30天自制操作系统（day8）

第8天：鼠标控制与32位模式切换

1、内容1：鼠标解读（1）

前一天已经实现了从鼠标中取得数据，因此这一天就是解读之前取得的数据，让鼠标能够动起来。
首先对HariMain函数进行修改，将读鼠标得到的最初的0xfa舍弃。将之后的鼠标传送的3个字节一组的数据，使其显示在屏幕上。
为什么要舍弃0xfa？
因为鼠标已经**，不需要这个显示的数据了。

其中，变量mouse_phase是用来记住接收鼠标数据的工作进展到了什么阶段。接收到的数据放在mouse_dbuf[0~2]中。对于不同的mouse_phase值（1、2、3），相应的做不同的处理。
实验结果：

其中，08部分对应的是mouse_dbuf[0]，当移动鼠标时，08的0会在0_{3的范围内移动。如果只是移动鼠标，08部分的8不会有任何变化，只有点击鼠标的时候它才会发生变化。左击、右击和点击中间滚轮都会有反应，它的值会在8}F之间变化。
1000——8 无意义
1001——9 左键
1010——A 右键
1100——C 滑轮
第一个00部分对应的是mouse_dbuf[1]，和鼠标的左右移动有关，第二个00部分对应的是mouse_dbuf[2]，和鼠标的上下移动有关系。

2、内容2：稍事整理

整理HariMain函数，创建一个结构体MOUSE_DEC，将鼠标所需要的变量都归总到这个结构体中。

具体整理的函数如下：

定义了一个mouse_decode(&mdec,i)函数，用来实现对不同数据进行处理。在3个字节凑齐之后，该函数执行return 1；将这些数据显示出来。

在enable_mouse函数的最后，对phase进行归零处理。
实验结果：

与第一部分的结果没有不同。

3、内容3：鼠标解读（2）

对mouse_decode函数进行修改，在结构体中增加几个用于存放解读结果的变量，x、y和btn，分别用来存放移动信息和鼠标按键状态。


将之前if（mdec->phase==1）修改为
if (mdec->phase == 1) {
if ((dat & 0xc8) == 0x08) {
判断第一字节对移动有反应的部分是否在0_{3的范围内，同时判断第一字节对点击有反应的部分是否在8}F的范围内，即必须是00XX1XXX，如果不在该范围内的话，就删去。
为什么要这样做？
虽然不考虑这一部分也不一定会出错，但是鼠标的连线偶然也会有接触不良、即将断线的可能，这时候会产生不该有的数据丢失。这样的话，数据便会错开一个字节，数据一旦错位，就不能顺利解读。如果添上对第一字节的检查，就算出现了问题，也只是鼠标动作上有一点失误，很快便能纠正过来。
在鼠标读数据第三字节的处理中，鼠标键的状态，存放在buf[0]的低3位中，只需取出这3位。十六进制的0x07相当于二进制的0000 0111，因此通过与运算，便可以很顺利的取出低3位的值，即左键右键滑轮键。
X和y是直接使用buf[1]和buf[2]，需要使用第一字节中对鼠标移动有反应的几位信息，将x和y的第8位及第8位以后全部都设为1，或全部保留为0。

第四位如果是1，鼠标左移；如果为0，右移
第五位如果是1，鼠标下移；如果为0，上移
1,2字节为移动的大小
在解读处理的最后，对y的符号进行了取反的操作，因为鼠标与屏幕的y 正好相反，为了配合画面方向（鼠标与屏幕的移动方向相反，坐标左上角），便对y符号进行取反。
之后再修改显示部分：

如果mdec.btn的最低位为1，就把s的第2个字符换成L，其余类似，也就是将小写符置换成大写字符。
实验结果：

4、内容4：移动鼠标指针

修改图形显示部分的程序，使得鼠标指针能够在屏幕上动起来。

要使鼠标指针能够移动，只需要不断的改变其的坐标即可。至于后面的两个显示部分，是先隐藏掉鼠标指针，然后在鼠标指针的坐标上，加上解读得到的位移量。
对鼠标坐标进行调整，使其不跑到屏幕外面。
实验结果：

5、内容5：通往32位之路

如果当CPU进行模式转换时进来了中断信号，便会导致不必要的错误。并且之后还要进行PIC的初始化，在初始化的时候也不允许有中断发生，因此通过CLI指令将所有的中断全部屏蔽掉。
NOP指令的意思是让CPU休息一个时钟周期长的时间，什么都不做。
该段程序相当于以下部分的C程序：


这里的waitbdout等同于wait_KBC_sendready,该段程序的功能是向键盘控制电路发送指令，这里发送的指令是指指令键盘控制电路的附属端口输出0xdf，这个附属端口，连接着主板上的很多地方，通过这个端口发送不同的指令，就可以实现不同的控制功能。
这里输出的0xdf是让A20GATE信号线变成ON的状态。该信号线能使内存的1MB以上的部分变成可使用状态。
该段程序需相当于以下内容的C程序：

这里的wait_KBC_sendready函数是为了等待A20GATE的处理切实完成。


INSTRSET指令，是为了能够使用386以后的LGDT,EAX,CR0等关键字。
LGDT指令，是先将随意准备的GDT给读进来，之后还需要重新设置。然后将CR0这一特殊的32位寄存器的值代入到EAX，并将最高位置为0，最低位置为1，再将整个值返回给CR0寄存器，这样便能够完成模式的转换，进入到保护模式。
什么是保护模式？
保护模式与之前的16位模式不同，段寄存器的解释不是16倍的，而是能够使用GDT。在这种模式下，应用程序既不能随便改变段的设定，又不能使用操作系统专用的段。操作系统受到CPU的保护。
当通过代入CR0而切换到保护模式时，要马上执行JMP指令。
为什么要这样做呢？
因为变成保护模式后，机器语言的解释要发生变化。CPU为了加快指令的执行速度而使用了管道机制，也就是前一条指令还在执行的时候，就开始解释下一条，甚至是再吓一条的指令。因为模式变了，因此就需要重新解释一遍。
在程序中，进入保护模式以后，段寄存器的意思也变了（不再是之前乘以16再甲酸的意思了），除了CS以外的所有段寄存器的值都从0x0000变成了0x0008。CS保持原状是因为如果CS也变了，会造成混乱，因此只有将CS放到后面再处理。0x0008相当于gdt+1的段。

这一部分的程序只是在调用memcy函数。

函数memcpy是复制内存的函数，其语法为
memcpy(转送源地址，转送目的地址，转送数据的大小)；
转送数据大小是以双字为单位的，所以数据大小需要用字节数除以4来指定。第二个memcpy语句的意思是从0x7c00复制512字节到0x00100000。这正好是将启动扇区复制到1MB以后的内存中。第三个memcpy语句的意思是将始于0x00008200的磁盘内容复制到0x00100200的位置。cyls是柱面的个数（10），18个柱头，每个柱面上下两面，最后减一个512是为了减去启动区的大小。
第一个memcpy语句的意思是将bootpack.hrb复制到0x00280000号地址处理。

这里是对bootpack.hrb的头部内容进行解析，将执行所必须的数据传送过去。EBX里代入的是BOTPAK，所以值如下：


这些值是通过二进制编辑器，打开harib05d的bootpack.hrb确认的，这些值因harib的版本不同而有所变化。
SHR指令是向右移位指令，相当于ECX>>2,与除以4有着相同的效果。
JZ是条件跳转指令，根据前一个计算结果是否为0来决定是否跳转。在harib05d里，ECX没有变成0，因此不跳转。
最后将0x310000代入到ESP中，通过一个特别的JMP指令，将2*8代入到CS里，同时移动到0x1b号地址。这里的0x1b号地址是指第2段的0x1b号地址。第2个段的基地址是0x280000，因此，实际上是从0x28001b开始执行的。
我们所要实现的系统的内存分布图如下所示:


该段程序是waithbdout所完成的处理，其与wait_KBC_sendready相同，也添加了从0x60号设备进行IN的处理，也就是如果控制器里有键盘代码或者是已经累计了鼠标的数据，就顺便将它们读出来。
Memcy程序具体内容（复制内存）：


ALIGNB指令的意思是一直添加DBD，直到ALIGNB 16的情况下，地址能够被16整除的时候停止，如果最初的地址能被16整除，那么ALIGNB指令不作任何处理。
GDT0是一种特定的GDT，0号时空区域，不能够在那里定义段，1号和2号分别由下式设定。

GATR0是LGDT指令，通知GDT0已经有GDT了，在GDT0里，写入了16位的段上限和32位的段起始地址。
总得来说，最初状态时，GDT在asmhead.nas里，不在0x00270000~0x0027ffff的范围里。IDT仍处于中断禁止的状态。因此，在bootpack.c的HariMain里，应该在进行调色板的初始化以及画面的准备之前，先赶紧重新创建GDT和IDT，初始化PIC，并执行io_sti()。

X问题1：为什么会出现鼠标指针吃掉任务栏的现象？

解决方法： 因为没有考虑叠加处理，在鼠标指针移动到任务栏之后，任务栏的部分的显示没有进行更新所导致的。

X问题2:关于文件在软盘和内存中的存储地址范围?

Ipl.bin、asmhead.bin、bootpack.hrb三个文件在软盘haribote.img中存储的地址是多少？
Ipl.bin是直接将文件内容写入镜像文件，在镜像文件上不存在文件名。文件内容的存储地址是镜像文件的第一扇区。
asmhead.bin和bootpack.hrb被合并成可执行文件haribote.sys，其文件名位于镜像文件的0x00002600，文件内容位于0x00004200。


他们被加载到内存中存储的初始地址和内存复制后的地址是多少？
Ipl.bin被加载到内存中存储的初始地址是0x7c00，内存复制后的地址是0x00100000。
后面两个合并后的haribote.sys被加载到内存中存储的初始地址是0xc200，bootpack.hrb内存复制后的地址是0x00280000，asmhead.bin内存复制后的地址是0x00100200。