Главная

Запускаем игру на C# в MS-DOS

2020-01-21 в 13:24, admin, рубрики: .net, C#, безопасники плачут, ненормальное программирование, Программирование, прямой доступ к памяти

Меня всегда раздражало, что я не могу запустить 64-битную игру на C# под MS-DOS. Сегодня я это исправил.

Запускаем игру на C# в MS-DOS - 1

Исполняемые файлы под Windows состоят из двух частей:

Программа для DOS, которая выводит на экран «Данна программа не может быть запущена в режиме DOS»
Заголовок исполняемого файла, который понимает Windows

В некотором смысле все .exe-файлы являются программами для DOS, но не делают ничего полезного. И вот однажды я нашел проект на Github, который заслуживает гораздо больше звезд, чем у него есть:

github.com/Baron-von-Riedesel/Dos64-stub

Dos64-stub — это маленькая программа, которая заменяет бесполезное сообщение «не может быть запущено под DOS» на загрузку Windows-секции исполняемого файла и «телепортацию» процесса в 21 век. Под «телепортацией» я подразумеваю настройку страничной памяти и перевод процессора в 64-битный режим («long»).

Для начала я взял свою игру «Змейка» под Windows, которую недавно ужал до 8 кб без зависимостей:

twitter.com/MStrehovsky/status/1213034748848807937

Конечно, в DOS недоступны привычные методы Windows API, поэтому пришлось переписать слой общения игры со внешним миром. Вот так выглядит теперь Environment.TickCount:

public static unsafe long TickCount64
{
    [MethodImpl(MethodImplOptions.NoInlining)]
    get
    {
        // Читаем область данных BIOS - счетчик прерываний 1AH.
        // Да, мы просто обращаемся к памяти напрямую по некому "случайному" смещению.
        // Область данных BIOS - это документированная структура,
        // которую BIOS заполняет при старте компьютера.
        // Приложения под DOS могут ее читать.
        // По смещению 0x46C лежит прошедшее время в интервалах по 55мс.
        uint timerTicks = * (uint *) 0x46C;
        return (long) timerTicks * 55;
    }
}

Когда у нас есть количество тиков, можно сделать Thread.Sleep:

public static unsafe void Sleep(int delayMs)
{
	// Помещаем на стек последовательность байтов: 0xF4 0xC3
        // Эти байты соответствуют ассемблерным инструкциям:
	//
	// hlt
	// ret
	
	ushort hlt = 0xc3f4;
	long expected = Environment.TickCount64 + delayMs;
	while(Environment.TickCount64 < expected)
	{
		// Вызываем код, который мы положили на стек, чтобы ненадолго
		// поставить процессор на паузу
		// (Безопасники сейчас рыдают в углу)

		ClassConstructorRunner.Call<int>(new IntPtr(&hlt;));
	}
}

А потом и Console.WriteLine:

public static unsafe void Write(char c)
{
    byte* biosDataArea = (byte*)0x400;
	
    // Находим начало VRAM, считывая данные из BIOS
    byte* vram = (byte*)0xB8000;
    if(*(biosDataArea + 0x63) == 0xB4)
        vram = (byte*)0xB0000;
		
    // Находим смещение активной видеостраницы
    vram += * (ushort*)(biosDataArea + 0x4E);

    // Транслируем символы юникода в символы хардварной кодировки IBM
    byte b = c switch
    {
        '│' => (byte)0xB3,
        '┌' => (byte)0xDA,
        '┐' => (byte)0xBF,
        '─' => (byte)0xC4,
        '└' => (byte)0xC0,
        '┘' => (byte)0xD9,
        _ => (byte)c,
    };

    // TODO: считать число колонок из BIOS
    vram[(s_cursorY * 80 * 2) + (s_cursorX * 2)] = b;
    vram[(s_cursorY * 80 * 2) + (s_cursorX * 2) + 1] = (byte)s_consoleAttribute;
	
    // TODO: скроллить или переносить на другую сторону?
    s_cursorX++;
}

Ну а дальше все просто: компилятор C# -> компилятор CoreRT AOT -> линковщик. Мы указываем линковщику использовать Dos64-stub вместо того, чтобы генерировать бесполезный заголовок по умолчанию.

Запускаем игру на C# в MS-DOS - 2