关于os的一些整理：第十四篇：显卡

显卡

显卡有独立显卡和集成显卡， 集成显卡有集成在CPU或主板上。目前大多数显卡都支持VGA。通常显卡支持多种标准，除了普遍支持VGA之外，还支持SVGA，VBE等。

 

寄存器

显卡内部包含了大量的寄存器。所以不只是CPU有自己的寄存器，很多外设也有自己的内部寄存器。

 

显示内存区

这里的现实内存区指的是display memory，是标准VGA硬件自身就携带包含多达256K的显示内存（display memory）。

 

显卡IO端口

 

显卡内存映射

这块显示内存（display memory）通过内存映射的方式映射到高端内存区域的一块多达128K的内存区间。这块映射的内存区间就是主内存空间或CPU地址空间。

 

• CPU地址空间

• 主内存空间

主内存地址到显示内存地址的转换

 

位面

位面（bit plane）

 

VGA有一个64K的32位内存位置（32位为4字节，64K*4正好是256K），它们被分成4个64K的位面。每个位面大小为64K。

 

 

 

文本模式

 

图形模式

 

在实地址模式下，通过中断的方式可以很方便的操作显卡。但是进入保护模式后，就不太容易了，这个时候之前的中断在这里不可用。中断也不再像实地址模式那样使用中断，不再直接是中断向量，中断向量表，而是中断描述符表，表项中是中断描述符，原来的中断向量在这里是中断描述符表项在中断描述符表中的索引。除非将原来的中断向量表按照中断描述符表的方式进行重建。

 

在保护模式下，操作显卡主要通过端口和内存映射的方式，去直接访问显卡内部的寄存器和内存。

 

 

 

 

VGA

VGA(Video Graphies Array, 视频图形阵列), Video Graphies Adapter, 视频图形适配器

标准VGA硬件自身就携带包含多达256K的显示内存（display memory）。通常，CPU并不能直接访问到这块内存，不过也有例外，许多SVGA芯片组提供了一种直接访问视频内存的替代方法，称为线性帧缓冲区（Linear Frame Buffer）。CPU通过高端内存区域的一块多达128K的内存区间来访问VGA硬件的这块显示内存（display memory）。

 

 

VGA硬件的这块显示内存（display memory）通过内存映射的方式映射到高端内存区域的一块多达128K的内存区间。这样，往这块映射的内存区间写入数据的话，会同步到VGA硬件的这块显示内存（display memory）中，也就是写入到VGA硬件的这块显示内存（display memory）中。

 

以前理解的是显示内存（display memory）映射的这块内存区是在低端内存的。

 

 

 

 

 

SVGA

SVGA(Super VGA)

 

 

XGA

 

 

VBE

VBE即VESA BIOS EXTENSION，有些资料称之为VESA SuperVGA BIOS，是VESA针对Super VGA的BIOS扩展。

 

Int 10/AX=4F00h

VESA SuperVGA BIOS (VBE) - GET SuperVGA INFORMATION

 

Int 10/AX=4F01h

VESA SuperVGA BIOS - GET SuperVGA MODE INFORMATION

 

Int 10/AX=4F02h

VESA SuperVGA BIOS - SET SuperVGA VIDEO MODE

同时支持VGA，可以设置VGA显示模式，所以兼容Int 10/AH=00h。

 

Int 10/AX=4F03h

VESA SuperVGA BIOS - GET CURRENT VIDEO MODE

同时支持VGA，可以设置VGA显示模式，所以兼容Int 10/AH=0Fh。

 

光标

 在文本模式下，有个光标在当前输入位置闪烁，默认情况下，光标是开启的，光标可以禁用，禁止之后不会显示光标。

 

禁用光标

 

开启光标

 

更新光标位置

 

移动光标

 

 

 

屏幕

 

关于显卡和屏幕

 

显卡操作

为了更好的支持各种标准，针对各种标准都提供显卡操作接口。这么做主要是为了兼容性，现代的显卡，或者产品比较新的显卡，可能对于老的标准支持的不太好，或者只支持新的标准，而对于老的显卡，并不支持新的标准，所以需要针对各种标准提供显卡操作接口，同时在初始化的时候根据显卡配置选择一个合适的标准支持。当然，能够支持多种标准，也给予了用户自由的选择。

 

显示模式

 

设置显示模式

 

光标

 

开启显示光标

 

禁用隐藏光标

 

设置光标属性

 

移动光标

 

 

输出

 

输入

 

属性

 

颜色

 

字体

 

设置字体

 

 

特殊字符控制

 

回车换行

通常我们所说的回车，其实是包括回车和换行两个操作，比如我们在编辑或者输入的时候，按下回车键，提示输入的光标会移到下一行的开始位置。

 

这里就有两个回车概念，但这两个概念是不一样的。第一个回车概念包含回车换行两个操作，它包括后面的这个回车，这个回车操作其实是将光标移动到当前输入行的开始位置。而换行才是将光标移动到下一行。

 

所以按照这种操作的话，就是首先将光标移动到当前行的开始位置，然后再将光标移动到下一行，这样光标就移动到下一行的开始位置。

 

当然还有另一种理解操作，就是回车操作是首先将光标移到下一行的相同列的位置，而换行则是将光标移动到当前行的开始位置。这种操作方式虽然不太好理解，但也能实现将光标移动到下一行的开始位置。

 

我这里实现的时候选择第一种思路。

回车

将光标移动到当前行的开始位置。

 

上面我们在讲回车或者回车换行的时候，是以按下回车键来解释的。这种情况下实际上在按下回车键时，在读取键盘按键输入的时候，如果是回车键，它在屏幕上的输出行为实际上是将它解释为两个输出操作，也就是上面提到的回车和换行两个操作，这也是为什么我们常说的回车实际上包括回车换行两个操作的原因。这两个输出操作对应的字符分别是0x0d和0x0a，这是两个控制字符，不是显示字符，也就是在往屏幕上输出字符的时候，如果是这两个字符，则控制屏幕光标回车到当前行的开始位置，以及换行移动到下一行。

 

但在某些情况下，我们需要在遇到换行的时候，也就是输出0x0a的时候，如果之前没有输出0x0d，则在输出的时候自动将回车0x0d也给补上。

 

比如我们在C程序打印输出的时候，打印输出之后要回车换行的话是这么写的：

printf("...\n");

这里的\n表示在打印输出后回车换行。但反编译我们可以看到，这个\n对应的字符可能就是0x0a。当然有些编译器会将它编译成0x0d，0x0a。

换行

将光标移动到下一行。

 

页

如果显示的内容超过了屏幕能够显示的内容，就需要采用分页的方式显示。

 

这里还有另一种情况，就是在输入输出或者打印输出的时候，最后输出到了屏幕底部，剩余的内容因为超过了屏幕无法输出显示出来。

 

如果需要在屏幕上显示一篇文档，比如这篇文档需要多屏才能显示完，这也就需要多屏显示，刚开始的时候显示的是第一屏，我们按下page down或者page up显示下一屏（页）或者上一屏（页）。或者按下上下方向键的时候，如果光标在顶行，按下上方向键，显示上一行，如果光标在底行，按下下方向键，显示下一行。这些都需要通过分页来实现。

 

分页

分页相关操作。这里只列出比较常用的一些操作。

 

显示上一页

 

显示下一页

 

显示上一行

 

显示下一行

 

显示上半页

 

显示下半页

 

显示上n行

 

显示下n行

 

写道

+--+--------+--+ 753664:0xb8000<-start address - -
| | | | ^ memory address range of a screen row in display memory
| +--------+ | 753824:0xb80a0 | -
| | .... | | 1、memory address range of a screen in display memory
| +--------+ | 757504:0xb8f00 |
/ | | / v
+--+--------+--+ 757664:0xb8fa0 -
| | ^
+--------+ |
| .... | 2、memory address range of a screen in display memory
+--------+ |
| | v
+--------+ 761664:0xb9f40 -
| | ^
+--------+ |
| .... | 3
+--------+ |
| | v
+--------+ 765664:0xbaee0 -
| | ^
+--------+ |
| .... | 4
+--------+ |
| | v
+--------+ 769664:0xbbe80 -
| | ^
+--------+ |
| .... | 5
+--------+ |
| | v
+--------+ 773664:0xbce20 -
| | ^
+--------+ |
| .... | 6
+--------+ |
| | v
+--------+ 777664:0xbddc0 -
| | ^
+--------+ |
| .... | 7
+--------+ |
| | v
+--------+ 781664:0xbed60 -
| | ^
+--------+ |
| .... | 8
+--------+ |
| | v
+--------+ 785664:0xbfd00 -
| | ^
+--------+ 785824:0xbfda0 |
| .... | 9、memory address range remaining of an incomplete screen in display memory
+--------+ 786272:0xbff60 |
| | v
+--------+ 786432:0xc0000 -

 

 

写道

+--------+ 753664:0xb8000 - -
| | ^ memory address range of a screen row in display memory
+--------+ 753824:0xb80a0 | -
| .... | 1、memory address range of a screen in display memory
+--------+ 757504:0xb8f00 |
| | v
+--------+ 757664:0xb8fa0 -
| | ^
+--------+ |
| .... | 2、memory address range of a screen in display memory
+--+--------+--+ <-start address |
| | | | v
| +--------+ | 761664:0xb9f40 -
| | | | ^
| +--------+ | |
/ | .... | / 3
+--+--------+--+ |
| | v
+--------+ 765664:0xbaee0 -
| | ^
+--------+ |
| .... | 4
+--------+ |
| | v
+--------+ 769664:0xbbe80 -
| | ^
+--------+ |
| .... | 5
+--------+ |
| | v
+--------+ 773664:0xbce20 -
| | ^
+--------+ |
| .... | 6
+--------+ |
| | v
+--------+ 777664:0xbddc0 -
| | ^
+--------+ |
| .... | 7
+--------+ |
| | v
+--------+ 781664:0xbed60 -
| | ^
+--------+ |
| .... | 8
+--------+ |
| | v
+--------+ 785664:0xbfd00 -
| | ^
+--------+ 785824:0xbfda0 |
| .... | 9、memory address range remaining of an incomplete screen in display memory
+--------+ 786272:0xbff60 |
| | v
+--------+ 786432:0xc0000 -

 

 

屏

 

分屏

 

换屏

 

显卡接口

 

VGA相关接口

以“vga_”为前缀

如：

vga_outb_attr_offset(c, color, offset);

 

SVGA相关接口

以“svga_”为前缀

如：

svga_outb_attr_offset(c, color, offset);

 

VBE相关接口

以“vbe_”为前缀

如：

vbe_outb_attr_offset(c, color, offset);

 

显卡相关统一接口

以“video_”为前缀

如：

video_outb_attr_offset(c, color, offset);

 

显卡“video_”相关接口根据显卡配置选择支持的标准调用相关标准接口，如vga相关接口，svga相关接口或者vbe相关接口。显卡驱动统一调用显卡“video_”相关接口。