Merge from vendor branch BZIP:
[dragonfly.git] / sys / boot / pc32 / boot2 / boot1.S
1 /*
2  * Copyright (c) 2003,2004 The DragonFly Project.  All rights reserved.
3  * 
4  * This code is derived from software contributed to The DragonFly Project
5  * by Matthew Dillon <dillon@backplane.com>
6  * 
7  * Redistribution and use in source and binary forms, with or without
8  * modification, are permitted provided that the following conditions
9  * are met:
10  * 
11  * 1. Redistributions of source code must retain the above copyright
12  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer.
13  * 2. Redistributions in binary form must reproduce the above copyright
14  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer in
15  *    the documentation and/or other materials provided with the
16  *    distribution.
17  * 3. Neither the name of The DragonFly Project nor the names of its
18  *    contributors may be used to endorse or promote products derived
19  *    from this software without specific, prior written permission.
20  * 
21  * THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE COPYRIGHT HOLDERS AND CONTRIBUTORS
22  * ``AS IS'' AND ANY EXPRESS OR IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT
23  * LIMITED TO, THE IMPLIED WARRANTIES OF MERCHANTABILITY AND FITNESS
24  * FOR A PARTICULAR PURPOSE ARE DISCLAIMED.  IN NO EVENT SHALL THE
25  * COPYRIGHT HOLDERS OR CONTRIBUTORS BE LIABLE FOR ANY DIRECT, INDIRECT,
26  * INCIDENTAL, SPECIAL, EXEMPLARY OR CONSEQUENTIAL DAMAGES (INCLUDING,
27  * BUT NOT LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS OR SERVICES;
28  * LOSS OF USE, DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION) HOWEVER CAUSED
29  * AND ON ANY THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT, STRICT LIABILITY,
30  * OR TORT (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY OUT
31  * OF THE USE OF THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF
32  * SUCH DAMAGE.
33  * 
34  * Copyright (c) 1998 Robert Nordier
35  * All rights reserved.
36  *
37  * Redistribution and use in source and binary forms are freely
38  * permitted provided that the above copyright notice and this
39  * paragraph and the following disclaimer are duplicated in all
40  * such forms.
41  *
42  * This software is provided "AS IS" and without any express or
43  * implied warranties, including, without limitation, the implied
44  * warranties of merchantability and fitness for a particular
45  * purpose.
46  *
47  * $FreeBSD: src/sys/boot/i386/boot2/boot1.s,v 1.23 2003/08/22 01:59:28 imp Exp $
48  * $DragonFly: src/sys/boot/pc32/boot2/boot1.S,v 1.9 2004/09/30 18:31:58 dillon Exp $
49  */
50
51 #include "../bootasm.h"
52         
53 // Partition Constants 
54                 .set PRT_OFF,0x1be              // Partition offset
55                 .set PRT_NUM,0x4                // Partitions
56                 .set PRT_BSD,0xa5               // Partition type
57
58 // Flag Bits
59                 .set FL_PACKET,0x80             // Packet mode
60
61 // Misc. Constants
62                 .set SIZ_PAG,0x1000             // Page size
63                 .set SIZ_SEC,0x200              // Sector size
64                 .set NSECT,0x10
65
66                 .globl start
67                 .globl xread
68                 .code16
69
70 start:          jmp main                        // Start recognizably
71
72 // This is the start of a standard BIOS Parameter Block (BPB). Most bootable
73 // FAT disks have this at the start of their MBR. While normal BIOS's will
74 // work fine without this section, IBM's El Torito emulation "fixes" up the
75 // BPB by writing into the memory copy of the MBR. Rather than have data
76 // written into our xread routine, we'll define a BPB to work around it.
77 // The data marked with (T) indicates a field required for a ThinkPad to
78 // recognize the disk and (W) indicates fields written from IBM BIOS code.
79 // The use of the BPB is based on what OpenBSD and NetBSD implemented in
80 // their boot code but the required fields were determined by trial and error.
81 //
82 // Note: If additional space is needed in boot1, one solution would be to
83 // move the "prompt" message data (below) to replace the OEM ID.
84
85                 .org 0x03, 0x00
86 oemid:          .space 0x08, 0x00       // OEM ID
87
88                 .org 0x0b, 0x00
89 bpb:            .word   512             // sector size (T)
90                 .byte   0               // sectors/clustor
91                 .word   0               // reserved sectors
92                 .byte   0               // number of FATs
93                 .word   0               // root entries
94                 .word   0               // small sectors
95                 .byte   0               // media type (W)
96                 .word   0               // sectors/fat
97                 .word   18              // sectors per track (T)
98                 .word   2               // number of heads (T)
99                 .long   0               // hidden sectors (W)
100                 .long   0               // large sectors
101
102                 .org 0x24, 0x00
103 ebpb:           .byte   0               // BIOS physical drive number (W)
104
105                 .org 0x25,0x90
106 // 
107 // Trampoline used by boot2 to call read to read data from the disk via
108 // the BIOS.  Call with:
109 //
110 // %cx:%ax      - long    - LBA to read in
111 // %es:(%bx)    - caddr_t - buffer to read data into
112 // %dl          - byte    - drive to read from
113 // %dh          - byte    - num sectors to read
114 // 
115
116 xread:          push %ss                        // Address
117                 pop %ds                         //  data
118 //
119 // Setup an EDD disk packet and pass it to read
120 // 
121 xread.1:                                        // Starting
122                 pushl $0x0                      //  absolute
123                 push %cx                        //  block
124                 push %ax                        //  number
125                 push %es                        // Address of
126                 push %bx                        //  transfer buffer
127                 xor %ax,%ax                     // Number of
128                 movb %dh,%al                    //  blocks to
129                 push %ax                        //  transfer
130                 push $0x10                      // Size of packet
131                 mov %sp,%bp                     // Packet pointer
132                 callw read                      // Read from disk
133                 lea 0x10(%bp),%sp               // Clear stack
134                 lret                            // To far caller
135 // 
136 // Load the rest of boot2 and BTX up, copy the parts to the right locations,
137 // and start it all up.
138 //
139
140 //
141 // Setup the segment registers to flat addressing (segment 0) and setup the
142 // stack to end just below the start of our code.
143 // 
144 main:           cld                             // String ops inc
145                 xor %cx,%cx                     // Zero
146                 mov %cx,%es                     // Address
147                 mov %cx,%ds                     //  data
148                 mov %cx,%ss                     // Set up
149                 mov $start,%sp                  //  stack
150 //
151 // Relocate ourself to BOOT1_ORIGIN.  Since %cx == 0, the inc %ch sets
152 // %cx == 0x100 (256 words == 512 bytes).
153 // 
154                 mov %sp,%si                     // Source
155                 mov $BOOT1_ORIGIN,%di           // Destination
156                 incb %ch                        // Word count
157                 rep                             // Copy
158                 movsw                           //  code
159 //
160 // If we are on a hard drive, then load the MBR and look for the first
161 // FreeBSD slice.  We use the fake partition entry below that points to
162 // the MBR when we call nread.  The first pass looks for the first active
163 // FreeBSD slice.  The second pass looks for the first non-active FreeBSD
164 // slice if the first one fails.
165 // 
166                 mov $part4,%si                  // Partition
167                 cmpb $0x80,%dl                  // Hard drive?
168                 jb main.4                       // No
169                 movb $0x1,%dh                   // Block count
170                 callw nread                     // Read MBR
171                 mov $0x1,%cx                    // Two passes
172 main.1:         mov $BOOT2_LOAD_BUF+PRT_OFF,%si // Partition table
173                 movb $0x1,%dh                   // Partition
174 main.2:         cmpb $PRT_BSD,0x4(%si)          // Our partition type?
175                 jne main.3                      // No
176                 jcxz main.5                     // If second pass
177                 testb $0x80,(%si)               // Active?
178                 jnz main.5                      // Yes
179 main.3:         add $0x10,%si                   // Next entry
180                 incb %dh                        // Partition
181                 cmpb $0x1+PRT_NUM,%dh           // In table?
182                 jb main.2                       // Yes
183                 dec %cx                         // Do two
184                 jcxz main.1                     //  passes
185 //
186 // If we get here, we didn't find any FreeBSD slices at all, so print an
187 // error message and die.
188 // 
189                 mov $msg_part,%si               // Message
190                 jmp error                       // Error
191 //
192 // Floppies use partition 0 of drive 0.
193 // 
194 main.4:         xor %dx,%dx                     // Partition:drive
195 //
196 // Ok, we have a slice and drive in %dx now, so use that to locate and load
197 // boot2.  %si references the start of the slice we are looking for, so go
198 // ahead and load up the first 16 sectors (boot1 + boot2) from that.  
199 //
200 // When we read it in, we conveniently use BOOT2_LOAD_BUF (0x8c00) as our
201 // transfer buffer.  Thus, boot1 ends up at 0x8c00, and boot2 starts at
202 // 0x8c00 + 0x200 = 0x8e00.
203 //
204 // The first part of boot2 is the disklabel, which is 0x200 bytes long.
205 // The second part is BTX, which is thus loaded into 0x9000, which is where
206 // it also runs from.  The boot2.bin binary starts right after the end of
207 // BTX, so we have to figure out where the start of it is and then move the
208 // binary to 0xc000.  Normally, BTX clients start at MEM_BTX_USR, or 0xa000,
209 // but when we use btxld to create boot2, we use an entry point of 0x2000. 
210 // That entry point is relative to MEM_BTX_USR; thus boot2.bin starts
211 // at 0xc000.
212 // 
213 // MEM_BTX_USR_ARG will be overwritten by the disk read and the relocation
214 // loop, so we must store the argument after completing said loops.
215 //
216 main.5:         pushw %dx                       // Save args
217                 movb $NSECT,%dh                 // Sector count
218                 callw nread                     // Read disk
219                 mov $MEM_BTX_ORG,%bx            // Base of BTX header
220                 mov 0xa(%bx),%si                // Get BTX text length (btx.S)
221                 add %bx,%si                     // %si = start of boot2.bin
222                                                 // %di = relocation target
223                 mov $MEM_BTX_USR+BOOT2_VORIGIN,%di 
224                 mov $MEM_BTX_ORG+(NSECT-1)*SIZ_SEC,%cx
225                 sub %si,%cx                     // %cx = Size of boot2 client
226                 rep                             // Relocate boot2
227                 movsb
228                 popw MEM_BTX_USR_ARG            // save (disk,slice) for boot2
229
230 #if 0
231                 // XXX DISABLED.  This makes incorrect assumptions about
232                 // where BSS begins, potentially leaving garbage in the BSS
233                 // space.  The BSS zeroing code has been moved to
234                 // btx/lib/btxcsu.S (BTX client startup code) where we have
235                 // more definitive knowledge about where BSS resides.
236                 //
237                 // %cx now contains 0.  Calculate 0x[1]0000 - %di to get a
238                 // count of assumed BSS bytes from the end of boot2.bin up
239                 // to 0x10000, then zero it out.
240                 //
241                 sub %di,%cx
242                 xorb %al,%al
243                 rep
244                 stosb
245 #endif
246                 callw seta20                    // Enable A20
247
248                 // YYY
249                 pushw $MEM_BTX_ENTRY            // Start BTX
250                 retw
251 // 
252 // Enable A20 so we can access memory above 1 meg.
253 // 
254 seta20:         cli                             // Disable interrupts
255 seta20.1:       inb $0x64,%al                   // Get status
256                 testb $0x2,%al                  // Busy?
257                 jnz seta20.1                    // Yes
258                 movb $0xd1,%al                  // Command: Write
259                 outb %al,$0x64                  //  output port
260 seta20.2:       inb $0x64,%al                   // Get status
261                 testb $0x2,%al                  // Busy?
262                 jnz seta20.2                    // Yes
263                 movb $0xdf,%al                  // Enable
264                 outb %al,$0x60                  //  A20
265                 sti                             // Enable interrupts
266                 retw                            // To caller
267 // 
268 // Trampoline used to call read from within boot1.
269 // 
270 nread:          mov $BOOT2_LOAD_BUF,%bx         // Transfer buffer
271                 mov 0x8(%si),%ax                // Get
272                 mov 0xa(%si),%cx                //  LBA
273                 push %cs                        // Read from
274                 callw xread.1                   //  disk
275                 jnc return                      // If success, return
276                 mov $msg_read,%si               // Otherwise, set the error
277                                                 //  message and fall through to
278                                                 //  the error routine
279 // 
280 // Print out the error message pointed to by %ds:(%si) followed
281 // by a prompt, wait for a keypress, and then reboot the machine.
282 // 
283 error:          callw putstr                    // Display message
284                 mov $prompt,%si                 // Display
285                 callw putstr                    //  prompt
286                 xorb %ah,%ah                    // BIOS: Get
287                 int $0x16                       //  keypress
288                 movw $0x1234, BDA_BOOT          // Do a warm boot
289                 ljmp $0xffff,$0x0               // reboot the machine
290 // 
291 // Display a null-terminated string using the BIOS output.
292 // 
293 putstr.0:       mov $0x7,%bx                    // Page:attribute
294                 movb $0xe,%ah                   // BIOS: Display
295                 int $0x10                       //  character
296 putstr:         lodsb                           // Get char
297                 testb %al,%al                   // End of string?
298                 jne putstr.0                    // No
299
300 //
301 // Overused return code.  ereturn is used to return an error from the
302 // read function.  Since we assume putstr succeeds, we (ab)use the
303 // same code when we return from putstr. 
304 // 
305 ereturn:        movb $0x1,%ah                   // Invalid
306                 stc                             //  argument
307 return:         retw                            // To caller
308 // 
309 // Reads sectors from the disk.  If EDD is enabled, then check if it is
310 // installed and use it if it is.  If it is not installed or not enabled, then
311 // fall back to using CHS.  Since we use a LBA, if we are using CHS, we have to
312 // fetch the drive parameters from the BIOS and divide it out ourselves.
313 // Call with:
314 //
315 // %dl  - byte     - drive number
316 // stack - 10 bytes - EDD Packet
317
318 read:
319                 /*
320                  * Try EDD mode first.  If not enabled or no BIOS support
321                  * exists, fall back to CHS mode.
322                  */
323                 testb   $FL_PACKET,%cs:BOOT1_ORIGIN+flags-start
324                 jz      read.1
325
326                 /*
327                  * BIOS: check extensions present
328                  */
329                 mov     $0x55aa,%bx
330                 push    %dx
331                 movb    $0x41,%ah
332                 int     $0x13
333                 pop     %dx
334                 jc      read.1                  /* BIOS error return */
335                 cmp     $0xaa55,%bx             /* check for proper magic */
336                 jne     read.1
337                 testb $0x1,%cl                  /* packet interface support? */
338                 jz      read.1
339
340                 /*
341                  * Issue packet command.
342                  * BIOS: Extended read command
343                  */
344                 mov     %bp,%si
345                 movb    $0x42,%ah
346                 int     $0x13
347                 retw
348
349                 /*
350                  * Fallback to CHS mode
351                  */
352 read.1:
353                 push %dx                        // Save
354                 movb $0x8,%ah                   // BIOS: Get drive
355                 int $0x13                       //  parameters
356                 movb %dh,%ch                    // Max head number
357                 pop %dx                         // Restore
358                 jc return                       // If error
359                 andb $0x3f,%cl                  // Sectors per track
360                 jz ereturn                      // If zero
361                 cli                             // Disable interrupts
362                 mov 0x8(%bp),%eax               // Get LBA
363                 push %dx                        // Save
364                 movzbl %cl,%ebx                 // Divide by
365                 xor %edx,%edx                   //  sectors
366                 div %ebx                        //  per track
367                 movb %ch,%bl                    // Max head number
368                 movb %dl,%ch                    // Sector number
369                 inc %bx                         // Divide by
370                 xorb %dl,%dl                    //  number
371                 div %ebx                        //  of heads
372                 movb %dl,%bh                    // Head number
373                 pop %dx                         // Restore
374                 cmpl $0x3ff,%eax                // Cylinder number supportable?
375                 sti                             // Enable interrupts
376                 ja ereturn                      // No, failed
377                 xchgb %al,%ah                   // Set up cylinder
378                 rorb $0x2,%al                   //  number
379                 orb %ch,%al                     // Merge
380                 inc %ax                         //  sector
381                 xchg %ax,%cx                    //  number
382                 movb %bh,%dh                    // Head number
383                 subb %ah,%al                    // Sectors this track
384                 mov 0x2(%bp),%ah                // Blocks to read
385                 cmpb %ah,%al                    // To read
386                 jb read.2                       //  this
387 #ifdef  TRACK_AT_A_TIME
388                 movb %ah,%al                    //  track
389 #else
390                 movb $1,%al                     //  one sector
391 #endif
392 read.2:         mov $0x5,%di                    // Try count
393 read.3:         les 0x4(%bp),%bx                // Transfer buffer
394                 push %ax                        // Save
395                 movb $0x2,%ah                   // BIOS: Read
396                 int $0x13                       //  from disk
397                 pop %bx                         // Restore
398                 jnc read.4                      // If success
399                 dec %di                         // Retry?
400                 jz read.6                       // No
401                 xorb %ah,%ah                    // BIOS: Reset
402                 int $0x13                       //  disk system
403                 xchg %bx,%ax                    // Block count
404                 jmp read.3                      // Continue
405 read.4:         movzbw %bl,%ax                  // Sectors read
406                 add %ax,0x8(%bp)                // Adjust
407                 jnc read.5                      //  LBA,
408                 incw 0xa(%bp)                   //  transfer
409 read.5:         shlb %bl                        //  buffer
410                 add %bl,0x5(%bp)                //  pointer,
411                 sub %al,0x2(%bp)                //  block count
412                 ja read.1                       // If not done
413 read.6:         retw                            // To caller
414
415 // Messages
416
417 msg_read:       .asciz "Read"
418 msg_part:       .asciz "Boot"
419
420 prompt:         .asciz " error\r\n"
421
422 flags:          .byte FLAGS                     // Flags
423
424                 .org PRT_OFF,0x90
425
426 // Partition table
427
428                 .fill 0x30,0x1,0x0
429 part4:          .byte 0x80, 0x00, 0x01, 0x00
430                 .byte 0xa5, 0xfe, 0xff, 0xff
431                 .byte 0x00, 0x00, 0x00, 0x00
432                 .byte 0x50, 0xc3, 0x00, 0x00    // 50000 sectors long, bleh
433
434                 .word 0xaa55                    // Magic number