git.mutantstargoat.com Git - bootcensus/blob - src/segm.c

   1 /*
   2 pcboot - bootable PC demo/game kernel
   3 Copyright (C) 2018  John Tsiombikas <nuclear@member.fsf.org>
   4
   5 This program is free software: you can redistribute it and/or modify
   6 it under the terms of the GNU General Public License as published by
   7 the Free Software Foundation, either version 3 of the License, or
   8 (at your option) any later version.
   9
  10 This program is distributed in the hope that it will be useful,
  11 but WITHOUT ANY WARRANTY, without even the implied warranty of
  12 MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
  13 GNU General Public License for more details.
  14
  15 You should have received a copy of the GNU General Public License
  16 along with this program.  If not, see <https://www.gnu.org/licenses/>.
  17 */
  18 #include <string.h>
  19 #include "segm.h"
  20 #include "desc.h"
  21 #include "tss.h"
  22
  23 /* bits for the 3rd 16bt part of the descriptor */
  24 #define BIT_ACCESSED    (1 << 8)
  25 #define BIT_WR                  (1 << 9)
  26 #define BIT_RD                  (1 << 9)
  27 #define BIT_EXP_DOWN    (1 << 10)
  28 #define BIT_CONFORMING  (1 << 10)
  29 #define BIT_CODE                (1 << 11)
  30 #define BIT_NOSYS               (1 << 12)
  31 #define BIT_PRESENT             (1 << 15)
  32 /* TSS busy bit */
  33 #define BIT_BUSY                (1 << 9)
  34
  35 /* bits for the last 16bit part of the descriptor */
  36 #define BIT_BIG                 (1 << 6)
  37 #define BIT_DEFAULT             (1 << 6)
  38 #define BIT_GRAN                (1 << 7)
  39
  40 enum {TYPE_DATA, TYPE_CODE};
  41
  42 /* we need the following bit pattern at the 8th bit excluding the busy bit: 1001 */
  43 #define TSS_TYPE_BITS   (9 << 8)
  44
  45 static void segm_desc(desc_t *desc, uint32_t base, uint32_t limit, int dpl, int type);
  46 static void segm_desc16(desc_t *desc, uint32_t base, uint32_t limit, int dpl, int type);
  47 static void task_desc(desc_t *desc, uint32_t base, uint32_t limit, int dpl);
  48
  49 /* these functions are implemented in segm-asm.S */
  50 void setup_selectors(uint16_t code, uint16_t data);
  51 void set_gdt(uint32_t addr, uint16_t limit);
  52 void set_task_reg(uint16_t tss_selector);
  53
  54
  55 /* our global descriptor table */
  56 static desc_t gdt[NUM_SEGMENTS] __attribute__((aligned(8)));
  57
  58
  59 void init_segm(void)
  60 {
  61         memset(gdt, 0, sizeof gdt);
  62         segm_desc(gdt + SEGM_KCODE, 0, 0xffffffff, 0, TYPE_CODE);
  63         segm_desc(gdt + SEGM_KDATA, 0, 0xffffffff, 0, TYPE_DATA);
  64         segm_desc(gdt + SEGM_UCODE, 0, 0xffffffff, 3, TYPE_CODE);
  65         segm_desc(gdt + SEGM_UDATA, 0, 0xffffffff, 3, TYPE_DATA);
  66         segm_desc16(gdt + SEGM_CODE16, 0, 0xffff, 0, TYPE_CODE);
  67
  68         set_gdt((uint32_t)gdt, sizeof gdt - 1);
  69
  70         setup_selectors(selector(SEGM_KCODE, 0), selector(SEGM_KDATA, 0));
  71 }
  72
  73 /* constructs a GDT selector based on index and priviledge level */
  74 uint16_t selector(int idx, int rpl)
  75 {
  76         return (idx << 3) | (rpl & 3);
  77 }
  78
  79 void set_tss(uint32_t addr)
  80 {
  81         task_desc(gdt + SEGM_TASK, addr, sizeof(struct task_state) - 1, 3);
  82         set_task_reg(selector(SEGM_TASK, 0));
  83 }
  84
  85 static void segm_desc(desc_t *desc, uint32_t base, uint32_t limit, int dpl, int type)
  86 {
  87         desc->d[0] = limit & 0xffff; /* low order 16bits of limit */
  88         desc->d[1] = base & 0xffff;  /* low order 16bits of base */
  89
  90         /* third 16bit part contains the last 8 bits of base, the 2 priviledge
  91          * level bits starting on bit 13, present flag on bit 15, and type bits
  92          * starting from bit 8
  93          */
  94         desc->d[2] = ((base >> 16) & 0xff) | ((dpl & 3) << 13) | BIT_PRESENT |
  95                 BIT_NOSYS | (type == TYPE_DATA ? BIT_WR : (BIT_RD | BIT_CODE));
  96
  97         /* last 16bit part contains the last nibble of limit, the last byte of
  98          * base, and the granularity and deafult/big flags in bits 23 and 22 resp.
  99          */
 100         desc->d[3] = ((limit >> 16) & 0xf) | ((base >> 16) & 0xff00) | BIT_GRAN | BIT_BIG;
 101 }
 102
 103 static void segm_desc16(desc_t *desc, uint32_t base, uint32_t limit, int dpl, int type)
 104 {
 105         desc->d[0] = limit & 0xffff; /* low order 16bits of limit */
 106         desc->d[1] = base & 0xffff;  /* low order 16bits of base */
 107
 108         /* third 16bit part contains the last 8 bits of base, the 2 priviledge
 109          * level bits starting on bit 13, present flag on bit 15, and type bits
 110          * starting from bit 8
 111          */
 112         desc->d[2] = ((base >> 16) & 0xff) | ((dpl & 3) << 13) | BIT_PRESENT |
 113                 BIT_NOSYS | (type == TYPE_DATA ? BIT_WR : (BIT_RD | BIT_CODE));
 114
 115         /* 16bit descriptors have the upper word 0 */
 116         desc->d[3] = 0;
 117 }
 118
 119 static void task_desc(desc_t *desc, uint32_t base, uint32_t limit, int dpl)
 120 {
 121         desc->d[0] = limit & 0xffff;
 122         desc->d[1] = base & 0xffff;
 123
 124         desc->d[2] = ((base >> 16) & 0xff) | ((dpl & 3) << 13) | BIT_PRESENT |
 125                 TSS_TYPE_BITS; /* XXX busy ? */
 126         desc->d[3] = ((limit >> 16) & 0xf) | ((base >> 16) & 0xff00) | BIT_GRAN;
 127 }
 128 /*
 129 static void dbg_print_gdt(void)
 130 {
 131         int i;
 132
 133         printf("Global Descriptor Table\n");
 134         printf("-----------------------\n");
 135
 136         for(i=0; i<6; i++) {
 137                 print_desc(gdt + i);
 138         }
 139 }
 140
 141 static void print_desc(desc_t *desc)
 142 {
 143         uint32_t base, limit;
 144         int dpl, g, db, l, avl, p, s, type;
 145         char *type_str;
 146
 147         base = (uint32_t)desc->d[1] | ((uint32_t)(desc->d[2] & 0xff) << 16) | ((uint32_t)(desc->d[3] >> 8) << 24);
 148         limit = (uint32_t)desc->d[0] | ((uint32_t)(desc->d[3] & 0xf) << 16);
 149         dpl = (desc->d[2] >> 13) & 3;
 150         type = (desc->d[2] >> 8) & 0xf;
 151         g = (desc->d[3] >> 23) & 1;
 152         db = (desc->d[3] >> 22) & 1;
 153         l = (desc->d[3] >> 21) & 1;
 154         avl = (desc->d[3] >> 20) & 1;
 155
 156         p = (desc->d[2] >> 15) & 1;
 157         s = (desc->d[2] >> 12) & 1;
 158 }
 159 */