管理 X86 架构的基础类
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小牛编辑
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2023-12-01
我们已经知道怎样编译C++内核并通过GRUB启动该二进制文件,现在我们能够用C/C++做一些很酷的事了。
输出文本到屏幕控制台
我们继续使用 VGA
默认模式(03h) 来对用户显示一些文本。屏幕可以通过起始地址为0xB8000的Video Memory(显存)直接访问,屏幕分辨率是8025,每个字符在屏幕上被定义为2个字节:一个是字符码,另一个是属性字节(描述了字符的表现形式,包括了字符颜色等属性)。这些意味着显存总大小为 4000B (80B 25B * 2B)。
在IO
类(io.cc)中:
- x,y: 定义光标的位置
- real_screen: 定义显存指针
- putc(char c): 输出一个单独的字符到屏幕上并管理光标的位置。
- printf(char* s, ...): 输出字符串
增加一个方法 putc 到 IO Class,其作用是输出一个字符到屏幕并更新(x,y)光标的位置。
/* put a byte on screen */
void Io::putc(char c){
kattr = 0x07;
unsigned char *video;
video = (unsigned char *) (real_screen+ 2 * x + 160 * y);
// newline
if (c == '\n') {
x = 0;
y++;
// back space
} else if (c == '\b') {
if (x) {
*(video + 1) = 0x0;
x--;
}
// horizontal tab
} else if (c == '\t') {
x = x + 8 - (x % 8);
// carriage return
} else if (c == '\r') {
x = 0;
} else {
*video = c;
*(video + 1) = kattr;
x++;
if (x > 79) {
x = 0;
y++;
}
}
if (y > 24)
scrollup(y - 24);
}
增加一个非常有用且被熟知的方法:printf
/* put a string in screen */
void Io::print(const char *s, ...){
va_list ap;
char buf[16];
int i, j, size, buflen, neg;
unsigned char c;
int ival;
unsigned int uival;
va_start(ap, s);
while ((c = *s++)) {
size = 0;
neg = 0;
if (c == 0)
break;
else if (c == '%') {
c = *s++;
if (c >= '0' && c <= '9') {
size = c - '0';
c = *s++;
}
if (c == 'd') {
ival = va_arg(ap, int);
if (ival < 0) {
uival = 0 - ival;
neg++;
} else
uival = ival;
itoa(buf, uival, 10);
buflen = strlen(buf);
if (buflen < size)
for (i = size, j = buflen; i >= 0;
i--, j--)
buf[i] =
(j >=
0) ? buf[j] : '0';
if (neg)
print("-%s", buf);
else
print(buf);
}
else if (c == 'u') {
uival = va_arg(ap, int);
itoa(buf, uival, 10);
buflen = strlen(buf);
if (buflen < size)
for (i = size, j = buflen; i >= 0;
i--, j--)
buf[i] =
(j >=
0) ? buf[j] : '0';
print(buf);
} else if (c == 'x' || c == 'X') {
uival = va_arg(ap, int);
itoa(buf, uival, 16);
buflen = strlen(buf);
if (buflen < size)
for (i = size, j = buflen; i >= 0;
i--, j--)
buf[i] =
(j >=
0) ? buf[j] : '0';
print("0x%s", buf);
} else if (c == 'p') {
uival = va_arg(ap, int);
itoa(buf, uival, 16);
size = 8;
buflen = strlen(buf);
if (buflen < size)
for (i = size, j = buflen; i >= 0;
i--, j--)
buf[i] =
(j >=
0) ? buf[j] : '0';
print("0x%s", buf);
} else if (c == 's') {
print((char *) va_arg(ap, int));
}
} else
putc(c);
}
return;
}
汇编接口
大量的指令在汇编里是可用的,但和用C的感觉是不同的,所以我们对这些指令封装成接口方便使用。
在C代码里,我们能够直接通过 "asm()" 指令调用汇编代码, gcc会使用 gas
(GNU Assembler)编译汇编代码。
注意: gas 使用 AT&T 语法.
/* output byte */
void Io::outb(u32 ad, u8 v){
asmv("outb %%al, %%dx" :: "d" (ad), "a" (v));;
}
/* output word */
void Io::outw(u32 ad, u16 v){
asmv("outw %%ax, %%dx" :: "d" (ad), "a" (v));
}
/* output word */
void Io::outl(u32 ad, u32 v){
asmv("outl %%eax, %%dx" : : "d" (ad), "a" (v));
}
/* input byte */
u8 Io::inb(u32 ad){
u8 _v; \
asmv("inb %%dx, %%al" : "=a" (_v) : "d" (ad)); \
return _v;
}
/* input word */
u16 Io::inw(u32 ad){
u16 _v; \
asmv("inw %%dx, %%ax" : "=a" (_v) : "d" (ad)); \
return _v;
}
/* input word */
u32 Io::inl(u32 ad){
u32 _v; \
asmv("inl %%dx, %%eax" : "=a" (_v) : "d" (ad)); \
return _v;
}
译者注:
- 地址[0xb8000]是保护模式下显存的起始地址