src/post.c

   1 // 32bit code to Power On Self Test (POST) a machine.
   2 //
   3 // Copyright (C) 2008-2010  Kevin O'Connor <kevin@koconnor.net>
   4 // Copyright (C) 2002  MandrakeSoft S.A.
   5 //
   6 // This file may be distributed under the terms of the GNU LGPLv3 license.
   7
   8 #include "ioport.h" // PORT_*
   9 #include "config.h" // CONFIG_*
  10 #include "cmos.h" // CMOS_*
  11 #include "util.h" // memset
  12 #include "biosvar.h" // struct bios_data_area_s
  13 #include "disk.h" // floppy_drive_setup
  14 #include "ata.h" // ata_setup
  15 #include "ahci.h" // ahci_setup
  16 #include "memmap.h" // add_e820
  17 #include "pic.h" // pic_setup
  18 #include "pci.h" // create_pirtable
  19 #include "acpi.h" // acpi_bios_init
  20 #include "bregs.h" // struct bregs
  21 #include "mptable.h" // mptable_init
  22 #include "boot.h" // IPL
  23 #include "usb.h" // usb_setup
  24 #include "smbios.h" // smbios_init
  25 #include "paravirt.h" // qemu_cfg_port_probe
  26 #include "ps2port.h" // ps2port_setup
  27 #include "virtio-blk.h" // virtio_blk_setup
  28
  29
  30 /****************************************************************
  31  * BIOS init
  32  ****************************************************************/
  33
  34 static void
  35 init_ivt(void)
  36 {
  37     dprintf(3, "init ivt\n");
  38
  39     // Initialize all vectors to the default handler.
  40     int i;
  41     for (i=0; i<256; i++)
  42         SET_IVT(i, FUNC16(entry_iret_official));
  43
  44     // Initialize all hw vectors to a default hw handler.
  45     for (i=0x08; i<=0x0f; i++)
  46         SET_IVT(i, FUNC16(entry_hwpic1));
  47     for (i=0x70; i<=0x77; i++)
  48         SET_IVT(i, FUNC16(entry_hwpic2));
  49
  50     // Initialize software handlers.
  51     SET_IVT(0x02, FUNC16(entry_02));
  52     SET_IVT(0x10, FUNC16(entry_10));
  53     SET_IVT(0x11, FUNC16(entry_11));
  54     SET_IVT(0x12, FUNC16(entry_12));
  55     SET_IVT(0x13, FUNC16(entry_13_official));
  56     SET_IVT(0x14, FUNC16(entry_14));
  57     SET_IVT(0x15, FUNC16(entry_15));
  58     SET_IVT(0x16, FUNC16(entry_16));
  59     SET_IVT(0x17, FUNC16(entry_17));
  60     SET_IVT(0x18, FUNC16(entry_18));
  61     SET_IVT(0x19, FUNC16(entry_19_official));
  62     SET_IVT(0x1a, FUNC16(entry_1a));
  63     SET_IVT(0x40, FUNC16(entry_40));
  64
  65     // INT 60h-66h reserved for user interrupt
  66     for (i=0x60; i<=0x66; i++)
  67         SET_IVT(i, SEGOFF(0, 0));
  68
  69     // set vector 0x79 to zero
  70     // this is used by 'gardian angel' protection system
  71     SET_IVT(0x79, SEGOFF(0, 0));
  72
  73     SET_IVT(0x1E, SEGOFF(SEG_BIOS, (u32)&diskette_param_table2 - BUILD_BIOS_ADDR));
  74 }
  75
  76 static void
  77 init_bda(void)
  78 {
  79     dprintf(3, "init bda\n");
  80
  81     struct bios_data_area_s *bda = MAKE_FLATPTR(SEG_BDA, 0);
  82     memset(bda, 0, sizeof(*bda));
  83
  84     int esize = EBDA_SIZE_START;
  85     SET_BDA(mem_size_kb, BUILD_LOWRAM_END/1024 - esize);
  86     u16 ebda_seg = EBDA_SEGMENT_START;
  87     SET_BDA(ebda_seg, ebda_seg);
  88
  89     // Init ebda
  90     struct extended_bios_data_area_s *ebda = get_ebda_ptr();
  91     memset(ebda, 0, sizeof(*ebda));
  92     ebda->size = esize;
  93
  94     add_e820((u32)MAKE_FLATPTR(ebda_seg, 0), GET_EBDA2(ebda_seg, size) * 1024
  95              , E820_RESERVED);
  96 }
  97
  98 static void
  99 ram_probe(void)
 100 {
 101     dprintf(3, "Find memory size\n");
 102     if (CONFIG_COREBOOT) {
 103         coreboot_setup();
 104     } else {
 105         // On emulators, get memory size from nvram.
 106         u32 rs = ((inb_cmos(CMOS_MEM_EXTMEM2_LOW) << 16)
 107                   | (inb_cmos(CMOS_MEM_EXTMEM2_HIGH) << 24));
 108         if (rs)
 109             rs += 16 * 1024 * 1024;
 110         else
 111             rs = (((inb_cmos(CMOS_MEM_EXTMEM_LOW) << 10)
 112                    | (inb_cmos(CMOS_MEM_EXTMEM_HIGH) << 18))
 113                   + 1 * 1024 * 1024);
 114         RamSize = rs;
 115         add_e820(0, rs, E820_RAM);
 116
 117         // Check for memory over 4Gig
 118         u64 high = ((inb_cmos(CMOS_MEM_HIGHMEM_LOW) << 16)
 119                     | ((u32)inb_cmos(CMOS_MEM_HIGHMEM_MID) << 24)
 120                     | ((u64)inb_cmos(CMOS_MEM_HIGHMEM_HIGH) << 32));
 121         RamSizeOver4G = high;
 122         add_e820(0x100000000ull, high, E820_RAM);
 123
 124         /* reserve 256KB BIOS area at the end of 4 GB */
 125         add_e820(0xfffc0000, 256*1024, E820_RESERVED);
 126     }
 127
 128     // Don't declare any memory between 0xa0000 and 0x100000
 129     add_e820(BUILD_LOWRAM_END, BUILD_BIOS_ADDR-BUILD_LOWRAM_END, E820_HOLE);
 130
 131     // Mark known areas as reserved.
 132     add_e820(BUILD_BIOS_ADDR, BUILD_BIOS_SIZE, E820_RESERVED);
 133
 134     u32 count = qemu_cfg_e820_entries();
 135     if (count) {
 136         struct e820_reservation entry;
 137         int i;
 138
 139         for (i = 0; i < count; i++) {
 140             qemu_cfg_e820_load_next(&entry);
 141             add_e820(entry.address, entry.length, entry.type);
 142         }
 143     } else if (kvm_para_available()) {
 144         // Backwards compatibility - provide hard coded range.
 145         // 4 pages before the bios, 3 pages for vmx tss pages, the
 146         // other page for EPT real mode pagetable
 147         add_e820(0xfffbc000, 4*4096, E820_RESERVED);
 148     }
 149
 150     dprintf(1, "Ram Size=0x%08x (0x%08x%08x high)\n"
 151             , RamSize, (u32)(RamSizeOver4G >> 32), (u32)RamSizeOver4G);
 152 }
 153
 154 static void
 155 init_bios_tables(void)
 156 {
 157     if (CONFIG_COREBOOT) {
 158         coreboot_copy_biostable();
 159         return;
 160     }
 161
 162     create_pirtable();
 163
 164     mptable_init();
 165
 166     smbios_init();
 167
 168     acpi_bios_init();
 169 }
 170
 171 // Initialize hardware devices
 172 static void
 173 init_hw(void)
 174 {
 175     usb_setup();
 176     ps2port_setup();
 177     lpt_setup();
 178     serial_setup();
 179
 180     floppy_setup();
 181     ata_setup();
 182     ahci_setup();
 183     ramdisk_setup();
 184     virtio_blk_setup();
 185 }
 186
 187 // Begin the boot process by invoking an int0x19 in 16bit mode.
 188 void VISIBLE32FLAT
 189 startBoot(void)
 190 {
 191     // Clear low-memory allocations (required by PMM spec).
 192     memset((void*)BUILD_STACK_ADDR, 0, BUILD_EBDA_MINIMUM - BUILD_STACK_ADDR);
 193
 194     dprintf(3, "Jump to int19\n");
 195     struct bregs br;
 196     memset(&br, 0, sizeof(br));
 197     br.flags = F_IF;
 198     call16_int(0x19, &br);
 199 }
 200
 201 // Main setup code.
 202 static void
 203 maininit(void)
 204 {
 205     // Setup ivt/bda/ebda
 206     init_ivt();
 207     init_bda();
 208
 209     // Init base pc hardware.
 210     pic_setup();
 211     timer_setup();
 212     mathcp_setup();
 213
 214     // Initialize mtrr
 215     mtrr_setup();
 216
 217     // Initialize pci
 218     pci_setup();
 219     smm_init();
 220
 221     // Initialize internal tables
 222     boot_setup();
 223
 224     // Start hardware initialization (if optionrom threading)
 225     if (CONFIG_THREADS && CONFIG_THREAD_OPTIONROMS)
 226         init_hw();
 227
 228     // Find and initialize other cpus
 229     smp_probe();
 230
 231     // Setup interfaces that option roms may need
 232     bios32_setup();
 233     pmm_setup();
 234     pnp_setup();
 235     kbd_setup();
 236     mouse_setup();
 237     init_bios_tables();
 238
 239     // Run vga option rom
 240     vga_setup();
 241
 242     // Do hardware initialization (if running synchronously)
 243     if (!CONFIG_THREADS || !CONFIG_THREAD_OPTIONROMS) {
 244         init_hw();
 245         wait_threads();
 246     }
 247
 248     // Run option roms
 249     optionrom_setup();
 250
 251     // Run BCVs and show optional boot menu
 252     boot_prep();
 253
 254     // Finalize data structures before boot
 255     cdemu_setup();
 256     pmm_finalize();
 257     malloc_finalize();
 258     memmap_finalize();
 259
 260     // Setup bios checksum.
 261     BiosChecksum -= checksum((u8*)BUILD_BIOS_ADDR, BUILD_BIOS_SIZE);
 262
 263     // Write protect bios memory.
 264     make_bios_readonly();
 265
 266     // Invoke int 19 to start boot process.
 267     startBoot();
 268 }
 269
 270
 271 /****************************************************************
 272  * Code relocation
 273  ****************************************************************/
 274
 275 // Update given relocs for the code at 'dest' with a given 'delta'
 276 static void
 277 updateRelocs(void *dest, u32 *rstart, u32 *rend, u32 delta)
 278 {
 279     u32 *reloc;
 280     for (reloc = rstart; reloc < rend; reloc++)
 281         *((u32*)(dest + *reloc)) += delta;
 282 }
 283
 284 // Start of Power On Self Test - the BIOS initilization.  This
 285 // function sets up for and attempts relocation of the init code.
 286 static void
 287 reloc_init(void)
 288 {
 289     if (!CONFIG_RELOCATE_INIT) {
 290         maininit();
 291         return;
 292     }
 293     // Symbols populated by the build.
 294     extern u8 code32flat_start[];
 295     extern u8 _reloc_min_align[];
 296     extern u32 _reloc_abs_start[], _reloc_abs_end[];
 297     extern u32 _reloc_rel_start[], _reloc_rel_end[];
 298     extern u32 _reloc_init_start[], _reloc_init_end[];
 299     extern u8 code32init_start[], code32init_end[];
 300
 301     // Allocate space for init code.
 302     u32 initsize = code32init_end - code32init_start;
 303     u32 align = (u32)&_reloc_min_align;
 304     void *dest = memalign_tmp(align, initsize);
 305     if (!dest)
 306         panic("No space for init relocation.\n");
 307
 308     // Copy code and update relocs (init absolute, init relative, and runtime)
 309     dprintf(1, "Relocating init from %p to %p (size %d)\n"
 310             , code32init_start, dest, initsize);
 311     s32 delta = dest - (void*)code32init_start;
 312     memcpy(dest, code32init_start, initsize);
 313     updateRelocs(dest, _reloc_abs_start, _reloc_abs_end, delta);
 314     updateRelocs(dest, _reloc_rel_start, _reloc_rel_end, -delta);
 315     updateRelocs(code32flat_start, _reloc_init_start, _reloc_init_end, delta);
 316
 317     // Call maininit() in relocated code.
 318     void (*func)(void) = (void*)maininit + delta;
 319     barrier();
 320     func();
 321 }
 322
 323 // Start of Power On Self Test (POST) - the BIOS initilization phase.
 324 // This function sets up for and attempts relocation of the init code.
 325 void VISIBLE32INIT
 326 post(void)
 327 {
 328     // Detect ram and setup internal malloc.
 329     qemu_cfg_port_probe();
 330     ram_probe();
 331     malloc_setup();
 332
 333     reloc_init();
 334 }
 335
 336
 337 /****************************************************************
 338  * POST entry point
 339  ****************************************************************/
 340
 341 static int HaveRunPost;
 342
 343 // Attempt to invoke a hard-reboot.
 344 static void
 345 tryReboot(void)
 346 {
 347     dprintf(1, "Attempting a hard reboot\n");
 348
 349     // Setup for reset on qemu.
 350     if (! CONFIG_COREBOOT) {
 351         qemu_prep_reset();
 352         if (HaveRunPost)
 353             apm_shutdown();
 354     }
 355
 356     // Try keyboard controller reboot.
 357     i8042_reboot();
 358
 359     // Try PCI 0xcf9 reboot
 360     pci_reboot();
 361
 362     // Try triple fault
 363     asm volatile("int3");
 364
 365     panic("Could not reboot");
 366 }
 367
 368 // 32-bit entry point.
 369 void VISIBLE32FLAT
 370 _start(void)
 371 {
 372     init_dma();
 373
 374     debug_serial_setup();
 375     dprintf(1, "Start bios (version %s)\n", VERSION);
 376
 377     if (HaveRunPost)
 378         // This is a soft reboot - invoke a hard reboot.
 379         tryReboot();
 380
 381     // Allow writes to modify bios area (0xf0000)
 382     make_bios_writable();
 383     HaveRunPost = 1;
 384
 385     // Perform main setup code.
 386     post();
 387 }