【操作系统】优化MBR程序：让MBR调用显存吧

一.显存、显卡以及显示器的概述

????????显卡用于连接CPU和显示器，我们调用显示器时，其实就是利用显卡提供的IO接口间接地对显示器进行操作，所以显卡也称之为显示适配器。接下来我们将优化之前写的MBR程序（参考：【操作系统】BIOS与MBR之间的过渡实践），使我们的程序通过直接操作显卡来输出，显卡给我们的输入接口有显存和端口，而本文中主要用到显存。

????????如果看过我之前发过的文章（参考：【操作系统】BIOS开机自检）就可以知道，内存布局中关于显存地址分布如下：

????????显卡支持三种模式：文本模式、黑白图形模式以及彩色图形模式，本文中我们将使用文本模式，以实现类似Linux控制台风格的字符界面。从起始地址0XB800到C7FFF这片32KB大小的内存区域用于文本显示，我们只需要把要显示在显示器上的字符直接输入到0XB800开始的显存中，显存有了数据，会直接将数据搬到显示器屏幕上，至于数据怎么搬到屏幕上的不用我们了解，我们只要保证写入的数据符合格式就好了。

???????? 由于在文本模式下，字符不仅可以显示黑白颜色，也可以打印出彩色，所以每个显示在屏幕上的字符都由2个连续的字节表示，一个字节存储ASCII码的数据，另一个字节存储字符的属性：

????????在屏幕上每个字符的低字节是字符的ASCII码，高字节属于字符的属性信息，其中低4位是字符前景色，高4位是字符背景色，颜色由RGB三色调和，第11位和第15位分别控制亮度位以及是否闪烁（1为高亮/闪烁，0为正常/不闪）。

二.改进MBR并解析

????????有了上面的知识，我们就可以通过改编之前的MBR程序来调用显存了，代码如下：

????????我们保留原先的MBR程序滚屏的操作，将通过BIOS输出改成通过显存输出。我们重点来分析第9～10行，以及第19～32行代码，其他代码在另外一篇文章已经解析过了，不再次赘述。

• 第9～10行

????????在第一节我们已经知道，内存地址0XB8000为显存的文本模式，在实模式下，内存的访址方式是“段基址×16+段内偏移地址”，所以我们直接在段寄存器gs（通过通用寄存器ax中转，原因已在上一篇文章说明，不再赘述）中存入0xb800即可。在此有个小知识点：在进行内存访址时，CPU将ds作为默认的段基址寄存器，如果不用CPU默认寄存器，我们就需要自行指定具体的段基址寄存器，而这个行为叫做“段跨越前缀”。

 9         mov ax,0xb800
 10         mov gs,ax

• 第19～32行

????????我们直接拿前面两段作为例子，后面的都是大同小异：

????????“mov ?byte [gs:0x00] ‘1’”是以gs为段基址寄存器，以0为偏移地址起始的内存中，写入大小为1byte大小的字符为”1”的ASCII码，当然，如果你对ACSII码十分熟悉，也可以写成“mov ?byte [gs:0x00] 0x31”。

???????? 而第二行则是字符的属性，具体参数可以参照上文中所提及的。

三.运行

?????????代码编写完成后，我们保存一下代码（本文保存文件名为A.S），并且使用nasm对代码进行编译：

nasm ?–o ?A.bin ?A.S

????????此时，我们就可以开始运行调试了，我们需要用到之前写过的一篇文章（【操作系统】Bochs安装和配置）里面的两个东西：

• ????????使用Bximage工具生成的空白镜像（本文文件名为test.img），大小随意，大于512个字节即可
• ????????Bochs模拟硬件环境的配置文件（文章中文件名为boch.disk）

? ? ? ? 我们首先将生成的A.bin文件写入到空白镜像中：

dd ?if=./A.bin ?of=./test.img ?bs=512 ?count=1 ?conv=notrunc

????????上述代码的具体参数可以自行百度，不再次赘述，将代码写入到镜像后，我们再将镜像文件加入到Bochs的模拟硬件环境配置文件中，根据文章中所描述的，我们直接将新生成的镜像写入配置文件的以下位置即可：

? ? ? ? 保存一下修改后的配置文件，我们开始运行Bochs模拟器进行模拟操作：

./Bochs ?–f ? boch.disk(你自己的硬件配置文件名)

?????????运行成功后，会显示以下信息，并且默认为【6】：

? ? ? ? 此时我们再按一次回车，即可开始模拟：

? ? ? ? 我们在控制台中输入“c”（具体含义请查看上面所说的文章），继续往下运行，就能看到弹出的窗口中出现了我们所要的字符串：