ASSEMBLY XXI

Olá!!... Acho que você concorda comigo que essa série de textos
näo estaria completa se eu näo falasse alguma coisa a respeito de
progrmaçäo da placa de vídeo VGA, né?! Acho que nós temos razäo em
pensar assim! :)

Inicialmente começarei a descrever a placa VGA, depois vem as
descriçöes da SVGA e VESA. Näo pretendo gastar "trocentas" horas de
digitaçäo e depuraçäo de código na descriçäo desses padröes.. quero
apenas dar uma idéia geral do funcionamento desses dispositivos para
que você possa caminhar com as próprias pernas mais tarde...


¦ Video Graphics Array

O padräo VGA é o sucessor dos padröes EGA e CGA, todos criados
pela IBM... A diferença básica do VGA para os outros dois é o
aumento da resoluçäo e de cores. Eis uma comparaçäo dos modos de
maior resoluçäo e cores desses três padröes (aqui estäo listados
apenas os modos gráficos!):

+--------------------------------------------------------+
¦ ¦ CGA ¦ EGA ¦ VGA ¦
ã--------------------Ï----------Ï------------Ï-----------Á
¦ Maior resoluçäo ¦ 640x200 ¦ 640x350 ¦ 640x480 ¦
+--------------------+----------+------------+-----------¦
¦ Maior número de ¦ 4 ¦ 16 ¦ 16 ¦
¦ cores ¦(320x200) ¦ (640x350) ¦ (640x480) ¦
¦ ¦ ¦ ¦ ¦
¦ ¦ ¦ ¦ 256 ¦
¦ ¦ ¦ ¦ (320x200) ¦
+--------------------------------------------------------+

O padräo VGA suporta até 256 cores simultanemente no modo de
vídeo 13h (320x200x256). E no modo de mais alta resoluçäo suporta o
mesmo número de cores que a EGA, que säo apenas 16.

Quanto ao número de cores, as placas EGA e VGA säo mais
flexíveis que a irmä mais velha (a CGA). As cores säo
"reprogramáveis", isto é, de uma palette de 256k cores (256 * 1024 =
262144 cores), na VGA, podemos escolher 256... Duma palette de 64
cores podemos usar 16, na EGA... A VGA é, sem sombra de dúvidas,
superior!

A forma como podemos selecionar essas cores todas será mostrada
mais abaixo (Como sempre as coisas boas säo sempre deixadas pra
depois, né?! hehe).

Em tempo: O modo 640x480 (16 cores) será usado como exemplo nas
próximas listagens dos textos daqui pra frente... O modo gráfico de
320x200 com 256 cores será discutido em outra oportunidade, bem como
o famoso MODE X (modo de vídeo näo documentado da VGA - e largamente
descrito por Michael Abrash em seus artigos para a revista Dr.
Dobb's).


¦ Memória de vídeo

Existe um grande obstáculo com relaçäo a modos gráficos de
resoluçöes altas: A segmentaçäo de memória! Lembre-se que os
processadores Intel enxergam a memória como blocos de 64k näo
sequenciados (na verdade, sobrepostos!)... No modo gráfico de
resoluçäo 640x480 da VGA (que suporta 16 cores no máximo), suponha
que cada byte da memória de vídeo armazenasse 2 pixeis (16 cores
poderia equivaler a 4 bits, näo poderia?!)... Well isso nos dá 320
bytes por linha (meio byte por pixel -> 640 / 2 = 320!).

Com os 320 bytes por linha e 480 linhas teriamos 153600 bytes
numa tela cheia! Ocupando 3 segmentos da memória de vídeo (2
segmentos contíguos completos e mais 22528 bytes do terceiro!)...
Puts... Imagine a complexidade do algoritmo que escreve apenas um
ponto no vídeo! Seria necessário selecionarmos o segmento do pixel
e o offset... isso pra aplicativos gráficos de alta performance
seria um desastre!

A IBM resolveu esse tipo de problema criando "planos" de
memória... Cada plano equivale a um bit de um pixel. Dessa forma,
se em um byte temos oito bits e cada plano armazena 1 bit de 1
pixel... em um byte de cada plano teremos os 8 bits de 8 pixeis.
Algo como: O byte no plano 0 tem os oito bits 0 de oito pixeis...
no plano 1 temos os oito bits 1 de oito pixeis... e assim por
diante. De forma que o circuito da VGA possa "sobrepor" os planos
para formar os quatro bits de um único pixel... A representaçäo
gráfica abaixo mostra a sobreposiçäo dos planos:

+--------------------------------------------+
+--------------------------------------------+ ¦
+--------------------------------------------+ ¦ ¦
+--------------------------------------------+ ¦ ¦ ¦
¦ ¦ ¦ ¦ ¦
¦ ¦ ¦ ¦ ¦
¦ ¦ ¦ ¦3¦
¦ ¦ ¦2+-+
¦ ¦1+-+
¦ 0 +-+
+--------------------------------------------+

Esses säo os quatro planos da memória de vídeo. O plano da
frente é o plano 0, incrementando nos planos mais interiores.
Suponha que na posiçäo inicial de cada plano tenhamos os sequintes
bytes:

+-----------------------------------------------------------------+
¦ Plano 0: 00101001b ¦
¦ Plano 1: 10101101b ¦
¦ Plano 2: 11010111b ¦
¦ Plano 3: 01010100b ¦
+-----------------------------------------------------------------+

Os bits mais significativos de cada plano formam um pixel:
(0110b), os bits seguintes o segundo pixel (0011b), o terceiro
(1100b), e assim por diante até o oitavo pixel (1110b). Como temos
16 cores no modo 640x480, cada pixel tem 4 bits de tamanho.

Com esse esquema biruta temos um espaço de apenas 38400 bytes
sendo usados para cada plano de vídeo... Se cada byte suporta um
bit de cada pixel entäo temos que uma linha tem 80 bytes de tamanho
(640 / 8). Se temos 480 linhas, teremos 38400 bytes por plano.

Tome nota de duas coisas... estamos usando um modo de 16 cores
como exemplo para facilitar o entendimento (os modos de 256 cores
säo mais complexos!) e esses 38400 bytes em cada plano de bits é um
espaço de memória que pertence à placa de vídeo e é INACESSíVEL a
CPU!!!! Apenas a placa de vídeo pode ler e gravar nessa memória. A
placa VGA (e também a EGA) usam a memória RAM do sistema para
saberem quais posiçöes de um (ou mais) planos de bits seräo
afetados. Isso é assunto para o próximo tópico:


¦ A memória do sistema:

Os adaptadores VGA usam o espaço de "memória linear" entre
0A0000h e 0BFFFFh (todo o segmento 0A000h e todo o segmento
0B000h)... Essa memória é apenas uma área de rascunho, já que a
placa VGA tem memória própria... A CPU precisa de uma memória
fisicamente presente para que possa escrever/ler dados... daí a
existencia desses dois segmentos contíguos de memória, mas a VGA näo
os usa da mesma forma que a CPU!

Citei dois segmentos contíguos... mas näo existe a limitaçäo de
apenas um segmento?! Well... existe... o segmento 0B000h é usado
apenas nos modos-texto (onde o segmento 0B800h é usado... 0B000h é
para o adaptador monocromático - MDA)... os modos-gráficos utilizam
o segmento 0A000h (a näo ser aqueles modos gráficos compatíveis com
a CGA!).

A memória do sistema é usada como rascunho pela VGA (e pela EGA
também!!)... A VGA colhe as modificaçöes feitas na memória do
sistema e transfere para a memória de vídeo. A forma com que isso é
feito depende do modo com que programamos a placa de vídeo para
fazê-lo... podemos modificar um plano de bits por vez ou vários
planos, um bit por vez, vários bits de uma vez, etc. Na realidade,
dependendo do modo com que os dados säo enviados para a placa VGA
näo precisamos nem ao menos saber O QUE estamos escrevendo na
memória do sistema, a VGA toma conta de ajustar a memória de vídeo
por si só, usando apenas o endereço fornecido pela CPU para saber
ONDE deve fazer a modificaçäo!


¦ Selecionando os planos de bits...

Em todos os modos de escrita precisamos selecionar os planos de
bits que seräo afetados... Isso é feito através de um registrador
da placa VGA: MapMask... Porém, antes de sairmos futucando tudo
quanto é endereço de I/O da placa VGA precisamos saber COMO devemos
usá-los!

A maioria dos registradores da placa VGA estäo disponíveis da
seguinte maneira: Primeiro informamos à placa qual é o registrador
que queremos acessar e depois informamos o dado a ser escrito ou
lido... A técnica é a seguinte: escrevemos num endereço de I/O o
número do registrador... no endereço seguinte o dado pode ser lido
ou escrito...

No caso de MapMask, este registrador é o número 2 do CIRCUITO
SEQUENCIADOR da placa VGA. O circuito sequenciador pode ser
acessado pelos endereços de I/O 3C4h e 3C5h (3C4h conterá o número
do registro e 3C5h o dado!). Eis a estrutura do registro MapMask:

7 6 5 4 3 2 1 0
+-Ð-Ð-Ð-Ð-Ð-Ð-Ð-+
¦?¦?¦?¦?¦ ¦ ¦ ¦ ¦
+-¤-¤-¤-¤-¤-¤-¤-+
¦ ¦ ¦ ¦
¦ ¦ ¦ +-- plano 0
¦ ¦ +---- plano 1
¦ +------ plano 2
+-------- plano 3

De acordo com o desenho acima... os quatro bits inferiores
informam a placa VGA qual dos planos será modificado. Lembre-se que
cada plano tem um bit de um pixel (sendo o plano 0 o proprietário do
bit menos significativo). Vamos a nossa primeira rotina:

+-----------------------------------------------------------------+
¦ ; VGA1.ASM ¦
¦ ; Compile com: ¦
¦ ; ¦
¦ ; TASM vga1 ¦
¦ ; TLINK /x/t vga1 ¦
¦ ; ¦
¦ ideal ¦
¦ model tiny ¦
¦ locals ¦
¦ jumps ¦
¦ ¦
¦ codeseg ¦
¦ ¦
¦ org 100h ¦
¦ start: ¦
¦ mov ax,12h ; Poe no modo 640x480 ¦
¦ int 10h ¦
¦ ¦
¦ mov ax,0A000h ; Faz ES = 0A000h ¦
¦ mov es,ax ¦
¦ sub bx,bx ; BX será o offset! ¦
¦ ¦
¦ mov dx,03C4h ; Aponta para o registro ¦
¦ mov al,2 ; "MapMask" ¦
¦ out dx,al ¦
¦ ¦
¦ inc dx ; Incrementa endereço de I/O ¦
¦ ¦
¦ mov al,0001b ; Ajusta para o plano 0 ¦
¦ out dx,al ¦
¦ ¦
¦ mov [byte es:bx],0FFh ; Escreve 0FFh ¦
¦ ¦
¦ mov al,0100b ; Ajusta para o plano 2 ¦
¦ out dx,al ¦
¦ ¦
¦ mov [byte es:bx],0FFh ; Escreve 0FFh ¦
¦ ¦
¦ sub ah,ah ; Espera uma tecla! ¦
¦ int 16h ; ... senäo näo tem graça!!! :) ¦
¦ ¦
¦ mov ax,3 ; Volta p/ modo texto 80x25 ¦
¦ int 10h ¦
¦ ¦
¦ int 20h ; Fim do prog ¦
¦ ¦
¦ end start ¦
+-----------------------------------------------------------------+

Depois de compilar e rodar o VGA1.COM você vai ver uma pequena
linha magenta no canto superior esquerdo do vídeo... Se você quiser
que apenas o pixel em (0,0) seja aceso, entäo mude o valor 0FFh nas
instruçöes "mov [byte es:bx],0FFh" para 80h. O motivo para isso é
que cada byte tem apenas um bit de um pixel, isto é, cada bit do
byte equivale a um bit do pixel... necessitamos alterar os quatro
planos de bits para setarmos os quatro bits de cada pixel (quatro
bits nos däo 16 combinaçöes)... assim, se um byte tem oito bits, o
primeiro byte dos quatro planos de bits tem os oito pixeis iniciais,
sendo o bit mais significativo do primeiro byte de cada plano o
primeiro pixel.

Deu pra notar que apenas modificamos os planos 0 e 2, né?!
Notamos também que desta maneira näo temos como alterarar um único
pixel... sempre alteraremos os oito pixels!! Mas, näo se
preocupe... existem outros recursos na placa VGA... Entendendo o
esquema de "planos de bits" já está bom por enquando...

Até a próxima...