如何实现用于视频输出的基础x86中断管理器？相关技术疑问

我原本打算逆向分析加载到内存中的BIOS模块，不过先在此咨询问题。我写了一个极简bootloader（可在屏幕输出'e'）：

mov ah, 0x0e
mov al, 'e'
int 0x10
jmp $
times 510-($-$$) db 0
dw 0xaa55

用nasm编译后，在VirtualBox中创建虚拟软盘的命令：

head -c 1474560 /dev/zero > bootloader.vfd  
dd status=noxfer conv=notrunc if=test.bin of=bootloader.vfd

生成的镜像可正常运行，现在我想尝试向输出设备渲染图形，遇到几个瓶颈问题，以下是对应的解决方法：

1. 如何覆盖BIOS已设置的IVT？ #

实模式下IVT（中断向量表）位于内存0x00000到0x003FF区域，每个中断向量占4字节（低2字节是偏移地址，高2字节是段地址）。覆盖步骤：

• 执行cli指令关闭中断，避免修改过程中触发中断引发异常
• 计算目标中断的向量地址：中断号 * 4，比如替换int 0x10的话，地址就是0x10 * 4 = 0x40
• 将自定义中断处理程序的偏移地址写入该地址的低2字节，段地址写入高2字节
• 执行sti指令重新开启中断
  注意：替换前建议保存原向量内容，后续可能需要恢复；自定义处理程序必须遵循x86中断调用约定，最后用iret指令返回。

2. 如何通过编程方式选择可用的显示设备？ #

实模式下可借助BIOS中断int 0x10完成显示设备的检测与模式设置：

• 调用int 0x10且ah=0x0F，可获取当前显示模式：返回后al存储模式号，ah存储列数，bh存储当前页号
• 调用int 0x10且ah=0x00，al传入目标模式号即可设置显示模式（比如0x13是320x200 256色图形模式，0x03是80x25文本模式）
• 检测可用设备时，可枚举标准显示模式，调用int 0x10 ah=0x00尝试设置，成功则说明该模式对应的设备可用；也可调用int 0x11获取设备列表，其中位4-5表示显示适配器类型（00=CGA/EGA/VGA，01=MDA，10=CGA，11=EGA）

3. 如何确定哪些内存区域可用于存放代码/堆？ #

最可靠的方式是通过BIOS中断int 0x15的ah=0xE820功能获取内存映射（支持扩展内存）：

• 初始化寄存器：eax=0xE820，ebx=0，ecx=24，edx=0x534D4150（SMAP签名），es:di指向一个24字节的缓冲区
• 调用int 0x15，成功后缓冲区会填充内存区域的基地址、长度、类型（1=可用，2=保留等）
• 循环调用直到ebx=0，收集所有标记为“可用”的内存区域
  另外，实模式下前640KB（0x00000到0x9FFFF）是常规内存，其中0x00000-0x003FF是IVT，0x00400-0x004FF是BIOS数据区（BDOS），剩余大部分区域可用；注意bootloader加载在0x7C00，需避开该区域及周边空间。

实现用于视频输出的基础x86中断管理器 #

以替换int 0x10（BIOS视频中断）为例，实现步骤如下：

1. 保存原中断向量：读取IVT中int 0x10对应的4字节地址，存储到内存安全区域，方便后续调用原BIOS功能或恢复
2. 编写自定义中断处理程序：
   • 开头用pusha和pushf保存所有寄存器状态（避免破坏调用方环境）
   • 根据ah的值判断要处理的功能：比如ah=0x0E是电传输出，可自行实现文本输出逻辑；对于不需要自定义处理的功能，直接跳转到原BIOS中断处理程序执行
   • 处理完成后用popf和popa恢复寄存器，最后执行iret返回
3. 更新IVT向量：按照前面覆盖IVT的方法，将自定义处理程序的段地址和偏移地址写入int 0x10对应的IVT位置
4. 功能测试：调用int 0x10的相关功能，验证自定义处理程序是否正常工作

内容的提问来源于stack exchange，提问作者Gabriel Reyes