[Linux + GRUB] Графика в защищённом режиме

@Tapacuk · Регистрация: 30.03.2020

Студворк — интернет-сервис помощи студентам

Всем HI, я написал минимальное ядро(или ОС, я хз как правильно, в разных источниках то так, то так), и когда я захожу туда, я могу например в видеопамять по адресу 0xB8000 записывать разные данные, напр. "Hello, world!". Но как можно с графикой работать? Тип видеопамять она в 4000 байт - 80х25х2, каждый символ он по два байта - ASCII-код и свойства. А как мне, например, пиксель под номером NxM раскрасить в зелёный цвет? Или там линию провести? Или квадрат нарисовать? Ну и всё в таком духе. А то я что-то не понимаю.

Добавлено через 1 минуту
Кому интересно, вот код:
kernel.asm

Assembler
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
[bits 32]
 
section .data
    msg db 'Hello, world!'
 
section .bss
    stack_space resb 8192
 
section .text
 
    align 4
    dd 0x1BADB002            
    dd 0x00                  
    dd - (0x1BADB002 + 0x00)
 
    global _start
 
    extern clear
    extern init
 
_start:
    cli
    mov esp, stack_space
 
    call init
    call clear
 
    ; ???
 
    hlt

kernel.c

C
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
void init(void) __asm__("init");
 
void clear(void) __asm__("clear");
 
char *vm;
 
void init(void) {
    vm = (char *)0xB8000;
}
 
void clear(void) {
    for (unsigned int i = 0; i < 80 * 25 * 2;) {
        vm[i++] = ' ';
        vm[i++] = 0x07;         
    }
}

ФедосеевПавел · 08.08.2020, 14:32

В разных графических режимах видеопамять по разному организована - т.е. разные способы изменить цвет точки.
В книге
Касаткин А.И. Управление ресурсами.
приведены следующие варианты

Для видеорежимов 4 и 5

C
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
// L10_2.C
void plot45(int x,int y,int color)
{ register char _es * offset;
  register char mask1, mask2,work, mod4x;
  _ES=0xb800;
  mod4x=(x & 0x03)<<1;
  offset=(char _es*)
         (0x2000*(y & 0x01)+80*(y>>1)+(x>>2));
  mask2=(color & 0x03)<<(6-mod4x);
  work=*offset;
  if(color & 0x80) // если бит 7 равен 1, выполняется XOR
    *offset=work^mask2;
  else             // режим переопределения текущего содержимого
  { mask1=0xc0>>mod4x;
    work= work & ~mask1;
    *offset=work | mask2;
  }
}

Для 6

C
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
// L10_3.C
void plot6(int x, int y, int color)
{ register char _es * offset;
  register char mask1, mask2,work, mod8x;
  mod8x=x & 0x07;
  offset=(char _es*)
         (0x2000*(y & 0x01)+80*(y>>1)+(x>>3));
  mask2=(color & 0x01)<<(7-mod8x);
  _ES=0xb800;
  work=*offset;
  if(color & 0x80) // если бит 7 равен 1, выполняется XOR
    *offset=work^mask2;
  else             // режим переопределения текущего содержимого
  { mask1=0x80>>mod8x;
    work= work & ~mask1;
    *offset=work | mask2;
  }
}

Для 13

C
1
2
3
4
5
6
7
// L10_4.C
void plot13(int x, int y, int color)
{ register char _es * offset;
  offset=320*y+x;
  _ES=0xa000;
  *offset=color;
}

Для 0Dh, 0Eh, 10h-12h

C
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
37
38
39
40
41
42
43
44
45
46
47
48
49
50
51
52
53
54
55
56
57
58
59
60
61
// L10_5.C
#include "screen.h"
#include <dos.h>
// Функция корректно работает для режимов 0Dh, 0Eh, 10h-12h
int plot(int x, int y, int color)
{ extern int page, put_mode, bytes_per_line,
             bytes_per_page, max_page, max_x, max_y;
  register char _es * offset;
  register int mask;
  // Проверка допустимости параметров
  if (x<0 || x>max_x || y<0 || y>max_y || page>max_page)
    return BAD_PARAM;
  // Вычисление смещения адреса, содержащего нужный пиксел
  offset=(char _es *)
         (page*bytes_per_page+y*bytes_per_line+(x>>3));
  // Формирование и запись в регистр 8 секвенсора битовой маски
  mask=0x80>>(x&0x07);
  _DX=0x3ce;
  outportb(_DX,8);
  _DX++;
  outportb(_DX,mask);
  _DX--;
  // Задание способа комбинации битов регистров-защёлок и данных из
  // центрального процессора
  outportb(_DX,3);
  _DX++;
  outportb(_DX,put_mode);
  // Задание регистра маски карты
  _DX=0x3c4;
  outportb(_DX,2);
  _DX++;
  outprtb(_DX,0x0f);
  _DX--;
  // Заполнение регистров-защёлок чтением видеобуфера
  _ES=0xa000;
  _AL=*offset;
  // "Сброс" в регистрах-защёлках битов, выбранных регистрами масок
  *offset=0;
  // Запись в регистр маски карты кода цвета пиксела
  outportb(_DX,2);
  _DX++;
  outportb(_DX,color);
  _DX--;
  // Запись цвета color в выбранные масками биты регистров-защёлок
  *offset=0xff;
  // Восстановление адаптера в состояние, ожидаемое BIOS;
  // регистр маски карты равен 0x0f; регистр битовой маски равен 0xff;
  // способ комбинации - переопределение
  outportb(_DX,2);
  _DX++;
  outportb(_DX,0x0f);
  _DX=0x3ce;
  outportb(_DX,8);
  _DX++;
  outportb(_DX,0xff);
  _DX--;
  outportb(_DX,3);
  _DX++;
  outportb(_DX,0x00);
  return OK;
}

Для 0Dh, 0Eh, 10h-12h

C
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
37
38
39
40
41
42
43
44
45
46
47
48
49
50
51
// L10_6.C
#include "screen.h"
#include <dos.h>
// Функция корректно работает для режимов 0Dh, 0Eh, 10h-12h
// Это улучшенный вариант L10_5.C
int plot(int x, int y, int color)
{ extern int page, put_mode, bytes_per_line,
             bytes_per_page, max_page, max_x, max_y;
  register char _es * offset;
  register int mask;
  // Проверка допустимости параметров
  if (x<0 || x>max_x || y<0 || y>max_y || page>max_page)
    return BAD_PARAM;
  // Вычисление смещения адреса, содержащего нужный пиксел
  offset=(char _es *)
         (page*bytes_per_page+y*bytes_per_line+(x>>3));
  // Формирование и запись в регистр 8 секвенсора битовой маски
  mask=0x80>>(x&0x07);
  _AX=(mask<<8) | 0x08;
  _DX=0x3ce;
  asm out dx,ax
  // Задание способа комбинации битов регистров-защёлок и данных из
  // центрального процессора
  _AX=(put_mode<<8) | 0x03;
  asm out dx,ax
  // Задание регистра маски карты
  _DX=0x3c4;
  _AX=0x0f02;
  asm out dx,ax
  // Заполнение регистров-защёлок чтением видеобуфера
  _ES=0xa000;
  _AL=*offset;
  // "Сброс" в регистрах-защёлках битов, выбранных регистрами масок
  *offset=0;
  // Запись в регистр маски карты кода цвета пиксела
  _AX=(color<<8) | 0x02;
  asm out dx,ax
  // Запись цвета color в выбранные масками биты регистров-защёлок
  *offset=0xff;
  // Восстановление адаптера в состояние, ожидаемое BIOS;
  // регистр маски карты равен 0x0f; регистр битовой маски равен 0xff;
  // способ комбинации - переопределение
  _AX=0x0f02;
  asm out dx,ax
  _DX=0x3ce;
  _AX=0x0f08;
  asm out dx,ax
  _AX=0x0003;
  asm out dx,ax
  return OK;
}

Для режимов VESA на точку выделяют 4 байта, из которых 3 - это RGB компоненты, а четвёртый не используется - он для выравнивания.

Режимы VESA имеют большие размеры экрана, которые не умещаются в один сегмент памяти 16-разрядного режима. Поэтому с ними работают или средствами VESA BIOS через "окно" или в unreal режиме или в защищённом.

@Tapacuk · 08.08.2020, 14:38 **[ТС]**

Я хочу использовать 13. Вопрос: Что это за запись:

Сообщение от ФедосеевПавел

register char _es * offset;

?
Первый раз вижу. Догадываюсь, что offset это регистр es чтоли? Что вообще эта функция делает и, можно ли её на ассемблерее сделать, потому-что если используется регистр(да и функция короткая), не проще было бы на NASM-е реализовать?

Добавлено через 3 минуты
Я кстати что-то не понимаю - зачем там вообще es используется? можете привести ассемблерный аналог, пожалуйста

ФедосеевПавел · 08.08.2020, 14:45

Весь тот код для DOS и 16 разрядный режим. Т.е. напрямую он не подойдёт, т.к. ваш код, похоже, работает в защищённом режиме. Т.е. всё это просто иллюстрация.

Исходя из общих представлений, в строке

C
3
{ register char _es * offset;

объявляется переменная offset, которая будет указывать смещение относительно регистра ES, т.е. объявляется указатель es:offset
Не очень понимаю, как у вас устроена память, но похоже, что переводится это

C
1
2
3
char *vm;
    vm = (char *)0xa0000;
    vm[320*y+x]=color;

@Tapacuk · 08.08.2020, 14:51 **[ТС]**

Спасибо, сейчас попробую

Добавлено через 1 минуту
P.S. Переключится это же

Assembler
1
2
mov ax, 0xE
int 0x10

?

Добавлено через 2 минуты
Не работает(
При заходе сразу же перезагрузка начинается

Добавлено через 29 секунд

Assembler
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
37
38
[bits 32]
 
section .data
    msg db 'Hello, world!'
 
section .bss
    stack_space resb 8192
 
section .text
 
    align 4
    dd 0x1BADB002            
    dd 0x00                  
    dd - (0x1BADB002 + 0x00)
 
    global _start
 
    extern clear
    extern init
    extern draw_pixel
 
_start:
    cli
    mov esp, stack_space
 
    call init
    call clear
 
    mov ax, 0xE
    int 0x10
 
    push 100
    push 100
    push 100
    call draw_pixel
    add esp, 12
 
    hlt

C
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
void init(void) __asm__("init");
 
void clear(void) __asm__("clear");
 
void draw_pixel(int x, int y, int color) __asm__("draw_pixel");
 
char *vm;
 
void init(void) {
    vm = (char *)0xB8000;
}
 
void clear(void) {
    for (unsigned int i = 0; i < 80 * 25 * 2;) {
        vm[i++] = ' ';
        vm[i++] = 0x07;         
    }
}
 
void draw_pixel(int x, int y, int color) {
    vm[y * 320 + x] = color;
}

ФедосеевПавел · 08.08.2020, 14:53

Вряд ли. Вы же в защищённом режиме - там процедуры BIOS уже не работают.
Ищите, как переключать напрямую, программируя CRTC.

Поищите про VESA режимы. Они работают с защищённым режимом через BIOS, только там нужны дополнительные манипуляции по поиску "точки входа".

Добавлено через 1 минуту
Похоже, дальше я вам уже не помогу - не интересовался системным программированием в защищённом режиме.

@Tapacuk · 08.08.2020, 14:57 **[ТС]**

И на том спасибо

ФедосеевПавел · 08.08.2020, 18:32

По ссылке тезисами поясняются графические возможности разработчика, "попавшего" в защищённый режим
https://wiki.osdev.org/Drawing_In_Protected_Mode
https://files.osdev.org/mirror... /index.htm
Там же приводится пример кода на C по переключению VGA видеорежимов при помощи программирования CRTC
https://files.osdev.org/mirror... cs/modes.c

@politoto · 10.08.2020, 12:22

Не по теме:

Tapacuk, Вы на виртуальной машине экспериментируете или на ноутбуке с FreeDOS ?

@Tapacuk · 20.08.2020, 15:11 **[ТС]**

Да, задавал, но как я понял интеррупты у меня не работают (в защищёнке) так что я не знаю как рисовать - может другой ответ найдётся

@Tapacuk · 21.08.2020, 12:04 **[ТС]**

На виртуалке

@politoto · 24.08.2020, 06:16

Сообщение от Tapacuk

Тип видеопамять она в 4000 байт - 80х25х2, каждый символ он по два байта - ASCII-код и свойства. А как мне, например, пиксель под номером NxM раскрасить в зелёный цвет? Или там линию провести? Или квадрат нарисовать?

Чтобы рисовать квадрат по пикселям, нужно знать, по каким физическим адресам располгается массив пикселей, как он организован, и какой формат самих пикселей ( в каких битах какие компоненты цвета хранятся ).
Например, в гипотетическом режиме 1200x768x32 на каком-нибудь устройстве фреймбуфер мог бы быть устроен, например, так:

C++
1
2
3
using pixel=uint32_t;
 
extern pixel frame_buffer[768][1280];

где последние 80 каждой строки не отображаются на экране.

Мы можем просто знать, где распологается видеобуфер в физическом адресном пространстве конкретного устройства, и как он устроен.
Мы можем получить эту информацию от firmware, напр. через функции GOP от UEFI, или функции VESA в режиме CSM или BIOS без UEFI.
Можно, наконец, изучить существующий драйвер, и использовать в своих целях.

@politoto · 25.03.2021, 11:29

Старые примеры рисования линии по точкам в multiboot-коде, запущенном из GRUB или другого совместимого загрузчика есть в документации GNU GRUB(2)
https://www.gnu.org/software/g... 002ec.html
https://www.gnu.org/software/g... 002ec.html
Режим должен быть установлен самим загрузчиком.

Новые блоги и статьи Все статьи Все блоги /
Модель микоризы: классовый агентный подход 3 anaschu 06.01.2026 aa0a7f55b50dd51c5ec569d2d10c54f6/ O1rJuneU_ls https:/ / vkvideo. ru/ video-115721503_456239114	Owen Logic: О недопустимости использования связки «аналоговый ПИД» + RegKZR ФедосеевПавел 06.01.2026 Owen Logic: О недопустимости использования связки «аналоговый ПИД» + RegKZR ВВЕДЕНИЕ Введу сокращения: аналоговый ПИД — ПИД регулятор с управляющим выходом в виде числа в диапазоне от 0% до. . .	Модель микоризы: классовый агентный подход 2 anaschu 06.01.2026 репозиторий https:/ / github. com/ shumilovas/ fungi ветка по-частям. коммит Create переделка под биомассу. txt вход sc, но sm считается внутри мицелия. кстати, обьем тоже должен там считаться. . . .	Расчёт токов в цепи постоянного тока igorrr37 05.01.2026 / * Дана цепь постоянного тока с сопротивлениями и напряжениями. Надо найти токи в ветвях. Программа составляет систему уравнений по 1 и 2 законам Кирхгофа и решает её. Последовательность действий:. . .
Новый CodeBlocs. Версия 25.03 palva 04.01.2026 Оказывается, недавно вышла новая версия CodeBlocks за номером 25. 03. Когда-то давно я возился с только что вышедшей тогда версией 20. 03. С тех пор я давно снёс всё с компьютера и забыл. Теперь. . .	Модель микоризы: классовый агентный подход anaschu 02.01.2026 Раньше это было два гриба и бактерия. Теперь три гриба, растение. И на уровне агентов добавится между грибами или бактериями взаимодействий. До того я пробовал подход через многомерные массивы,. . .	Советы по крайней бережливости. Внимание, это ОЧЕНЬ длинный пост. Programma_Boinc 28.12.2025 Советы по крайней бережливости. Внимание, это ОЧЕНЬ длинный пост. Налог на собак: https:/ / ********/ gallery/ V06K53e Финансовый отчет в Excel: https:/ / ********/ gallery/ bKBkQFf Пост отсюда. . .	Кто-нибудь знает, где можно бесплатно получить настольный компьютер или ноутбук? США. Programma_Boinc 26.12.2025 Нашел на реддите интересную статью под названием Anyone know where to get a free Desktop or Laptop? Ниже её машинный перевод. После долгих разбирательств я наконец-то вернула себе. . .

ФедосеевПавел Модератор 8647 / 4482 / 1669 Регистрация: 01.02.2015 Сообщений: 13,889 Записей в блоге: 12
	08.08.2020, 14:53
	Вряд ли. Вы же в защищённом режиме - там процедуры BIOS уже не работают. Ищите, как переключать напрямую, программируя CRTC. Поищите про VESA режимы. Они работают с защищённым режимом через BIOS, только там нужны дополнительные манипуляции по поиску "точки входа". Добавлено через 1 минуту Похоже, дальше я вам уже не помогу - не интересовался системным программированием в защищённом режиме. 1

@Tapacuk 7 / 6 / 3 Регистрация: 30.03.2020 Сообщений: 123
	08.08.2020, 14:57 [ТС]
	И на том спасибо 0

ФедосеевПавел Модератор 8647 / 4482 / 1669 Регистрация: 01.02.2015 Сообщений: 13,889 Записей в блоге: 12
	08.08.2020, 18:32
	По ссылке тезисами поясняются графические возможности разработчика, "попавшего" в защищённый режим https://wiki.osdev.org/Drawing_In_Protected_Mode https://files.osdev.org/mirror... /index.htm Там же приводится пример кода на C по переключению VGA видеорежимов при помощи программирования CRTC https://files.osdev.org/mirror... cs/modes.c 0

@politoto
	10.08.2020, 12:22
	Не по теме: Tapacuk, Вы на виртуальной машине экспериментируете или на ноутбуке с FreeDOS ? 0

@Tapacuk 7 / 6 / 3 Регистрация: 30.03.2020 Сообщений: 123
	20.08.2020, 15:11 [ТС]
	Да, задавал, но как я понял интеррупты у меня не работают (в защищёнке) так что я не знаю как рисовать - может другой ответ найдётся 0

@Tapacuk 7 / 6 / 3 Регистрация: 30.03.2020 Сообщений: 123
	21.08.2020, 12:04 [ТС]
	На виртуалке 0

@politoto Модератор 2131 / 1000 / 170 Регистрация: 23.07.2018 Сообщений: 3,349 Записей в блоге: 3
	25.03.2021, 11:29
	Старые примеры рисования линии по точкам в multiboot-коде, запущенном из GRUB или другого совместимого загрузчика есть в документации GNU GRUB(2) https://www.gnu.org/software/g... 002ec.html https://www.gnu.org/software/g... 002ec.html Режим должен быть установлен самим загрузчиком. 0