sys/boot/i386/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
  16 // $FreeBSD: src/sys/boot/i386/boot2/boot1.s,v 1.23 2003/08/22 01:59:28 imp Exp $
  17 // $DragonFly: src/sys/boot/i386/boot2/Attic/boot1.S,v 1.4 2004/03/04 00:06:58 dillon Exp $
  18
  19 // Memory Locations
  20                 .set MEM_REL,0x700              // Relocation address
  21                 .set MEM_ARG,0x900              // Arguments
  22                 .set MEM_ORG,0x7c00             // Origin
  23                 .set MEM_BUF,0x8c00             // Load area
  24                 .set MEM_BTX,0x9000             // BTX start
  25                 .set MEM_JMP,0x9010             // BTX entry point
  26                 .set MEM_USR,0xa000             // Client start
  27                 .set BDA_BOOT,0x472             // Boot howto flag
  28
  29 // Partition Constants
  30                 .set PRT_OFF,0x1be              // Partition offset
  31                 .set PRT_NUM,0x4                // Partitions
  32                 .set PRT_BSD,0xa5               // Partition type
  33
  34 // Flag Bits
  35                 .set FL_PACKET,0x80             // Packet mode
  36
  37 // Misc. Constants
  38                 .set SIZ_PAG,0x1000             // Page size
  39                 .set SIZ_SEC,0x200              // Sector size
  40
  41                 .set NSECT,0x10
  42                 .globl start
  43                 .globl xread
  44                 .code16
  45
  46 start:          jmp main                        // Start recognizably
  47
  48 // This is the start of a standard BIOS Parameter Block (BPB). Most bootable
  49 // FAT disks have this at the start of their MBR. While normal BIOS's will
  50 // work fine without this section, IBM's El Torito emulation "fixes" up the
  51 // BPB by writing into the memory copy of the MBR. Rather than have data
  52 // written into our xread routine, we'll define a BPB to work around it.
  53 // The data marked with (T) indicates a field required for a ThinkPad to
  54 // recognize the disk and (W) indicates fields written from IBM BIOS code.
  55 // The use of the BPB is based on what OpenBSD and NetBSD implemented in
  56 // their boot code but the required fields were determined by trial and error.
  57 //
  58 // Note: If additional space is needed in boot1, one solution would be to
  59 // move the "prompt" message data (below) to replace the OEM ID.
  60
  61                 .org 0x03, 0x00
  62 oemid:          .space 0x08, 0x00       // OEM ID
  63
  64                 .org 0x0b, 0x00
  65 bpb:            .word   512             // sector size (T)
  66                 .byte   0               // sectors/clustor
  67                 .word   0               // reserved sectors
  68                 .byte   0               // number of FATs
  69                 .word   0               // root entries
  70                 .word   0               // small sectors
  71                 .byte   0               // media type (W)
  72                 .word   0               // sectors/fat
  73                 .word   18              // sectors per track (T)
  74                 .word   2               // number of heads (T)
  75                 .long   0               // hidden sectors (W)
  76                 .long   0               // large sectors
  77
  78                 .org 0x24, 0x00
  79 ebpb:           .byte   0               // BIOS physical drive number (W)
  80
  81                 .org 0x25,0x90
  82 //
  83 // Trampoline used by boot2 to call read to read data from the disk via
  84 // the BIOS.  Call with:
  85 //
  86 // %cx:%ax      - long    - LBA to read in
  87 // %es:(%bx)    - caddr_t - buffer to read data into
  88 // %dl          - byte    - drive to read from
  89 // %dh          - byte    - num sectors to read
  90 //
  91
  92 xread:          push %ss                        // Address
  93                 pop %ds                         //  data
  94 //
  95 // Setup an EDD disk packet and pass it to read
  96 //
  97 xread.1:                                        // Starting
  98                 pushl $0x0                      //  absolute
  99                 push %cx                        //  block
 100                 push %ax                        //  number
 101                 push %es                        // Address of
 102                 push %bx                        //  transfer buffer
 103                 xor %ax,%ax                     // Number of
 104                 movb %dh,%al                    //  blocks to
 105                 push %ax                        //  transfer
 106                 push $0x10                      // Size of packet
 107                 mov %sp,%bp                     // Packet pointer
 108                 callw read                      // Read from disk
 109                 lea 0x10(%bp),%sp               // Clear stack
 110                 lret                            // To far caller
 111 //
 112 // Load the rest of boot2 and BTX up, copy the parts to the right locations,
 113 // and start it all up.
 114 //
 115
 116 //
 117 // Setup the segment registers to flat addressing (segment 0) and setup the
 118 // stack to end just below the start of our code.
 119 //
 120 main:           cld                             // String ops inc
 121                 xor %cx,%cx                     // Zero
 122                 mov %cx,%es                     // Address
 123                 mov %cx,%ds                     //  data
 124                 mov %cx,%ss                     // Set up
 125                 mov $start,%sp                  //  stack
 126 //
 127 // Relocate ourself to MEM_REL.  Since %cx == 0, the inc %ch sets
 128 // %cx == 0x100.
 129 //
 130                 mov %sp,%si                     // Source
 131                 mov $MEM_REL,%di                // Destination
 132                 incb %ch                        // Word count
 133                 rep                             // Copy
 134                 movsw                           //  code
 135 //
 136 // If we are on a hard drive, then load the MBR and look for the first
 137 // FreeBSD slice.  We use the fake partition entry below that points to
 138 // the MBR when we call nread.  The first pass looks for the first active
 139 // FreeBSD slice.  The second pass looks for the first non-active FreeBSD
 140 // slice if the first one fails.
 141 //
 142                 mov $part4,%si                  // Partition
 143                 cmpb $0x80,%dl                  // Hard drive?
 144                 jb main.4                       // No
 145                 movb $0x1,%dh                   // Block count
 146                 callw nread                     // Read MBR
 147                 mov $0x1,%cx                    // Two passes
 148 main.1:         mov $MEM_BUF+PRT_OFF,%si        // Partition table
 149                 movb $0x1,%dh                   // Partition
 150 main.2:         cmpb $PRT_BSD,0x4(%si)          // Our partition type?
 151                 jne main.3                      // No
 152                 jcxz main.5                     // If second pass
 153                 testb $0x80,(%si)               // Active?
 154                 jnz main.5                      // Yes
 155 main.3:         add $0x10,%si                   // Next entry
 156                 incb %dh                        // Partition
 157                 cmpb $0x1+PRT_NUM,%dh           // In table?
 158                 jb main.2                       // Yes
 159                 dec %cx                         // Do two
 160                 jcxz main.1                     //  passes
 161 //
 162 // If we get here, we didn't find any FreeBSD slices at all, so print an
 163 // error message and die.
 164 //
 165                 mov $msg_part,%si               // Message
 166                 jmp error                       // Error
 167 //
 168 // Floppies use partition 0 of drive 0.
 169 //
 170 main.4:         xor %dx,%dx                     // Partition:drive
 171 //
 172 // Ok, we have a slice and drive in %dx now, so use that to locate and load
 173 // boot2.  %si references the start of the slice we are looking for, so go
 174 // ahead and load up the first 16 sectors (boot1 + boot2) from that.  When
 175 // we read it in, we conveniently use 0x8c00 as our transfer buffer.  Thus,
 176 // boot1 ends up at 0x8c00, and boot2 starts at 0x8c00 + 0x200 = 0x8e00.
 177 // The first part of boot2 is the disklabel, which is 0x200 bytes long.
 178 // The second part is BTX, which is thus loaded into 0x9000, which is where
 179 // it also runs from.  The boot2.bin binary starts right after the end of
 180 // BTX, so we have to figure out where the start of it is and then move the
 181 // binary to 0xc000.  Normally, BTX clients start at MEM_USR, or 0xa000, but
 182 // when we use btxld to create boot2, we use an entry point of 0x2000.  That
 183 // entry point is relative to MEM_USR; thus boot2.bin starts at 0xc000.
 184 //
 185 main.5:         mov %dx,MEM_ARG                 // Save args
 186                 movb $NSECT,%dh                 // Sector count
 187                 callw nread                     // Read disk
 188                 mov $MEM_BTX,%bx                // BTX
 189                 mov 0xa(%bx),%si                // Get BTX length and set
 190                 add %bx,%si                     //  %si to start of boot2.bin
 191                 mov $MEM_USR+SIZ_PAG*2,%di      // Client page 2
 192                 mov $MEM_BTX+(NSECT-1)*SIZ_SEC,%cx // Byte
 193                 sub %si,%cx                     //  count
 194                 rep                             // Relocate
 195                 movsb                           //  client
 196                 sub %di,%cx                     // Byte count
 197                 xorb %al,%al                    // Zero assumed bss from
 198                 rep                             //  the end of boot2.bin
 199                 stosb                           //  up to 0x10000
 200                 callw seta20                    // Enable A20
 201                 jmp start+MEM_JMP-MEM_ORG       // Start BTX
 202 //
 203 // Enable A20 so we can access memory above 1 meg.
 204 //
 205 seta20:         cli                             // Disable interrupts
 206 seta20.1:       inb $0x64,%al                   // Get status
 207                 testb $0x2,%al                  // Busy?
 208                 jnz seta20.1                    // Yes
 209                 movb $0xd1,%al                  // Command: Write
 210                 outb %al,$0x64                  //  output port
 211 seta20.2:       inb $0x64,%al                   // Get status
 212                 testb $0x2,%al                  // Busy?
 213                 jnz seta20.2                    // Yes
 214                 movb $0xdf,%al                  // Enable
 215                 outb %al,$0x60                  //  A20
 216                 sti                             // Enable interrupts
 217                 retw                            // To caller
 218 //
 219 // Trampoline used to call read from within boot1.
 220 //
 221 nread:          mov $MEM_BUF,%bx                // Transfer buffer
 222                 mov 0x8(%si),%ax                // Get
 223                 mov 0xa(%si),%cx                //  LBA
 224                 push %cs                        // Read from
 225                 callw xread.1                   //  disk
 226                 jnc return                      // If success, return
 227                 mov $msg_read,%si               // Otherwise, set the error
 228                                                 //  message and fall through to
 229                                                 //  the error routine
 230 //
 231 // Print out the error message pointed to by %ds:(%si) followed
 232 // by a prompt, wait for a keypress, and then reboot the machine.
 233 //
 234 error:          callw putstr                    // Display message
 235                 mov $prompt,%si                 // Display
 236                 callw putstr                    //  prompt
 237                 xorb %ah,%ah                    // BIOS: Get
 238                 int $0x16                       //  keypress
 239                 movw $0x1234, BDA_BOOT          // Do a warm boot
 240                 ljmp $0xffff,$0x0               // reboot the machine
 241 //
 242 // Display a null-terminated string using the BIOS output.
 243 //
 244 putstr.0:       mov $0x7,%bx                    // Page:attribute
 245                 movb $0xe,%ah                   // BIOS: Display
 246                 int $0x10                       //  character
 247 putstr:         lodsb                           // Get char
 248                 testb %al,%al                   // End of string?
 249                 jne putstr.0                    // No
 250
 251 //
 252 // Overused return code.  ereturn is used to return an error from the
 253 // read function.  Since we assume putstr succeeds, we (ab)use the
 254 // same code when we return from putstr.
 255 //
 256 ereturn:        movb $0x1,%ah                   // Invalid
 257                 stc                             //  argument
 258 return:         retw                            // To caller
 259 //
 260 // Reads sectors from the disk.  If EDD is enabled, then check if it is
 261 // installed and use it if it is.  If it is not installed or not enabled, then
 262 // fall back to using CHS.  Since we use a LBA, if we are using CHS, we have to
 263 // fetch the drive parameters from the BIOS and divide it out ourselves.
 264 // Call with:
 265 //
 266 // %dl  - byte     - drive number
 267 // stack - 10 bytes - EDD Packet
 268 //
 269 read:           push %dx                        // Save
 270                 movb $0x8,%ah                   // BIOS: Get drive
 271                 int $0x13                       //  parameters
 272                 movb %dh,%ch                    // Max head number
 273                 pop %dx                         // Restore
 274                 jc return                       // If error
 275                 andb $0x3f,%cl                  // Sectors per track
 276                 jz ereturn                      // If zero
 277                 cli                             // Disable interrupts
 278                 mov 0x8(%bp),%eax               // Get LBA
 279                 push %dx                        // Save
 280                 movzbl %cl,%ebx                 // Divide by
 281                 xor %edx,%edx                   //  sectors
 282                 div %ebx                        //  per track
 283                 movb %ch,%bl                    // Max head number
 284                 movb %dl,%ch                    // Sector number
 285                 inc %bx                         // Divide by
 286                 xorb %dl,%dl                    //  number
 287                 div %ebx                        //  of heads
 288                 movb %dl,%bh                    // Head number
 289                 pop %dx                         // Restore
 290                 cmpl $0x3ff,%eax                // Cylinder number supportable?
 291                 sti                             // Enable interrupts
 292                 ja read.7                       // No, try EDD
 293                 xchgb %al,%ah                   // Set up cylinder
 294                 rorb $0x2,%al                   //  number
 295                 orb %ch,%al                     // Merge
 296                 inc %ax                         //  sector
 297                 xchg %ax,%cx                    //  number
 298                 movb %bh,%dh                    // Head number
 299                 subb %ah,%al                    // Sectors this track
 300                 mov 0x2(%bp),%ah                // Blocks to read
 301                 cmpb %ah,%al                    // To read
 302                 jb read.2                       //  this
 303 #ifdef  TRACK_AT_A_TIME
 304                 movb %ah,%al                    //  track
 305 #else
 306                 movb $1,%al                     //  one sector
 307 #endif
 308 read.2:         mov $0x5,%di                    // Try count
 309 read.3:         les 0x4(%bp),%bx                // Transfer buffer
 310                 push %ax                        // Save
 311                 movb $0x2,%ah                   // BIOS: Read
 312                 int $0x13                       //  from disk
 313                 pop %bx                         // Restore
 314                 jnc read.4                      // If success
 315                 dec %di                         // Retry?
 316                 jz read.6                       // No
 317                 xorb %ah,%ah                    // BIOS: Reset
 318                 int $0x13                       //  disk system
 319                 xchg %bx,%ax                    // Block count
 320                 jmp read.3                      // Continue
 321 read.4:         movzbw %bl,%ax                  // Sectors read
 322                 add %ax,0x8(%bp)                // Adjust
 323                 jnc read.5                      //  LBA,
 324                 incw 0xa(%bp)                   //  transfer
 325 read.5:         shlb %bl                        //  buffer
 326                 add %bl,0x5(%bp)                //  pointer,
 327                 sub %al,0x2(%bp)                //  block count
 328                 ja read                         // If not done
 329 read.6:         retw                            // To caller
 330 read.7:         testb $FL_PACKET,%cs:MEM_REL+flags-start // LBA support enabled?
 331                 jz ereturn                      // No, so return an error
 332                 mov $0x55aa,%bx                 // Magic
 333                 push %dx                        // Save
 334                 movb $0x41,%ah                  // BIOS: Check
 335                 int $0x13                       //  extensions present
 336                 pop %dx                         // Restore
 337                 jc return                       // If error, return an error
 338                 cmp $0xaa55,%bx                 // Magic?
 339                 jne ereturn                     // No, so return an error
 340                 testb $0x1,%cl                  // Packet interface?
 341                 jz ereturn                      // No, so return an error
 342                 mov %bp,%si                     // Disk packet
 343                 movb $0x42,%ah                  // BIOS: Extended
 344                 int $0x13                       //  read
 345                 retw                            // To caller
 346
 347 // Messages
 348
 349 msg_read:       .asciz "Read"
 350 msg_part:       .asciz "Boot"
 351
 352 prompt:         .asciz " error\r\n"
 353
 354 flags:          .byte FLAGS                     // Flags
 355
 356                 .org PRT_OFF,0x90
 357
 358 // Partition table
 359
 360                 .fill 0x30,0x1,0x0
 361 part4:          .byte 0x80, 0x00, 0x01, 0x00
 362                 .byte 0xa5, 0xfe, 0xff, 0xff
 363                 .byte 0x00, 0x00, 0x00, 0x00
 364                 .byte 0x50, 0xc3, 0x00, 0x00    // 50000 sectors long, bleh
 365
 366                 .word 0xaa55                    // Magic number