fixed bug in boot2.s: when booting from floppy, the motor would keep
[bootcensus] / src / boot / boot2.s
index 161bd73..5aeebaa 100644 (file)
 # along with this program.  If not, see <https://www.gnu.org/licenses/>.
 
 # this is the second-stage boot loader
+# plus some other code that needs to run below 1mb (int86 implementation).
+
        .code16
-       .section .boot2,"a"
+       .section .boot2,"ax"
 
        .set main_load_addr, 0x100000
 
        # enable A20 address line
        call enable_a20
 
+       # detect available memory
+       call detect_memory
+
        # load the whole program into memory starting at 1MB
        call load_main
 
-       mov $0x13, %ax
-       int $0x10
+       #mov $0x13, %ax
+       #int $0x10
 
        # load initial GDT
        lgdt (gdt_lim)
@@ -196,10 +201,11 @@ ldloop:
        push %ecx
        call read_track
 
-       mov buffer, %eax
-       call print_num
-       mov $10, %al
-       call putchar
+       # debug: print the first 32bits of the track
+       #mov buffer, %eax
+       #call print_num
+       #mov $10, %al
+       #call putchar
 
        # copy to high memory
        mov $buffer, %esi
@@ -224,21 +230,21 @@ ldloop:
        # just in case we were loaded from floppy, turn all floppy motors off
        mov $0x3f2, %dx
        in %dx, %al
-       and $0xf0, %al
+       and $0xf, %al
        out %al, %dx
 
        mov $10, %ax
        call putchar
 
-       # DBG
-       hlt
-
        ret
 
 rdtrk_msg: .asciz "Reading track: "
 rdcyl_msg: .asciz " - cyl: "
 rdhead_msg: .asciz " head: "
 rdsect_msg: .asciz " start sect: "
+rdlast_msg: .asciz " ... "
+rdok_msg: .asciz "OK\n"
+rdfail_msg: .asciz "failed\n"
 
 read_retries: .short 0
 
@@ -292,8 +298,8 @@ read_try:
        call putstr
        mov trk_sect, %eax
        call print_num
-       mov $10, %al
-       call putchar
+       mov $rdlast_msg, %esi
+       call putstr
 
        # start sector (1-based) in cl[0, 5]
        mov trk_sect, %al
@@ -320,11 +326,13 @@ read_try:
        jmp read_try
 
 read_fail:
+       mov $rdfail_msg, %esi
+       call putstr
        jmp abort_read
 
 read_ok:
-       mov $35, %ax
-       call putchar
+       mov $rdok_msg, %esi
+       call putstr
 
        # reset es to 0 before returning
        xor %ax, %ax
@@ -346,14 +354,15 @@ abort_read:
        jmp 0b
 
 
-
        # better print routines, since we're not constrainted by the 512b of
        # the boot sector.
+       .global cursor_x
+       .global cursor_y
 cursor_x: .long 0
 cursor_y: .long 0
 
 putchar:
-       pusha
+       pushal
        call ser_putchar
 
        cmp $10, %al
@@ -379,7 +388,7 @@ putchar:
        jnz 1f
        call video_newline
 
-1:     popa
+1:     popal
        ret
        
        # expects string pointer in esi
@@ -395,7 +404,7 @@ putstr:
        # expects number in eax
 print_num:
        # save registers
-       pusha
+       pushal
 
        mov $numbuf + 16, %esi
        movb $0, (%esi)
@@ -412,7 +421,7 @@ convloop:
        call putstr
 
        # restore regs
-       popa
+       popal
        ret
 
 
@@ -426,7 +435,7 @@ video_newline:
 0:     ret
 
 scrollup:
-       pusha
+       pushal
        # move 80 * 24 lines from b80a0 -> b8000
        mov $0xb8000, %edi
        mov $0xb80a0, %esi
@@ -437,7 +446,7 @@ scrollup:
        xor %eax, %eax
        mov $40, %ecx
        addr32 rep stosl
-       popa
+       popal
        ret
 
 clearscr:
@@ -549,5 +558,319 @@ kbc_wait_write:
 
 numbuf: .space 16
 
+
+detect_memory:
+       mov $memdet_e820_msg, %esi
+       call putstr
+       call detect_mem_e820
+       jnc memdet_done
+       mov $rdfail_msg, %esi
+       call putstr
+
+       mov $memdet_e801_msg, %esi
+       call putstr
+       call detect_mem_e801
+       jnc memdet_done
+       mov $rdfail_msg, %esi
+       call putstr
+
+       mov $memdet_88_msg, %esi
+       call putstr
+       call detect_mem_88
+       jnc memdet_done
+       mov $rdfail_msg, %esi
+       call putstr
+
+       # just panic...
+       mov $memdet_fail_msg, %esi
+       call putstr
+0:     hlt
+       jmp 0b
+
+memdet_done:
+       mov $rdok_msg, %esi
+       call putstr
+       ret
+
+memdet_fail_msg: .ascii "Failed to detect available memory!\n"
+                .ascii "Please file a bug report: https://github.com/jtsiomb/pcboot/issues\n"
+                .asciz " or contact me through email: nuclear@member.fsf.org\n"
+memdet_e820_msg: .asciz "Detecting RAM (BIOS 15h/0xe820)... "
+memdet_e801_msg: .asciz "Detecting RAM (BIOS 15h/0xe801)... " 
+memdet_88_msg:  .asciz "Detecting RAM (BIOS 15h/0x88, max 64mb)... "
+
+       # detect extended memory using BIOS call 15h/e820
+detect_mem_e820:
+       movl $0, boot_mem_map_size
+
+       mov $buffer, %edi
+       xor %ebx, %ebx
+       mov $0x534d4150, %edx
+
+e820_looptop:
+       mov $0xe820, %eax
+       mov $24, %ecx
+       int $0x15
+       jc e820_fail
+       cmp $0x534d4150, %eax
+       jnz e820_fail
+
+       # skip areas starting above 4GB as we won't be able to use them
+       cmpl $0, 4(%edi)
+       jnz e820_skip
+
+       # only care for type 1 (usable ram), otherwise ignore
+       cmpl $1, 16(%edi)
+       jnz e820_skip
+
+       mov buffer, %eax
+       mov $boot_mem_map, %esi
+       mov boot_mem_map_size, %ebp
+       # again, that's [ebp * 8 + esi]
+       mov %eax, (%esi,%ebp,8)
+
+       # skip areas with 0 size (also clamp size to 4gb)
+       # test high 32bits
+       cmpl $0, 12(%edi)
+       jz e820_highzero
+       # high part is non-zero, make low part ffffffff
+       xor %eax, %eax
+       not %eax
+       jmp 0f
+
+e820_highzero:
+       # if both high and low parts are zero, ignore
+       mov 8(%edi), %eax
+       cmpl $0, %eax
+       jz e820_skip
+
+0:     mov %eax, 4(%esi,%ebp,8)
+       incl boot_mem_map_size
+
+e820_skip:
+       # terminate the loop if ebx was reset to 0
+       cmp $0, %ebx
+       jz e820_done
+       jmp e820_looptop
+
+e820_done:
+       clc
+       ret
+
+e820_fail:
+       # if size > 0, then it's not a failure, just the end
+       cmpl $0, boot_mem_map_size
+       jnz e820_done
+
+       stc
+       ret
+
+
+       # detect extended memory using BIOS call 15h/e801
+detect_mem_e801:
+       mov $boot_mem_map, %esi
+       mov boot_mem_map_size, %ebp
+       movl $0, (%ebp)
+
+       xor %cx, %cx
+       xor %dx, %dx
+       mov $0xe801, %ax
+       int $0x15
+       jc e801_fail
+
+       cmp $0, %cx
+       jnz 0f
+       cmp $0, %ax
+       jz e801_fail
+       mov %ax, %cx
+       mov %bx, %dx
+
+0:     movl $0x100000, (%esi)
+       movzx %cx, %eax
+       # first size is in KB, convert to bytes
+       shl $10, %eax
+       jnc 0f
+       # overflow means it's >4GB, clamp to 4GB
+       mov $0xffffffff, %eax
+0:     mov %eax, 4(%esi)
+       incl boot_mem_map_size
+       cmp $0, %dx
+       jz e801_done
+       movl $0x1000000, 8(%esi)
+       movzx %dx, %eax
+       # second size is in 64kb blocks, convert to bytes
+       shl $16, %eax
+       jnc 0f
+       # overflow means it's >4GB, clamp to 4GB
+       mov $0xffffffff, %eax
+0:     mov %eax, 12(%esi)
+       incl boot_mem_map_size
+e801_done:
+       clc
+       ret
+e801_fail:
+       stc
+       ret
+
+detect_mem_88:
+       # reportedly some BIOS implementations fail to clear CF on success
+       clc
+       mov $0x88, %ah
+       int $0x15
+       jc x88_fail
+
+       cmp $0, %ax
+       jz x88_fail
+
+       # ax has size in KB, convert to bytes in eax
+       and $0xffff, %eax
+       shl $10, %eax
+
+       mov $boot_mem_map, %esi
+       movl $0x100000, (%esi)
+       mov %eax, 4(%esi)
+
+       movl $1, boot_mem_map_size
+       clc
+       ret
+
+x88_fail:
+       stc
+       ret
+
+
+       .global boot_mem_map_size
+boot_mem_map_size: .long 0
+       .global boot_mem_map
+boot_mem_map: .space 128
+
+
+# this is not boot loader code. It's called later on by the main kernel
+# code in 32bit protected mode. It's placed here because it needs to be
+# located in base memory as it returns and runs in real mode.
+       .code32
+       .align 4
+       # place to save the protected mode IDTR pseudo-descriptor
+       # with sidt, so that it can be restored before returning
+       .short 0
+saved_idtr:
+idtlim:        .short 0
+idtaddr:.long 0
+       # real mode IDTR pseudo-descriptor pointing to the IVT at addr 0
+       .short 0
+rmidt: .short 0x3ff
+       .long 0
+
+saved_esp: .long 0
+saved_ebp: .long 0
+saved_eax: .long 0
+saved_es: .word 0
+saved_ds: .word 0
+saved_flags: .word 0
+
+       # drop back to unreal mode to call 16bit interrupt
+       .global int86
+int86:
+       push %ebp
+       mov %esp, %ebp
+       pushal
+       cli
+       # save protected mode IDTR and replace it with the real mode vectors
+       sidt (saved_idtr)
+       lidt (rmidt)
+
+       # modify the int instruction. do this here before the
+       # cs-load jumps, to let them flush the instruction cache
+       mov $int_op, %ebx
+       movb 8(%ebp), %al
+       movb %al, 1(%ebx)
+
+       # long jump to load code selector for 16bit code (6)
+       ljmp $0x30,$0f
+0:
+       .code16
+       # disable protection
+       mov %cr0, %eax
+       and $0xfffe, %ax
+       mov %eax, %cr0
+       # load cs <- 0
+       ljmp $0,$0f
+0:     # zero data segments
+       xor %ax, %ax
+       mov %ax, %ds
+       mov %ax, %es
+       mov %ax, %ss
+       nop
+
+       # load registers from the int86regs struct
+       # point esp to the regs struct to load registers with popa/popf
+       mov %esp, saved_esp
+       mov %ebp, saved_ebp
+       mov 12(%ebp), %esp
+       popal
+       popfw
+       pop %es
+       pop %ds
+       # ignore fs and gs for now, don't think I'm going to need them
+       mov saved_esp, %esp
+
+       # move to the real-mode stack, accessible from ss=0
+       # just in case the BIOS call screws up our unreal mode
+       mov $0x7be0, %esp
+
+       # call 16bit interrupt
+int_op:        int $0
+       # BIOS call might have enabled interrupts, cli for good measure
+       cli
+
+       # save all registers that we'll clobber before having the
+       # chance to populate the int86regs structure
+       mov %eax, saved_eax
+       mov %ds, saved_ds
+       mov %es, saved_es
+       pushfw
+       pop %ax
+       mov %ax, saved_flags
+
+       # re-enable protection
+       mov %cr0, %eax
+       or $1, %ax
+       mov %eax, %cr0
+       # long jump to load code selector for 32bit code (1)
+       ljmp $0x8,$0f
+0:
+       .code32
+       # set data selector (2) to all segment regs
+       mov $0x10, %ax
+       mov %ax, %ds
+       mov %ax, %es
+       mov %ax, %ss
+       nop
+
+       # point the esp to our regs struct, to fill it with pusha/pushf
+       mov saved_ebp, %ebp
+       mov 12(%ebp), %esp
+       add $38, %esp
+       mov saved_ds, %ax
+       pushw %ax
+       mov saved_es, %ax
+       pushw %ax
+       mov saved_flags, %ax
+       pushw %ax
+       mov saved_eax, %eax
+       pushal
+       mov saved_esp, %esp
+
+       # restore 32bit interrupt descriptor table
+       lidt (saved_idtr)
+       sti
+       popal
+       pop %ebp
+       ret
+
+
+       # buffer used by the track loader ... to load tracks.
        .align 16
 buffer:
+       .global low_mem_buffer
+low_mem_buffer: