Cosmos 大型光标/GUI 教程

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欢迎来到我的第一个 Cosmos 教程（实际上也是我的第一篇文章）。今天我们将学习如何在 Cosmos 中绘制鼠标。我在网上找到了一些关于如何做这个的教程，但它们都没有解决主要问题。例如，如果只有一个像素，你再添加一个就会导致延迟。此外，它们往往会在屏幕上留下像素，并影响屏幕上的其他绘制。我编写了一个全屏绘制管理器，解决了所有这些问题，并允许您轻松绘制其他内容，如任务栏或窗口。

要真正理解我们在做什么，我们必须首先了解 Cosmos 如何绘制到屏幕。我将先给出一个代码示例，然后进行解释。

首先，我们创建一个变量 VGAScreen。

public static VGAScreen VScreen = new VGAScreen();

现在我们将设置它。

Console.WriteLine("Vga Driver Booting");
VScreen.SetGraphicsMode(VGAScreen.ScreenSize320x200, VGAScreen.ColorDepth.BitDepth8);
VScreen.Clear(0);
Console.WriteLine("Vga Driver Booted");

首先，我们打印 "Vga Driver Booting"。接下来，我们将图形模式更改为 320x200，颜色深度为 8。然后我们用黑色（0）清空屏幕。之后，我们打印驱动已启动。这有点讽刺，因为在设置图形模式后，控制台将不再显示。也许我应该说：“VGA 启动失败”。

现在我们将绘制一个像素。

VScreen.SetPixel320x200x8((uint) x, (uint) y, (uint) c);

现在我们有了一个基本的黑色屏幕和一个不同颜色的像素，我们可以详细了解操作系统是如何设置像素的。归根结底，您的代码会变成汇编，而 CPU 运行的是汇编，所以要完全理解，我们必须回到原始硬件。VGA 的工作原理很简单，屏幕上的像素存储在内存中，这些内存通常在显示设备上。通过改变内存中的值，我们可以改变屏幕上的像素。唯一的问题是，分辨率越高，需要的空间就越大。考虑到内存大小总是固定的，实现更高分辨率的想法很困难，解决这个问题的方法是使用更少的空间来存储像素，这就是为什么更高分辨率的颜色深度更小（希望这有道理）。如果屏幕尺寸是 320x200，颜色深度是 8。这意味着每个像素可以是 255 种颜色之一（字节的大小），这意味着屏幕内存大小为 64000 字节。记住这一点很重要，因为当我们编写屏幕缓冲区时，我们将需要理解这一点。

回到像素在内存中实际如何被操作，让我们像这样把屏幕想象成一个字节数组。

public static byte[] SBuffer = new byte[64000];

如果每个字节是一个像素，第一个字节就是 x=0, y=0 的像素。数组中的第二个字节是 x=1, y=0 等等。所以如果我们想使用 x 和 y 坐标来索引数组，我们会使用一个简单的公式，如下所示：

Index = (Screen Width * y) + x

对于我们的屏幕尺寸，它将是：

Index = (320 * y) + x

让我们看看它是如何工作的，然后我将给出 C# 代码。好的，我们知道屏幕上的一行有 320 个像素。这意味着，如果我们想要屏幕上任何一行的第一个像素，我们只需要将宽度乘以行号，然后加上 x，我们就能得到那个像素在数组中的确切数字或索引。计算机也是这样做的。

这是 C# 代码：

public static void SetPixel(int x, int y, int color)
{
    SBuffer[(y*320) + x] = (byte)color;
}

让我们看看 Cosmos 屏幕驱动如此缓慢的原因以及如何解决这个问题。它如此缓慢的原因是计算索引需要很长时间，并且内存写入操作在时间上很耗时。为了让事情变得更糟，驱动程序的工作方式使其更慢，但一个成本不高的操作是读取内存，而关键就在于此。基本上，我们解决这个问题的方法是仅在像素发生变化时才绘制它。事实证明，在绘制之前检查像素是否颜色不同比直接绘制它要快。无论如何，这是代码，然后我将解释它。

public static void ReDraw()
{
    // VScreen.Clear(0);
    
    int c = 0;
    
    for (int y = 0; y < 200; y++)
    {
        for (int x = 0; x < 320; x++)
        {
            uint cl = VScreen.GetPixel320x200x8((uint) x, (uint) y);
            if (cl != (uint)SBuffer[c])
            {
                VScreen.SetPixel320x200x8((uint) x, (uint) y, SBuffer[c]);
            }
            c++;
        }
    }
    for (int i = 0; i < 64000; i++)
    {
        SBuffer[i] = 0;
    }
}

这个比前面稍微复杂一些，但我相信我们会弄清楚的。这个方法中有三个循环。第一个循环是 y 轴，第二个循环是 x 轴。通过逐行逐列循环，我们仍然会遍历屏幕上的所有 64000 个像素，但我们会得到 x 和 y 坐标。变量 c 跟踪我们在缓冲区中使用的索引。总的来说，了解循环内部发生的事情是一个不错的想法。我们有一个 if 语句，它只是确保我们不会因为没有原因而进行耗时的设置操作。在此之后，我们有第三个循环，它只是用黑色填充缓冲区。恭喜！您现在已经了解了如何双缓冲屏幕。这将消除屏幕上的所有闪烁，屏幕将逐帧重绘，而不是逐像素重绘，这将大大提高整体感觉和性能。它将消除像所有其他博客推荐的那样手动处理上一帧的需要。既然我们可以正确地绘制到屏幕，让我们来绘制鼠标。

首先，我们将创建一个新的鼠标。

public static Mouse m = new Mouse();

现在我们需要启动鼠标，您需要在启动序列的某个地方进行此操作。

public static class BootManager
{
    public static void Boot()
    {
        Screen.Boot();
        Desktop.m.Initialize(320, 200);
    }

}

现在我们将像这样绘制鼠标。

    Screen.SetPixel(m.X,m.Y,40);
    Screen.SetPixel(m.X+ 1,m.Y,40);
    Screen.SetPixel(m.X + 2, m.Y, 40);
    Screen.SetPixel(m.X, m.Y + 1, 40);
    Screen.SetPixel(m.X, m.Y + 2, 40);
    Screen.SetPixel(m.X+ 1, m.Y + 1, 40);    
    Screen.SetPixel(m.X + 2, m.Y + 2, 40);    
    Screen.SetPixel(m.X +3 , m.Y +3, 40);

如果我们运行此代码，我们会得到这个：

好了，在 Cosmos 中，您得到了一个漂亮的鼠标。如果您移动鼠标，它会流畅地移动 - 没有延迟 - 最重要的是，它永远不会留下残影。现在让我们添加一个“任务栏”（您需要将其添加到您的屏幕类中）。

public static void DrawFilledRectangle(uint x0, uint y0, int Width, int Height, int color)
{
    for (uint i = 0; i < Width; i++)
    {
        for (uint h = 0; h < Height; h++)
        {
            SetPixel((int)(x0 + i), (int)(y0 + h), color);
        }
    }
}

我们现在要做的就是将此添加到代码中。

Screen.DrawFilledRectangle(0,0,320,25,50);

请记住，在绘制鼠标之前添加它，这样它就会在底部。这是最终结果：

本教程到此结束。我将在下方添加一个 Cosmos 项目的下载链接。