システムコールを使わず、アセンブリ（or機械語）でHello,Worldをディスプレイに出力する難易度。

Question

前提

プログラミング初学者です。
ハードの仕組みに興味があります。お手柔らかに(*_ _)

実現したいこと

文字が画面に出力されるまでのハードウェアの仕組みを知りたくて、機械語（orアセンブリ）でHello,worldを出力する方法を調べています。
しかしネットに転がっているサンプルプログラムは、BiosやOSの機能（システムコール）を使っており、内部の挙動がよくわかりません。。。
また、x86_64において、システムコール無しでそのような事をするのは複雑すぎて現実的ではないとの記事も見ました。

皆様の意見が知りたいです。

質問

１.
BiosやOSの機能を使わないで、画面に文字を出力することはどのくらい難しいのでしょうか。
主観でいいので教えてほしいです。
２.
また、個人でそのような事が可能なのでしょうか。
可能な場合、どのような方法がありますか。

個人的推測

フォントデータを用意してビット単位で画面に出力する事になると思うのですが、
やはり現実的ではない気がしますね…

Answer 1

だいたいはフレームバッファをメモリマップするように初期化を済ませれば、あとはbitmapフォントをmemcpyするだけなのでは、、。
VGAならここらを見れば。
https://web.stanford.edu/class/cs140/projects/pintos/specs/freevga/vga/vga.htm

そもそもBIOS(x86)からx64モードに移動するまでがまず面倒臭いし、UEFIでないBIOS(最低でもcsm)とかも最近は流行らないけどね。

Answer 2

しかしネットに転がっているサンプルプログラムは、BiosやOSの機能（システムコール）を使っており、内部の挙動がよくわかりません。。。

はい、現代のグラフィックチップはプロプライエタリなものですので、BIOSやAPI経由以外のアクセス方法は一般には公開されていません。

自分でグラフィックカードやドライバを解析して直接制御するプログラムを書くことは、理論的には可能ですが、かかるコストと得られるメリットはおそらく釣り合いません。

Comments

[maisumakun]

> 内部の挙動がよくわかりません。。。

グラフィックチップメーカーの企業秘密です。

Answer 3

文字が画面に出力されるまでのハードウェアの仕組みを知りたくて、

というのがどうして

機械語（orアセンブリ）でHello,worldを出力する方法を調べています。

につながるのかよくわかりませんが...

今どきの「すごい」コンピュータでそういうことをいじろうというのがそもそも間違いだと思います。
昔々の、VRAMにデータを書くとキャラクタジェネレータにアクセスしてドットに対応した信号が出る...みたいなものをいじれるといいように思いますけど、もうそういうのはないかな...
少なくともマイコンでLCDグラフィックをいじる、とかの方が勉強になるのでは。

Comments

[slemntqe]

あなたが違和感を覚えている事からご理解頂けると思いますが、質問者は当然そのような分野について無知なわけです。（私も偉そうに言えるほど知っているわけではありません。）
質問者はそれらを疑問に思い、興味を持ち、これから学ぼうとする姿勢を見せています。
その姿勢を「間違いだ」と否定することは良い事とは思いません。

質問者の質問1であえて聞くという事はおそらく質問者自身も難しいことは理解している事が伺えます。
間違いとまで書くのは言い過ぎだと思います。

[thkana]

うん、確かに書き方は悪かったかもですね。
「姿勢」に間違いはなくても、「選んだ方針」としてはそこからは(すくなくとも初心者が)目的地にたどり着けるルートではありませんから、間違いは間違いです。

Answer 4

まあ、グラフィックモジュールをVGAモードにできれば、あとはVGAデバイスのレジスタアクセスで文字表示ができます。いわゆるDOS画面で英数限定になりますが。

＃まあ、このVGAモードにするのがシステムコールでどーこーということになりますが

Answer 5

1
私は作ったことがないので知りません。他の方の回答に任せます。

2
BIOSやUEFIにもOSSの物が存在します。
それらのソースコードを読み解くことで自分で実装できるようになるのではないでしょうか。
具体的な例だとUEFIのOSSとしてOVMFが存在しますが単純なUEFIの機能だけでは無いのでもっとシンプルなBIOSやUEFIを探して読み解くと理解しやすいのではと思います。

組み込み系でどのように7セグメントディスプレイを表示しているかなども良い経験になるのではないでしょうか。