sys/boot/pc32/boot2/boot1.S

   1 /*
   2  * Copyright (c) 1998 Robert Nordier
   3  * All rights reserved.
   4  *
   5  * Redistribution and use in source and binary forms are freely
   6  * permitted provided that the above copyright notice and this
   7  * paragraph and the following disclaimer are duplicated in all
   8  * such forms.
   9  *
  10  * This software is provided "AS IS" and without any express or
  11  * implied warranties, including, without limitation, the implied
  12  * warranties of merchantability and fitness for a particular
  13  * purpose.
  14  *
  15  * $FreeBSD: src/sys/boot/i386/boot2/boot1.s,v 1.23 2003/08/22 01:59:28 imp Exp $
  16  * $DragonFly: src/sys/boot/pc32/boot2/boot1.S,v 1.6 2004/07/19 01:24:58 dillon Exp $
  17  */
  18
  19 #include "../bootasm.h"
  20
  21 // Partition Constants
  22                 .set PRT_OFF,0x1be              // Partition offset
  23                 .set PRT_NUM,0x4                // Partitions
  24                 .set PRT_BSD,0xa5               // Partition type
  25
  26 // Flag Bits
  27                 .set FL_PACKET,0x80             // Packet mode
  28
  29 // Misc. Constants
  30                 .set SIZ_PAG,0x1000             // Page size
  31                 .set SIZ_SEC,0x200              // Sector size
  32                 .set NSECT,0x10
  33
  34                 .globl start
  35                 .globl xread
  36                 .code16
  37
  38 start:          jmp main                        // Start recognizably
  39
  40 // This is the start of a standard BIOS Parameter Block (BPB). Most bootable
  41 // FAT disks have this at the start of their MBR. While normal BIOS's will
  42 // work fine without this section, IBM's El Torito emulation "fixes" up the
  43 // BPB by writing into the memory copy of the MBR. Rather than have data
  44 // written into our xread routine, we'll define a BPB to work around it.
  45 // The data marked with (T) indicates a field required for a ThinkPad to
  46 // recognize the disk and (W) indicates fields written from IBM BIOS code.
  47 // The use of the BPB is based on what OpenBSD and NetBSD implemented in
  48 // their boot code but the required fields were determined by trial and error.
  49 //
  50 // Note: If additional space is needed in boot1, one solution would be to
  51 // move the "prompt" message data (below) to replace the OEM ID.
  52
  53                 .org 0x03, 0x00
  54 oemid:          .space 0x08, 0x00       // OEM ID
  55
  56                 .org 0x0b, 0x00
  57 bpb:            .word   512             // sector size (T)
  58                 .byte   0               // sectors/clustor
  59                 .word   0               // reserved sectors
  60                 .byte   0               // number of FATs
  61                 .word   0               // root entries
  62                 .word   0               // small sectors
  63                 .byte   0               // media type (W)
  64                 .word   0               // sectors/fat
  65                 .word   18              // sectors per track (T)
  66                 .word   2               // number of heads (T)
  67                 .long   0               // hidden sectors (W)
  68                 .long   0               // large sectors
  69
  70                 .org 0x24, 0x00
  71 ebpb:           .byte   0               // BIOS physical drive number (W)
  72
  73                 .org 0x25,0x90
  74 //
  75 // Trampoline used by boot2 to call read to read data from the disk via
  76 // the BIOS.  Call with:
  77 //
  78 // %cx:%ax      - long    - LBA to read in
  79 // %es:(%bx)    - caddr_t - buffer to read data into
  80 // %dl          - byte    - drive to read from
  81 // %dh          - byte    - num sectors to read
  82 //
  83
  84 xread:          push %ss                        // Address
  85                 pop %ds                         //  data
  86 //
  87 // Setup an EDD disk packet and pass it to read
  88 //
  89 xread.1:                                        // Starting
  90                 pushl $0x0                      //  absolute
  91                 push %cx                        //  block
  92                 push %ax                        //  number
  93                 push %es                        // Address of
  94                 push %bx                        //  transfer buffer
  95                 xor %ax,%ax                     // Number of
  96                 movb %dh,%al                    //  blocks to
  97                 push %ax                        //  transfer
  98                 push $0x10                      // Size of packet
  99                 mov %sp,%bp                     // Packet pointer
 100                 callw read                      // Read from disk
 101                 lea 0x10(%bp),%sp               // Clear stack
 102                 lret                            // To far caller
 103 //
 104 // Load the rest of boot2 and BTX up, copy the parts to the right locations,
 105 // and start it all up.
 106 //
 107
 108 //
 109 // Setup the segment registers to flat addressing (segment 0) and setup the
 110 // stack to end just below the start of our code.
 111 //
 112 main:           cld                             // String ops inc
 113                 xor %cx,%cx                     // Zero
 114                 mov %cx,%es                     // Address
 115                 mov %cx,%ds                     //  data
 116                 mov %cx,%ss                     // Set up
 117                 mov $start,%sp                  //  stack
 118 //
 119 // Relocate ourself to MEM_REL.  Since %cx == 0, the inc %ch sets
 120 // %cx == 0x100.
 121 //
 122                 mov %sp,%si                     // Source
 123                 mov $MEM_REL,%di                // Destination
 124                 incb %ch                        // Word count
 125                 rep                             // Copy
 126                 movsw                           //  code
 127 //
 128 // If we are on a hard drive, then load the MBR and look for the first
 129 // FreeBSD slice.  We use the fake partition entry below that points to
 130 // the MBR when we call nread.  The first pass looks for the first active
 131 // FreeBSD slice.  The second pass looks for the first non-active FreeBSD
 132 // slice if the first one fails.
 133 //
 134                 mov $part4,%si                  // Partition
 135                 cmpb $0x80,%dl                  // Hard drive?
 136                 jb main.4                       // No
 137                 movb $0x1,%dh                   // Block count
 138                 callw nread                     // Read MBR
 139                 mov $0x1,%cx                    // Two passes
 140 main.1:         mov $BOOT2_LOAD_BUF+PRT_OFF,%si // Partition table
 141                 movb $0x1,%dh                   // Partition
 142 main.2:         cmpb $PRT_BSD,0x4(%si)          // Our partition type?
 143                 jne main.3                      // No
 144                 jcxz main.5                     // If second pass
 145                 testb $0x80,(%si)               // Active?
 146                 jnz main.5                      // Yes
 147 main.3:         add $0x10,%si                   // Next entry
 148                 incb %dh                        // Partition
 149                 cmpb $0x1+PRT_NUM,%dh           // In table?
 150                 jb main.2                       // Yes
 151                 dec %cx                         // Do two
 152                 jcxz main.1                     //  passes
 153 //
 154 // If we get here, we didn't find any FreeBSD slices at all, so print an
 155 // error message and die.
 156 //
 157                 mov $msg_part,%si               // Message
 158                 jmp error                       // Error
 159 //
 160 // Floppies use partition 0 of drive 0.
 161 //
 162 main.4:         xor %dx,%dx                     // Partition:drive
 163 //
 164 // Ok, we have a slice and drive in %dx now, so use that to locate and load
 165 // boot2.  %si references the start of the slice we are looking for, so go
 166 // ahead and load up the first 16 sectors (boot1 + boot2) from that.
 167 //
 168 // When we read it in, we conveniently use BOOT2_LOAD_BUF (0x8c00) as our
 169 // transfer buffer.  Thus, boot1 ends up at 0x8c00, and boot2 starts at
 170 // 0x8c00 + 0x200 = 0x8e00.
 171 //
 172 // The first part of boot2 is the disklabel, which is 0x200 bytes long.
 173 // The second part is BTX, which is thus loaded into 0x9000, which is where
 174 // it also runs from.  The boot2.bin binary starts right after the end of
 175 // BTX, so we have to figure out where the start of it is and then move the
 176 // binary to 0xc000.  Normally, BTX clients start at MEM_BTX_USR, or 0xa000,
 177 // but when we use btxld to create boot2, we use an entry point of 0x2000.
 178 // That entry point is relative to MEM_BTX_USR; thus boot2.bin starts
 179 // at 0xc000.
 180 //
 181 main.5:         mov %dx,MEM_ARG                 // Save args
 182                 movb $NSECT,%dh                 // Sector count
 183                 callw nread                     // Read disk
 184                 mov $MEM_BTX_ORG,%bx            // BTX
 185                 mov 0xa(%bx),%si                // Get BTX length and set
 186                 add %bx,%si                     //  %si to start of boot2.bin
 187                 mov $MEM_BTX_USR+SIZ_PAG*2,%di  // Client page 2
 188                 mov $MEM_BTX_ORG+(NSECT-1)*SIZ_SEC,%cx // Byte
 189                 sub %si,%cx                     //  count
 190                 rep                             // Relocate
 191                 movsb                           //  client
 192                 sub %di,%cx                     // Byte count
 193                 xorb %al,%al                    // Zero assumed bss from
 194                 rep                             //  the end of boot2.bin
 195                 stosb                           //  up to 0x10000
 196                 callw seta20                    // Enable A20
 197                 jmp start+MEM_BTX_ENTRY-MEM_ORG // Start BTX
 198 //
 199 // Enable A20 so we can access memory above 1 meg.
 200 //
 201 seta20:         cli                             // Disable interrupts
 202 seta20.1:       inb $0x64,%al                   // Get status
 203                 testb $0x2,%al                  // Busy?
 204                 jnz seta20.1                    // Yes
 205                 movb $0xd1,%al                  // Command: Write
 206                 outb %al,$0x64                  //  output port
 207 seta20.2:       inb $0x64,%al                   // Get status
 208                 testb $0x2,%al                  // Busy?
 209                 jnz seta20.2                    // Yes
 210                 movb $0xdf,%al                  // Enable
 211                 outb %al,$0x60                  //  A20
 212                 sti                             // Enable interrupts
 213                 retw                            // To caller
 214 //
 215 // Trampoline used to call read from within boot1.
 216 //
 217 nread:          mov $BOOT2_LOAD_BUF,%bx         // Transfer buffer
 218                 mov 0x8(%si),%ax                // Get
 219                 mov 0xa(%si),%cx                //  LBA
 220                 push %cs                        // Read from
 221                 callw xread.1                   //  disk
 222                 jnc return                      // If success, return
 223                 mov $msg_read,%si               // Otherwise, set the error
 224                                                 //  message and fall through to
 225                                                 //  the error routine
 226 //
 227 // Print out the error message pointed to by %ds:(%si) followed
 228 // by a prompt, wait for a keypress, and then reboot the machine.
 229 //
 230 error:          callw putstr                    // Display message
 231                 mov $prompt,%si                 // Display
 232                 callw putstr                    //  prompt
 233                 xorb %ah,%ah                    // BIOS: Get
 234                 int $0x16                       //  keypress
 235                 movw $0x1234, BDA_BOOT          // Do a warm boot
 236                 ljmp $0xffff,$0x0               // reboot the machine
 237 //
 238 // Display a null-terminated string using the BIOS output.
 239 //
 240 putstr.0:       mov $0x7,%bx                    // Page:attribute
 241                 movb $0xe,%ah                   // BIOS: Display
 242                 int $0x10                       //  character
 243 putstr:         lodsb                           // Get char
 244                 testb %al,%al                   // End of string?
 245                 jne putstr.0                    // No
 246
 247 //
 248 // Overused return code.  ereturn is used to return an error from the
 249 // read function.  Since we assume putstr succeeds, we (ab)use the
 250 // same code when we return from putstr.
 251 //
 252 ereturn:        movb $0x1,%ah                   // Invalid
 253                 stc                             //  argument
 254 return:         retw                            // To caller
 255 //
 256 // Reads sectors from the disk.  If EDD is enabled, then check if it is
 257 // installed and use it if it is.  If it is not installed or not enabled, then
 258 // fall back to using CHS.  Since we use a LBA, if we are using CHS, we have to
 259 // fetch the drive parameters from the BIOS and divide it out ourselves.
 260 // Call with:
 261 //
 262 // %dl  - byte     - drive number
 263 // stack - 10 bytes - EDD Packet
 264 //
 265 read:           push %dx                        // Save
 266                 movb $0x8,%ah                   // BIOS: Get drive
 267                 int $0x13                       //  parameters
 268                 movb %dh,%ch                    // Max head number
 269                 pop %dx                         // Restore
 270                 jc return                       // If error
 271                 andb $0x3f,%cl                  // Sectors per track
 272                 jz ereturn                      // If zero
 273                 cli                             // Disable interrupts
 274                 mov 0x8(%bp),%eax               // Get LBA
 275                 push %dx                        // Save
 276                 movzbl %cl,%ebx                 // Divide by
 277                 xor %edx,%edx                   //  sectors
 278                 div %ebx                        //  per track
 279                 movb %ch,%bl                    // Max head number
 280                 movb %dl,%ch                    // Sector number
 281                 inc %bx                         // Divide by
 282                 xorb %dl,%dl                    //  number
 283                 div %ebx                        //  of heads
 284                 movb %dl,%bh                    // Head number
 285                 pop %dx                         // Restore
 286                 cmpl $0x3ff,%eax                // Cylinder number supportable?
 287                 sti                             // Enable interrupts
 288                 ja read.7                       // No, try EDD
 289                 xchgb %al,%ah                   // Set up cylinder
 290                 rorb $0x2,%al                   //  number
 291                 orb %ch,%al                     // Merge
 292                 inc %ax                         //  sector
 293                 xchg %ax,%cx                    //  number
 294                 movb %bh,%dh                    // Head number
 295                 subb %ah,%al                    // Sectors this track
 296                 mov 0x2(%bp),%ah                // Blocks to read
 297                 cmpb %ah,%al                    // To read
 298                 jb read.2                       //  this
 299 #ifdef  TRACK_AT_A_TIME
 300                 movb %ah,%al                    //  track
 301 #else
 302                 movb $1,%al                     //  one sector
 303 #endif
 304 read.2:         mov $0x5,%di                    // Try count
 305 read.3:         les 0x4(%bp),%bx                // Transfer buffer
 306                 push %ax                        // Save
 307                 movb $0x2,%ah                   // BIOS: Read
 308                 int $0x13                       //  from disk
 309                 pop %bx                         // Restore
 310                 jnc read.4                      // If success
 311                 dec %di                         // Retry?
 312                 jz read.6                       // No
 313                 xorb %ah,%ah                    // BIOS: Reset
 314                 int $0x13                       //  disk system
 315                 xchg %bx,%ax                    // Block count
 316                 jmp read.3                      // Continue
 317 read.4:         movzbw %bl,%ax                  // Sectors read
 318                 add %ax,0x8(%bp)                // Adjust
 319                 jnc read.5                      //  LBA,
 320                 incw 0xa(%bp)                   //  transfer
 321 read.5:         shlb %bl                        //  buffer
 322                 add %bl,0x5(%bp)                //  pointer,
 323                 sub %al,0x2(%bp)                //  block count
 324                 ja read                         // If not done
 325 read.6:         retw                            // To caller
 326 read.7:         testb $FL_PACKET,%cs:MEM_REL+flags-start // LBA support enabled?
 327                 jz ereturn                      // No, so return an error
 328                 mov $0x55aa,%bx                 // Magic
 329                 push %dx                        // Save
 330                 movb $0x41,%ah                  // BIOS: Check
 331                 int $0x13                       //  extensions present
 332                 pop %dx                         // Restore
 333                 jc return                       // If error, return an error
 334                 cmp $0xaa55,%bx                 // Magic?
 335                 jne ereturn                     // No, so return an error
 336                 testb $0x1,%cl                  // Packet interface?
 337                 jz ereturn                      // No, so return an error
 338                 mov %bp,%si                     // Disk packet
 339                 movb $0x42,%ah                  // BIOS: Extended
 340                 int $0x13                       //  read
 341                 retw                            // To caller
 342
 343 // Messages
 344
 345 msg_read:       .asciz "Read"
 346 msg_part:       .asciz "Boot"
 347
 348 prompt:         .asciz " error\r\n"
 349
 350 flags:          .byte FLAGS                     // Flags
 351
 352                 .org PRT_OFF,0x90
 353
 354 // Partition table
 355
 356                 .fill 0x30,0x1,0x0
 357 part4:          .byte 0x80, 0x00, 0x01, 0x00
 358                 .byte 0xa5, 0xfe, 0xff, 0xff
 359                 .byte 0x00, 0x00, 0x00, 0x00
 360                 .byte 0x50, 0xc3, 0x00, 0x00    // 50000 sectors long, bleh
 361
 362                 .word 0xaa55                    // Magic number