《操作系统30天》-合川秀实-学习日志day4

╰半夏微凉° 2022-03-26 06:28 311阅读 0赞

## 用C语言实现内存写入（harib01a） ##

在naskfunc.nas添加部分：

_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

比如说：write\_mem8( 0x1234,0x56)相当于MOV BYTE\[0x1234\],0x56如果C语言中用到了write\_mem8函数，就会跳转到\_write\_mem8，此时参数指定的数字就存放在内存里，分别是：  
第一个数字的存放地址：\[ESP + 4\]  
第二个数字的存放地址：\[ESP + 8\]  
第三个数字的存放地址：\[ESP + 12\]  
第四个数字的存放地址：\[ESP + 16\]  
…  
与C语言联合使用，能自由使用的只有EAX,ECX,EDX。增加了\[INSTRSET “i486p”\]，意思是这个程序给486用，古老的CPU会把EAX寄存器名会误认为是标签而不是寄存器。

CPU家谱中到286为止CPU是16位，386以后CPU是32位。8086->80186->286->386->486->Pentium->PentiumPro->PentiumII->PentiumIII->Pentium4->…本次的bootpack.c内容:

void io_hlt(void);
    void write_mem8(int addr, int data);
    void HariMain(void){	
    	int i; 					/* 变量声明：i是一个32位整数 */
    	for (i = 0xa0000; i <= 0xaffff; i++) {
    		write_mem8(i, 15);  /* MOV BYTE [i],15 */	
    	} 	
    	for (;;) {	
    		io_hlt();
    	}
    }

For循环中间条件可以省略，这样就是无限循环，命令窗口输入make run：  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzM2ODA0MzYz_size_16_color_FFFFFF_t_70]

## 条纹图案 ##

修改一下bootpack.c就可以了

for (i = 0xa0000; i <= 0xaffff; i++) {  
     write_mem8(i, i & 0x0f); 
     }

写入的值变成了i&0x0f,运用了与运算：  
计算A OR B 时，每一位分别计算，AB对应的位只要有一位是1，结果就是1同理， A AND B运算只要有一位是0结果就是0，全1则1。异或计算时(A XOR B)同样每一位分别计算，AB对应位数值相同则为0，不同为1，异或运算实现数据的翻转。本次用的是“与”运算，将地址值与0x0f相与，第四位原封保留，高四位全部变成0，所以每16个像素翻转一次，出现了图案。  
![图案][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzM2ODA0MzYz_size_16_color_FFFFFF_t_70 1]

## 挑战指针 ##

Write\_mem3( i , i & 0x0f); 代替=> \*i =i & 0x0f;  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzM2ODA0MzYz_size_16_color_FFFFFF_t_70 2]代替之后运行发现出错  
相当于 MOV \[ 0x1234\], 0x56  
出现类型错误，因为指定内存时，不知道是BYTE还是WORD，还是DWORD，只有在另一方也是寄存器的时候才能省略，其他情况下不能省略。  
要告诉计算机我们用的是BYTE需要定义成  
Char \*p; //变量p是用于内存地址的专用变量声明这样的变量p，p内放入与i相同的值，然后执行  
\*p= i & 0x0f;这样编译器就可以成功识别p是地址专用变量，用来存放字符

*  Char \*p; short \*p; int \*p;

分别用于存放BYTE \\WORD\\DWORD类型的地址但是变量p都是四个字节的，因为p是记录地址的变量。这样修改之后再运行，会出现条纹图案但是有一行警告  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzM2ODA0MzYz_size_16_color_FFFFFF_t_70 3]  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzM2ODA0MzYz_size_16_color_FFFFFF_t_70 4]

“赋值语句没有经过类型转换，由整数生成指针”这里的p是char类，而i是int型的所以两个在赋值的时候需要转换一下:  
P=(char \*) i;  
改成这样C编译器不会弹出警告  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzM2ODA0MzYz_size_16_color_FFFFFF_t_70 5]  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzM2ODA0MzYz_size_16_color_FFFFFF_t_70 6]

## 色号设定 ##

我们使用的是320×200的8位彩色模式，也就是用6位十六进制数来指定颜色（0-255色号这里是0-15色号 ）。调色板：由程序员随意指定0-255的数字所对应的颜色，若不做任何设定，那么0号颜色->\#000000，15号颜色->\#ffffff。作者给出这次实验使用16种颜色（编号0-15）就可以绘制一个操作系统模样的画面：

#000000：黑 		
    #00ffff:	  浅亮蓝		
    #000084：暗蓝
    #ff0000:	  亮红		
    #ffffff:    白			
    #840084：暗紫
    #00ff00:  亮绿		
    #c6c6c6:  亮灰			
    #008484：浅暗蓝
    #ffff00:   亮黄		
    #840000：暗红			
    #848484：暗灰
    #0000ff:  亮蓝		
    #008400：暗绿
    #ff00ff:   亮紫		
    #848400：暗黄

本次的bootpack.c:

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); 
    /* 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 init_palette(void);void set_palette(int start, int end, unsigned char *rgb); 
    void HariMain(void){	
    int i;     /* 声明变量。变量i是32位整数型 */	
    char *p;  /* 变量p是BYTE [...]用的地址 */ 	
    init_palette();   	/* 设定调色板 */ 	
    p = (char *) 0xa0000; /* 指定地址 */ 	
    for (i = 0; i <= 0xffff; i++) {		
    	p[i] = i & 0x0f;
    	}	
    for (;;) {
    	io_hlt();	
    	}
    }
    void init_palette(void){	
    	static unsigned char table_rgb[16 * 3] = {/*  static *//*  unsigned */		
    	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;
    }

关于0x03c7、0x03c8、0x03c9设备号码的理解：  
作者给出的网页中“video DA converter”记述调色板的访问顺序：

*  首先在一连串的访问中屏蔽中断（CLI）
 *  将想要设定的调色板号码写入0x03c8,再按照R,G,B的顺序写入0x03c9，如果继续设定下一个调色板，则省略调色板号码，再按照RGB的顺序写入0x03c9即可
 *  若想读取当前调色板状态，要将调色板的号码写入0x03c7，再从0x03c9读取3次，R G
 *  B的顺序读出，若继续读出下一个调色板，同样省略调色板号码的设定，按顺序读出
 *  如果最初执行了CLI，那么最后要执行STI（还原中断标志位）CLI：将中断标志置为0，STI：将中断指令置为1Set\_palette中要在设定调色板之前首先执行CLI，处理之后要恢复中断标志，所以上面的函数中要先记录初始的中断标志，设定之后再还原中断标志位。  
    EFLAGS寄存器（书本）：  
    ![在这里插入图片描述][20190115235129638.png]  
    进位标志可以通过JC或者JNC等跳转指令来判断0还是1；但是对于中断标志，没有类似的指令，只能读入EFLAGS来检查第九位是0还是1。书本上只给了16位寄存器的内容，可以百度一下32位寄存器保存的值：  
    ![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzM2ODA0MzYz_size_16_color_FFFFFF_t_70 7]  
    CF：(进位标志)=1算术操作最高位产生了进位或借位 =0 最高位无进位或借位  
    PF：(奇偶标志位)=1数据最低8位中1的个数为偶数 =0 数据最低8位中1的个数为奇数  
    AF:（辅助进位标志） =1 D3→D4位产生了进位或借位 =0 D3→D4位无进位或借位  
    ZF:（零标志） =1 操作结果为0 =0 结果不为05  
    SF:（符号标志） =1 结果最高位为1 =0 结果最高位为0  
    OF:（溢出标志） =1 此次运算发生了溢出 =0 无溢出

## 绘制矩阵 ##

本次加入两个部分一个是矩阵函数，一个是调用矩阵函数显示三个矩阵：  
主函数部分：加入三行显示矩阵的代码，boxfill8函数传的参数分别是（地址，x坐标的最大值，颜色，x坐标的起始值，y坐标的起始值，x坐标的结束值，y坐标的结束值），比如说下面的boxfill8(p, 320, COL8\_FF0000, 20, 20, 120, 120);就可以表示为在p中的像素点x坐标取值范围（0-320），选定的是COL8\_FF0000（对应上面的颜色表表示亮红色）亮红色，从点（20,20）开始到（120,120）成一个矩阵填充，如下测试所示。

void HariMain(void){	char *p; /* p变量的地址*/ 
    	init_palette(); /* 设置调色板 */ 
    	p = (char *) 0xa0000; /* 将地址赋值进去 */ 
    	boxfill8(p, 320, COL8_FF0000,  20,  20, 120, 120);
    	boxfill8(p, 320, COL8_00FF00,  70,  50, 170, 150);
    	boxfill8(p, 320, COL8_0000FF, 120,  80, 220, 180); 	
    	for (;;) {
    	io_hlt();
    	}
    }

下面是这个函数部分，我们要实现的是二维的一个坐标点，但实际上存储每个像素的地址是一个一维的地址空间，我们要利用下面的公式进行转换（具体在遇到的问题2中有详细理解），先循环用点画出行，再循环用行画出一个矩阵，这就是下面函数的意思。

void boxfill8(unsigned char *vram, int xsize, unsigned char c, int x0, int y0, int x1, int y1){	
    	int x, y;	
    	for (y = y0; y <= y1; y++) {
    		for (x = x0; x <= x1; x++)		
    			vram[y * xsize + x] = c;	
    	}	
    	return;
    }

最后的结果图，可以自己改变颜色  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzM2ODA0MzYz_size_16_color_FFFFFF_t_70 8]

1、 最后成果图最后显示的东西添加了很多显示部分，都是显示矩阵，但是有叠加和组合，这样就可以显示想要的东西，用编号来一一对应起来在图中标出：  
①　boxfill8(vram, xsize, COL8\_008484, 0, 0, xsize - 1, ysize - 29);  
②　boxfill8(vram, xsize, COL8\_C6C6C6, 0, ysize - 28, xsize - 1, ysize - 28);  
③　boxfill8(vram, xsize, COL8\_FFFFFF, 0, ysize - 27, xsize - 1, ysize - 27);  
④　boxfill8(vram, xsize, COL8\_C6C6C6, 0, ysize - 26, xsize - 1, ysize - 1);  
⑤　boxfill8(vram, xsize, COL8\_FFFFFF, 3, ysize - 24, 59, ysize - 24);  
⑥　boxfill8(vram, xsize, COL8\_FFFFFF, 2, ysize - 24, 2, ysize - 4);  
⑦　boxfill8(vram, xsize, COL8\_848484, 3, ysize - 4, 59, ysize - 4);  
⑧　boxfill8(vram, xsize, COL8\_848484, 59, ysize - 23, 59, ysize - 5);  
⑨　boxfill8(vram, xsize, COL8\_000000, 2, ysize - 3, 59, ysize - 3);  
⑩　boxfill8(vram, xsize, COL8\_000000, 60, ysize - 24, 60, ysize - 3);  
⑪　boxfill8(vram, xsize, COL8\_848484, xsize - 47, ysize - 24, xsize - 4, ysize - 24);  
⑫　boxfill8(vram, xsize, COL8\_848484, xsize - 47, ysize - 23, xsize - 47, ysize - 4);  
⑬　boxfill8(vram, xsize, COL8\_FFFFFF, xsize - 47, ysize - 3, xsize - 4, ysize - 3);  
⑭　boxfill8(vram, xsize, COL8\_FFFFFF, xsize - 3, ysize - 24, xsize - 3, ysize - 3);  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzM2ODA0MzYz_size_16_color_FFFFFF_t_70 9]

[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzM2ODA0MzYz_size_16_color_FFFFFF_t_70]: /images/20220326/6270d614caf94d78a17a769b8da082a1.png
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzM2ODA0MzYz_size_16_color_FFFFFF_t_70 1]: /images/20220326/b6defddef10545c9a1964c83c46bb6e1.png
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzM2ODA0MzYz_size_16_color_FFFFFF_t_70 2]: /images/20220326/40f5fb306f784e68927ce63fc6ab36d9.png
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzM2ODA0MzYz_size_16_color_FFFFFF_t_70 3]: /images/20220326/4fdcb688fd9743bea1b13adcc273e71b.png
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzM2ODA0MzYz_size_16_color_FFFFFF_t_70 4]: /images/20220326/8ce53a472fbd4507a69ef6ae44a3db21.png
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzM2ODA0MzYz_size_16_color_FFFFFF_t_70 5]: /images/20220326/2f3f7fa9916f44efb9550fe05590c5d7.png
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[20190115235129638.png]: /images/20220326/2a0585f4c5984598a00a98f70ad4a0a4.png
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzM2ODA0MzYz_size_16_color_FFFFFF_t_70 7]: /images/20220326/1999c8b66cb048a382a06031b7c97d74.png
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzM2ODA0MzYz_size_16_color_FFFFFF_t_70 8]: /images/20220326/22a34ebc73b44b0cbe8812b05f6d20de.png
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzM2ODA0MzYz_size_16_color_FFFFFF_t_70 9]: /images/20220326/5979197f939e42f0a95535b7dca2ea7c.png