编译器会出现”__udivdi3”或者”__umoddi3”错误，那解决办法就是人工输入除法指令，之前用了很多unsigned long long 指令，主要为了打印内存用，所以需要能解决64位除法的指令，通过嵌入汇编实现。