src/arch/i386/prefix/libprefix.S

   1 /*
   2  * Copyright (C) 2006 Michael Brown <mbrown@fensystems.co.uk>.
   3  *
   4  * This program is free software; you can redistribute it and/or
   5  * modify it under the terms of the GNU General Public License as
   6  * published by the Free Software Foundation; either version 2 of the
   7  * License, or any later version.
   8  *
   9  * This program is distributed in the hope that it will be useful, but
  10  * WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
  11  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU
  12  * General Public License for more details.
  13  *
  14  * You should have received a copy of the GNU General Public License
  15  * along with this program; if not, write to the Free Software
  16  * Foundation, Inc., 675 Mass Ave, Cambridge, MA 02139, USA.
  17  *
  18  */
  19
  20 /**
  21  * High memory temporary load address
  22  *
  23  * Temporary buffer into which to copy (or decompress) our runtime
  24  * image, prior to calling get_memmap() and relocate().  We don't
  25  * actually leave anything here once install() has returned.
  26  *
  27  * We use the start of an even megabyte so that we don't have to worry
  28  * about the current state of the A20 line.
  29  *
  30  * We use 4MB rather than 2MB because there is at least one commercial
  31  * PXE ROM ("Broadcom UNDI, PXE-2.1 (build 082) v2.0.4") which stores
  32  * data required by the UNDI ROM loader (yes, the ROM loader; that's
  33  * the component which should be impossible to damage short of
  34  * screwing with the MMU) around the 2MB mark.  Sadly, this is not a
  35  * joke.
  36  *
  37  */
  38 #define HIGHMEM_LOADPOINT ( 4 << 20 )
  39
  40 /* Image compression enabled */
  41 #define COMPRESS 1
  42
  43 #define CR0_PE 1
  44
  45         .arch i386
  46         .section ".prefix.lib", "awx", @progbits
  47         .section ".data16", "aw", @progbits
  48
  49 /****************************************************************************
  50  * install_block (real-mode near call)
  51  *
  52  * Install block to specified address
  53  *
  54  * Parameters:
  55  *   %esi : start offset within loaded image (must be a multiple of 16)
  56  *   %es:edi : destination address
  57  *   %ecx : length of (decompressed) data
  58  *   %edx : total length of block (including any uninitialised data portion)
  59  * Returns:
  60  *   %esi : end offset within image (rounded up to next multiple of 16)
  61  * Corrupts:
  62  *   %edi, %ecx, %edx
  63  ****************************************************************************
  64  */
  65         .section ".prefix.lib"
  66         .code16
  67 install_block:
  68         /* Preserve registers */
  69         pushw   %ds
  70         pushl   %eax
  71         pushl   %ebx
  72         movl    %esi, %ebx
  73
  74         /* Starting segment => %ds */
  75         movw    %cs, %ax
  76         shrl    $4, %esi
  77         addw    %si, %ax
  78         movw    %ax, %ds
  79         xorl    %esi, %esi
  80
  81         /* Calculate start and length of uninitialised data portion */
  82         addr32 leal     (%edi,%ecx), %eax
  83         subl    %ecx, %edx
  84
  85         /* Do the copy */
  86         cld
  87 #if COMPRESS
  88         call    decompress16
  89 #else
  90         call    nodecompress16
  91 #endif
  92
  93         /* Zero remaining space */
  94         movl    %eax, %edi
  95         movl    %edx, %ecx
  96         xorb    %al, %al
  97         rep addr32 stosb
  98
  99         /* Adjust %esi */
 100         addl    %ebx, %esi
 101         addl    $0xf, %esi
 102         andl    $~0xf, %esi
 103
 104         /* Restore registers */
 105         popl    %ebx
 106         popl    %eax
 107         popw    %ds
 108         ret
 109         .size install_block, . - install_block
 110
 111 /****************************************************************************
 112  * alloc_basemem (real-mode near call)
 113  *
 114  * Allocate space for .text16 and .data16 from top of base memory.
 115  * Memory is allocated using the BIOS free base memory counter at
 116  * 0x40:13.
 117  *
 118  * Parameters:
 119  *   none
 120  * Returns:
 121  *   %ax : .text16 segment address
 122  *   %bx : .data16 segment address
 123  * Corrupts:
 124  *   none
 125  ****************************************************************************
 126  */
 127         .section ".prefix.lib"
 128         .code16
 129 alloc_basemem:
 130         /* FBMS => %ax as segment address */
 131         movw    $0x40, %ax
 132         movw    %ax, %fs
 133         movw    %fs:0x13, %ax
 134         shlw    $6, %ax
 135
 136         /* .data16 segment address */
 137         subw    $_data16_size_pgh, %ax
 138         pushw   %ax
 139
 140         /* .text16 segment address */
 141         subw    $_text16_size_pgh, %ax
 142         pushw   %ax
 143
 144         /* Update FBMS */
 145         shrw    $6, %ax
 146         movw    %ax, %fs:0x13
 147
 148         /* Return */
 149         popw    %ax
 150         popw    %bx
 151         ret
 152         .size alloc_basemem, . - alloc_basemem
 153
 154 /****************************************************************************
 155  * install_basemem (real-mode near call)
 156  *
 157  * Install .text16 and .data16 into base memory
 158  *
 159  * Parameters:
 160  *   %ax : .text16 segment address
 161  *   %bx : .data16 segment address
 162  *   %esi : start offset within loaded image (must be a multiple of 16)
 163  * Returns:
 164  *   %esi : end offset within image (rounded up to next multiple of 16)
 165  * Corrupts:
 166  *   none
 167  ****************************************************************************
 168  */
 169         .section ".prefix.lib"
 170         .code16
 171 install_basemem:
 172         /* Preserve registers */
 173         pushw   %es
 174         pushl   %edi
 175         pushl   %ecx
 176         pushl   %edx
 177
 178         /* Install .text16 */
 179         movw    %ax, %es
 180         xorl    %edi, %edi
 181         movl    $_text16_size, %ecx
 182         movl    %ecx, %edx
 183         call    install_block
 184
 185         /* Install .data16 */
 186         movw    %bx, %es
 187         xorl    %edi, %edi
 188         movl    $_data16_progbits_size, %ecx
 189         movl    $_data16_size, %edx
 190         call    install_block
 191
 192         /* Restore registers */
 193         popl    %edx
 194         popl    %ecx
 195         popl    %edi
 196         popw    %es
 197         ret
 198         .size install_basemem, . - install_basemem
 199
 200 /****************************************************************************
 201  * install_highmem (flat real-mode near call)
 202  *
 203  * Install .text and .data into high memory
 204  *
 205  * Parameters:
 206  *   %esi : start offset within loaded image (must be a multiple of 16)
 207  *   %es:edi : address in high memory
 208  * Returns:
 209  *   %esi : end offset within image (rounded up to next multiple of 16)
 210  * Corrupts:
 211  *   none
 212  ****************************************************************************
 213  */
 214
 215 #ifndef KEEP_IT_REAL
 216
 217         .section ".prefix.lib"
 218         .code16
 219 install_highmem:
 220         /* Preserve registers */
 221         pushl   %edi
 222         pushl   %ecx
 223         pushl   %edx
 224
 225         /* Install .text and .data to specified address */
 226         movl    $_textdata_progbits_size, %ecx
 227         movl    $_textdata_size, %edx
 228         call    install_block
 229
 230         /* Restore registers and interrupt status */
 231         popl    %edx
 232         popl    %ecx
 233         popl    %edi
 234         ret
 235         .size install_highmem, . - install_highmem
 236
 237 #endif /* KEEP_IT_REAL */
 238
 239 /****************************************************************************
 240  * GDT for flat real mode
 241  *
 242  * We only ever use this GDT to set segment limits; the bases are
 243  * unused.  Also, we only change data segments, so we don't need to
 244  * worry about the code or stack segments.  This makes everything much
 245  * simpler.
 246  ****************************************************************************
 247  */
 248
 249 #ifndef KEEP_IT_REAL
 250
 251         .section ".prefix.lib"
 252         .align 16
 253 gdt:
 254 gdt_limit:              .word gdt_length - 1
 255 gdt_base:               .long 0
 256                         .word 0 /* padding */
 257
 258 flat_ds:        /* Flat real mode data segment */
 259         .equ    FLAT_DS, flat_ds - gdt
 260         .word   0xffff, 0
 261         .byte   0, 0x93, 0xcf, 0
 262
 263 real_ds:        /* Normal real mode data segment */
 264         .equ    REAL_DS, real_ds - gdt
 265         .word   0xffff, 0
 266         .byte   0, 0x93, 0x00, 0
 267
 268 gdt_end:
 269         .equ    gdt_length, gdt_end - gdt
 270         .size gdt, . - gdt
 271
 272 #endif /* KEEP_IT_REAL */
 273
 274 /****************************************************************************
 275  * set_real_mode_limits (real-mode near call)
 276  *
 277  * Sets limits on the data segments %ds and %es.
 278  *
 279  * Parameters:
 280  *   %cx : segment type (FLAT_DS for 4GB or REAL_DS for 64kB)
 281  ****************************************************************************
 282  */
 283
 284 #ifndef KEEP_IT_REAL
 285
 286         .section ".prefix.lib"
 287         .code16
 288 set_real_mode_limits:
 289         /* Preserve real-mode segment values and temporary registers */
 290         pushw   %es
 291         pushw   %ds
 292         pushw   %bp
 293         pushl   %eax
 294
 295         /* Set GDT base and load GDT */
 296         xorl    %eax, %eax
 297         movw    %cs, %ax
 298         shll    $4, %eax
 299         addl    $gdt, %eax
 300         pushl   %eax
 301         pushw   %cs:gdt_limit
 302         movw    %sp, %bp
 303         lgdt    (%bp)
 304         addw    $6, %sp
 305
 306         /* Switch to protected mode */
 307         movl    %cr0, %eax
 308         orb     $CR0_PE, %al
 309         movl    %eax, %cr0
 310
 311         /* Set flat segment limits */
 312         movw    %cx, %ds
 313         movw    %cx, %es
 314
 315         /* Switch back to real mode */
 316         movl    %cr0, %eax
 317         andb    $0!CR0_PE, %al
 318         movl    %eax, %cr0
 319
 320         /* Restore real-mode segment values and temporary registers */
 321         popl    %eax
 322         popw    %bp
 323         popw    %ds
 324         popw    %es
 325         ret
 326         .size set_real_mode_limits, . - set_real_mode_limits
 327
 328 #endif /* KEEP_IT_REAL */
 329
 330 /****************************************************************************
 331  * install (real-mode near call)
 332  * install_prealloc (real-mode near call)
 333  *
 334  * Install all text and data segments.
 335  *
 336  * Parameters:
 337  *   %ax : .text16 segment address (install_prealloc only)
 338  *   %bx : .data16 segment address (install_prealloc only)
 339  * Returns:
 340  *   %ax : .text16 segment address
 341  *   %bx : .data16 segment address
 342  *   %edi : .text physical address (if applicable)
 343  * Corrupts:
 344  *   none
 345  ****************************************************************************
 346  */
 347         .section ".prefix.lib"
 348         .code16
 349         .globl install
 350 install:
 351         /* Allocate space for .text16 and .data16 */
 352         call    alloc_basemem
 353         .size install, . - install
 354         .globl install_prealloc
 355 install_prealloc:
 356         /* Save registers */
 357         pushl   %esi
 358         /* Install .text16 and .data16 */
 359         movl    $_payload_offset, %esi
 360         call    install_basemem
 361
 362 #ifdef KEEP_IT_REAL
 363         /* Preserve %ds, call init_libkir, restore registers */
 364         pushw   %ds
 365         movw    %bx, %ds
 366         movw    %ax, (init_libkir_vector+2)
 367         lcall   *init_libkir_vector
 368         popw    %ds
 369 #else
 370         /* Preserve registers and interrupt status, and disable interrupts */
 371         pushfw
 372         pushw   %ds
 373         pushw   %es
 374         pushl   %ecx
 375         cli
 376
 377         /* Load up %ds and %es, and set up vectors for far calls to .text16 */
 378         movw    %bx, %ds
 379         xorw    %cx, %cx
 380         movw    %cx, %es
 381         movw    %ax, (init_librm_vector+2)
 382         movw    %ax, (prot_call_vector+2)
 383
 384         /* Install .text and .data to temporary area in high memory,
 385          * prior to reading the E820 memory map and relocating
 386          * properly.
 387          */
 388         movw    $FLAT_DS, %cx
 389         call    set_real_mode_limits
 390         movl    $HIGHMEM_LOADPOINT, %edi
 391         call    install_highmem
 392
 393         /* Set up initial protected-mode GDT, call relocate().
 394          * relocate() will return with %esi, %edi and %ecx set up
 395          * ready for the copy to the new location.
 396          */
 397         lcall   *init_librm_vector
 398         pushl   $relocate
 399         lcall   *prot_call_vector
 400         addw    $4, %sp
 401
 402         /* Move code to new location, set up new protected-mode GDT */
 403         movw    $FLAT_DS, %cx
 404         call    set_real_mode_limits
 405         pushl   %edi
 406         es rep addr32 movsb
 407         popl    %edi
 408         lcall   *init_librm_vector
 409
 410         /* Restore real-mode segment limits */
 411         movw    $REAL_DS, %cx
 412         call    set_real_mode_limits
 413
 414         /* Restore registers and interrupt status */
 415         popl    %ecx
 416         popw    %es
 417         popw    %ds
 418         popfw
 419 #endif
 420         popl    %esi
 421         ret
 422         .size install_prealloc, . - install_prealloc
 423
 424         /* Vectors for far calls to .text16 functions */
 425         .section ".data16"
 426 #ifdef KEEP_IT_REAL
 427 init_libkir_vector:
 428         .word init_libkir
 429         .word 0
 430         .size init_libkir_vector, . - init_libkir_vector
 431 #else
 432 init_librm_vector:
 433         .word init_librm
 434         .word 0
 435         .size init_librm_vector, . - init_librm_vector
 436 prot_call_vector:
 437         .word prot_call
 438         .word 0
 439         .size prot_call_vector, . - prot_call_vector
 440 #endif