Make it a little less broken.
[pintos-anon] / src / threads / loader.S
index 535c442c4f1f39a0d59cf43aa51c0e3cc8beee33..aeb58bc9fd55b572d670fe5087fbd5bdbdb96c06 100644 (file)
-#include "loader.h"
-#include "mmu.h"
-#include "gdt.h"
+#include "threads/loader.h"
        
-##############################################################################
-# Kernel loader.
-#
-# This code should be stored in the first sector of the hard disk.  When the  
-# BIOS runs, it loads this code at physical address 0x7c00-0x7e00 (512 bytes).
-# Then it jumps to the beginning of it, in real mode.  
-# This code switches into protected mode (32-bit mode) so that all of
-# memory can accessed, loads the kernel into memory, and jumps to the
-# first byte of the kernel, where start.S is linked.
-##############################################################################
+       .intel_syntax noprefix
        
-/* Flags in control register 0 */
-#define CR0_PE 0x00000001      /* Protection Enable. */
-#define CR0_EM 0x00000004      /* (Floating-point) Emulation. */
-#define CR0_PG 0x80000000      /* Paging. */
-
-.globl start                           # Entry point   
-start: .code16                         # This runs in real mode
-       cli                             # Disable interrupts
-       cld                             # String ops inc
-       xorw %ax,%ax                    # Zero
-       movw %ax,%es                    # Address
-       movw %ax,%ds                    #  data
-       movw %ax,%ss                    # Set up
-       movw $start,%sp                 #  stack (grows down)
+#### Kernel loader.
+
+# Runs in real mode, which is a 16-bit segment.
+       .code16
+
+# Set up segment registers.
+# Stack grows downward starting from us.
+
+.globl start
+start:
+       sub ax, ax
+       mov ds, ax
+       mov ss, ax
+       mov sp, 0x7c00
+       cld
+
+       mov ax, 0x00e3
+       sub dx, dx
+       int 0x14
+
+# Scan floppy disks.
+
+       sub dl, dl
+       sub ebx, ebx
+       mov eax, 0x7e00
+       mov es, ax
+1:     call scan_partitions
+       inc dl
+       jnc 1b
+
+# Scan hard disks.
+       mov dl, 0x80
+1:     call outw
+       call scan_partitions
+       inc dl
+       jnc 1b
+
+1:     jmp 1b
+
+scan_partitions:
+       # EBX = sector number of partition table
+       # DL = drive number
+       # ES:0000 -> buffer for partition table
+       # Returns CF set if drive does not exist, CF clear otherwise.
+       call read_sector
+       jc no_such_drive
        
-#### Enable A20:
-####   Address line 20 is tied to low when the machine boots, 
-####   obviously this a bit of a drag, such as when trying to
-####   address memory above 1MB.  This code undoes this.
+2:     pusha
+       mov edx, [es:508]
+       call outw
+       popa
        
-1:     inb $0x64,%al           # Get status
-       testb $0x2,%al          # Busy?
-       jnz 1b                  # Yes
-       movb $0xd1,%al          # Command: Write
-       outb %al,$0x64          #  output port
-2:     inb $0x64,%al           # Get status
-       testb $0x2,%al          # Busy?
-       jnz 2b                  # Yes
-       movb $0xdf,%al          # Enable
-       outb %al,$0x60          #  A20
-
-#### Get memory size, via interrupt 15h function 88h.
-#### Returns CF clear if successful, with AX = (kB of physical memory) - 1024.
-#### This only works for memory sizes <= 65 MB, which should be fine for our purposes.
+       cmp word ptr [es:510], 0xaa55
+       jnz no_boot_partition
        
-       movb $0x88,%ah
-       int $0x15
-       jc panic                # Carry flag set on error
-2:     addl $1024,%eax         # Total kB
-       shrl $2,%eax            # Total 4 kB pages
-       movl %eax, ram_pages
-       
-#### switch from real to protected mode        
-####     The segments in GDT allow all of physical memory to be accessed.
-####     Furthermore, the segments have base addresses of 0, so that the
-####     segment translation is a NOP, ie. virtual addresses are identical to
-####     their physical addresses.  With this setup, it appears to this code
-####     that it is running directly on physical memory.
-       
-       cli                     # Mandatory since we dont set up an IDT
-       lgdt gdtdesc            # load GDT -- mandatory in protected mode
-       movl %cr0, %eax         # turn on protected mode
-       orl $CR0_PE, %eax       # 
-       movl %eax, %cr0         # 
-       ### CPU magic: jump to relocation, flush prefetch queue, and
-       ### reload %cs Has the effect of just jmp to the next
-       ### instruction, but simultaneous loads CS with
-       ### $PROT_MODE_CSEG.
-       ljmp $SEL_KCSEG, $protcseg
-       
-#### We are in protected mode in a 32-bit segment (hence the .code32)
-protcseg:
-       .code32
-       movw $SEL_KDSEG, %ax    # set up data segment registers
-       movw %ax, %ds           
-       movw %ax, %es           
-       movw %ax, %fs           
-       movw %ax, %gs           
-       movw %ax, %ss
-
-#### Load kernel starting at physical address LOADER_KERN_BASE by
-#### frobbing the IDE controller directly.
-
-       movl $1, %ebx
-       movl $LOADER_KERN_BASE, %edi
-read_sector:
-
-       ### Poll status register while controller busy.
-       movl $0x1f7, %edx
-1:     inb %dx, %al
-       testb $0x80, %al
-       jnz 1b
-
-       ### Read a single sector.
-       movl $0x1f2, %edx
-       movb $1, %al
-       outb %al, %dx
-
-       ### Sector number to write in low 28 bits.
-       ### LBA mode, device 0 in top 4 bits.
-       movl %ebx, %eax
-       andl $0x0fffffff, %eax
-       orl $0xe0000000, %eax
-
-       ### Dump %eax to ports 0x1f3...0x1f6.
-       movl $4, %ecx
-2:     incw %dx
-       outb %al, %dx
-       shrl $8, %eax
-       loop 2b
-
-       ### READ command to command register.
-       incw %dx
-       movb $0x20, %al
-       outb %al, %dx
-
-       ### Poll status register while controller busy.
-1:     inb %dx, %al
-       testb $0x80, %al
-       jnz 1b
-
-       ### Poll status register until data ready.
-1:     inb %dx, %al
-       testb $0x08, %al
-       jz 1b
-
-       ### Transfer sector.
-       movl $512 / 4, %ecx
-       movl $0x1f0, %edx
-       rep insl
-
-       ### Next sector.
-       incl %ebx
-       cmpl $KERNEL_LOAD_PAGES*8 + 1, %ebx
-       jnz read_sector
-
-##### Create temporary page directory and page table, set page
-##### directory pointer, and turn on paging.
-##### FIXME? We could use a single 4 MB page instead of 1024 4 kB pages.
-
-       # Create page directory at 64 kB.
-       movl $0x10000, %edi             
-       movl %edi, %cr3
-
-       # Fill page directory with zeroes.
-       subl %eax, %eax
-       movl $0x400, %ecx
-       rep stosl
-
-       # Set PDEs for 0 and LOADER_PHYS_BASE to point to the
-       # page table.
-       movl $0x11000 | PG_U | PG_W | PG_P, %eax
-       movl %eax, 0x10000
-       movl %eax, 0x10000 | (LOADER_PHYS_BASE >> 20)
-
-       # Initialize page table.
-       movl $PG_U | PG_W | PG_P, %eax
-       movl $0x400, %ecx
-1:     stosl
-       addl $0x1000, %eax
+       mov si, 446
+1:     mov al, [es:si+4]
+       cmp al, 0x20
+       jz found_boot_partition
+       cmp al, 0x05
+       jz found_extended_partition
+       cmp al, 0x0f
+       jz found_extended_partition
+       cmp al, 0x85
+       jz found_extended_partition
+       cmp al, 0xc5
+       jz found_extended_partition
+next_parttbl_entry:    
+       add si, 16
+       cmp si, 510
+       jb 1b
+
+no_boot_partition:     
+       clc
+       ret
+no_such_drive:
+       stc
+       ret
+
+found_extended_partition:
+       # DL = drive number.
+       # ES:SI -> partition table entry for extended partition.
+       # Recursively examine it.
+       pusha
+       mov ebx, es:[si+8]
+       mov ax, es
+       add ax, 0x20
+       mov es, ax
+       call scan_partitions
+       popa
+       jmp next_parttbl_entry
+
+found_boot_partition:
+       mov ebx, [es:si+8]              # EBX = first sector
+       mov cx, [es:si+12]              # CX = number of sectors
+       mov ax, 0x1000                  # ES:0000 -> load address
+       mov es, ax
+1:     call read_sector
+       add ax, 0x20
+       mov es, ax
        loop 1b
 
-       # Turn on paging.
-       movl %cr0, %eax
-       orl $CR0_PG, %eax
-       movl %eax, %cr0
-       jmp 1f
-1:
-
-##### Turn on EM bit in CR0, forcing most floating-point instructions
-##### to trap.  We don't support floating-point or MMX.
+       ljmp 0x1000, 0
 
-       movl %cr0, %eax
-       orl $CR0_EM, %eax
-       movl %eax, %cr0
+       # ebx: sector number
+       # dl: drive number
+       # es:0000: destination buffer
+       # returns error flag in CF
+read_sector:
+       pusha
+       or dl, dl                       # Floppy drives: DL >= 0
+       jns read_floppy_sector
+
+read_harddrv_sector:
+       sub eax, eax
+       push eax                        # LBA sector number [32:63]
+       push ebx                        # LBA sector number [0:31]
+       push es
+       push 0
+       push 1                          # Transfer one sector
+       push 16                         # Packet size
+       mov ah, 0x42                    # Extended read
+       mov si, sp                      # DS:SI -> packet
+       int 0x13                        # Error code in CF
+       lahf
+       add sp, 16
+       sahf
+read_sector_done:
+       popa
+       ret                             # Error code in CF
+
+read_floppy_sector:
+       #define HEADS 2
+       #define SECTORS 36
+
+       # In: BX = LBA sector number, DL = drive.
+       # Out: BL = drive, DX = cylinder, AL = head, AH = sector.
+       sub ax, ax
+       xchg dx, bx                     # DX = LBA sector number, BL = drive
+       mov cx, HEADS * SECTORS
+       div cx                          # AX = cyl, DX = hd + (sec-1) * SECTORS
+       xchg ax, dx                     # DX = cyl, AX = hd + (sec-1) * SECTORS
+       mov cl, SECTORS
+       div cl                          # AL = head, AH = sector - 1
+       inc ah
+
+       # Read sector.
+       mov ch, dl                      # CH = cylinder
+       mov cl, ah                      # CL = sector
+       mov dh, al                      # DH = head
+       mov dl, bl                      # DL = drive
+       mov ax, 0x0201                  # AH = function, AL = sectors to read
+       sub bx, bx                      # ES:BX -> buffer
+       mov di, 3                       # Number of tries left.
        
-##### Jump to kernel entry point.
-
-       movl $LOADER_PHYS_BASE + LOADER_BASE, %esp
-       movl $LOADER_PHYS_BASE + LOADER_KERN_BASE, %eax
-       jmp *%eax
+try_read_floppy:
+       pusha
+       int 0x13
+       popa
+       jnc read_sector_done
+       dec di
+       jnz 1f
+       stc
+       jmp read_sector_done    
+
+1:     # Reset floppy drive motor, try again.
+       pusha
+       sub ah, ah
+       int 0x13
+       popa
+       jmp try_read_floppy
+
+outw:  pushf
+       pusha
+       
+       mov cx, 8
+       mov ebx, edx
+       mov dx, 0xe9
+1:     rol ebx, 4
+       mov al, bl
+       and al, 15
+       add al, '0'
+       cmp al, '9'
+       jbe 2f
+       add al, 'a' - '0' - 10
+2:     out dx, al
+       loop 1b
 
-##### GDT
+       mov al, '\n'
+       out dx, al
 
-gdt:
-       .quad 0x0000000000000000        # null seg
-       .quad 0x00cf9a000000ffff        # code seg
-       .quad 0x00cf92000000ffff        # data seg
+       popa
+       popf
+       ret
+       
+#### The partition table goes here.
+       .org 446
+part_tbl:
        
-gdtdesc:
-       .word   0x17                    # sizeof (gdt) - 1
-       .long   gdt                     # address gdt
-
-##### To panic, we print panicmsg (with help from the BIOS) and spin.
-panic:  .code16                        # We only panic in real mode.
-       movw $panicmsg, %si
-       movb $0xe, %ah
-       xorb %bh, %bh
-1:     lodsb
-       test %al, %al
-2:     jz 2b                   # Spin.
-       int $0x10
-       jmp 1b
-
-panicmsg:
-       .ascii "Loader panic!\r\n"
-       .byte 0
-
-##### Memory size in 4 kB pages.
-       .org LOADER_RAM_PAGES - LOADER_BASE
-ram_pages:
-       .long 0
-
-##### Command-line arguments inserted by another utility.
-##### The loader doesn't use these, but we note their
-##### location here for easy reference.
-       .org LOADER_CMD_LINE - LOADER_BASE
-cmd_line:
-       .fill 0x80, 1, 0
-
-##### Boot-sector signature for BIOS inspection.
-       .org LOADER_BIOS_SIG - LOADER_BASE
+
+#### Boot-sector signature for BIOS inspection.
+       .org 510
        .word 0xaa55