src/system.c

   1 // 16bit system callbacks
   2 //
   3 // Copyright (C) 2008  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 GPLv3 license.
   7
   8 #include "util.h" // irq_restore
   9 #include "biosvar.h" // CONFIG_BIOS_TABLE
  10 #include "ioport.h" // inb
  11 #include "cmos.h" // inb_cmos
  12
  13 #define E820_RAM          1
  14 #define E820_RESERVED     2
  15 #define E820_ACPI         3
  16 #define E820_NVS          4
  17 #define E820_UNUSABLE     5
  18
  19 // Use PS2 System Control port A to set A20 enable
  20 static inline u8
  21 set_a20(u8 cond)
  22 {
  23     // get current setting first
  24     u8 newval, oldval = inb(PORT_A20);
  25     if (cond)
  26         newval = oldval | 0x02;
  27     else
  28         newval = oldval & ~0x02;
  29     outb(newval, PORT_A20);
  30
  31     return (newval & 0x02) != 0;
  32 }
  33
  34 static void
  35 handle_152400(struct bregs *regs)
  36 {
  37     set_a20(0);
  38     set_code_success(regs);
  39 }
  40
  41 static void
  42 handle_152401(struct bregs *regs)
  43 {
  44     set_a20(1);
  45     set_code_success(regs);
  46 }
  47
  48 static void
  49 handle_152402(struct bregs *regs)
  50 {
  51     regs->al = !!(inb(PORT_A20) & 0x20);
  52     set_code_success(regs);
  53 }
  54
  55 static void
  56 handle_152403(struct bregs *regs)
  57 {
  58     regs->bx = 3;
  59     set_code_success(regs);
  60 }
  61
  62 static void
  63 handle_1524XX(struct bregs *regs)
  64 {
  65     set_code_fail(regs, RET_EUNSUPPORTED);
  66 }
  67
  68 static void
  69 handle_1524(struct bregs *regs)
  70 {
  71     switch (regs->al) {
  72     case 0x00: handle_152400(regs); break;
  73     case 0x01: handle_152401(regs); break;
  74     case 0x02: handle_152402(regs); break;
  75     case 0x03: handle_152403(regs); break;
  76     default:   handle_1524XX(regs); break;
  77     }
  78 }
  79
  80 // removable media eject
  81 static void
  82 handle_1552(struct bregs *regs)
  83 {
  84     set_code_success(regs);
  85 }
  86
  87 // Wait for CX:DX microseconds. currently using the
  88 // refresh request port 0x61 bit4, toggling every 15usec
  89 static void
  90 handle_1586(struct bregs *regs)
  91 {
  92     irq_enable();
  93     usleep((regs->cx << 16) | regs->dx);
  94     irq_disable();
  95 }
  96
  97 static void
  98 handle_1587(struct bregs *regs)
  99 {
 100     // +++ should probably have descriptor checks
 101     // +++ should have exception handlers
 102
 103     u8 prev_a20_enable = set_a20(1); // enable A20 line
 104
 105     // 128K max of transfer on 386+ ???
 106     // source == destination ???
 107
 108     // ES:SI points to descriptor table
 109     // offset   use     initially  comments
 110     // ==============================================
 111     // 00..07   Unused  zeros      Null descriptor
 112     // 08..0f   GDT     zeros      filled in by BIOS
 113     // 10..17   source  ssssssss   source of data
 114     // 18..1f   dest    dddddddd   destination of data
 115     // 20..27   CS      zeros      filled in by BIOS
 116     // 28..2f   SS      zeros      filled in by BIOS
 117
 118     //es:si
 119     //eeee0
 120     //0ssss
 121     //-----
 122
 123 // check for access rights of source & dest here
 124
 125     // Initialize GDT descriptor
 126     SET_SEG(ES, regs->es);
 127     u16 si = regs->si;
 128     u16 base15_00 = (regs->es << 4) + si;
 129     u16 base23_16 = regs->es >> 12;
 130     if (base15_00 < (u16)(regs->es<<4))
 131         base23_16++;
 132     SET_VAR(ES, *(u16*)(si+0x08+0), 47);       // limit 15:00 = 6 * 8bytes/descriptor
 133     SET_VAR(ES, *(u16*)(si+0x08+2), base15_00);// base 15:00
 134     SET_VAR(ES, *(u8 *)(si+0x08+4), base23_16);// base 23:16
 135     SET_VAR(ES, *(u8 *)(si+0x08+5), 0x93);     // access
 136     SET_VAR(ES, *(u16*)(si+0x08+6), 0x0000);   // base 31:24/reserved/limit 19:16
 137
 138     // Initialize CS descriptor
 139     SET_VAR(ES, *(u16*)(si+0x20+0), 0xffff);// limit 15:00 = normal 64K limit
 140     SET_VAR(ES, *(u16*)(si+0x20+2), 0x0000);// base 15:00
 141     SET_VAR(ES, *(u8 *)(si+0x20+4), 0x000f);// base 23:16
 142     SET_VAR(ES, *(u8 *)(si+0x20+5), 0x9b);  // access
 143     SET_VAR(ES, *(u16*)(si+0x20+6), 0x0000);// base 31:24/reserved/limit 19:16
 144
 145     // Initialize SS descriptor
 146     u16 ss = GET_SEG(SS);
 147     base15_00 = ss << 4;
 148     base23_16 = ss >> 12;
 149     SET_VAR(ES, *(u16*)(si+0x28+0), 0xffff);   // limit 15:00 = normal 64K limit
 150     SET_VAR(ES, *(u16*)(si+0x28+2), base15_00);// base 15:00
 151     SET_VAR(ES, *(u8 *)(si+0x28+4), base23_16);// base 23:16
 152     SET_VAR(ES, *(u8 *)(si+0x28+5), 0x93);     // access
 153     SET_VAR(ES, *(u16*)(si+0x28+6), 0x0000);   // base 31:24/reserved/limit 19:16
 154
 155     asm volatile(
 156         // Load new descriptor tables
 157         "lgdtw %%es:0x8(%%si)\n"
 158         "lidtw %%cs:pmode_IDT_info\n"
 159
 160         // set PE bit in CR0
 161         "movl %%cr0, %%eax\n"
 162         "orb $0x01, %%al\n"
 163         "movl %%eax, %%cr0\n"
 164
 165         // far jump to flush CPU queue after transition to protected mode
 166         "ljmpw $0x0020, $1f\n"
 167         "1:\n"
 168
 169         // GDT points to valid descriptor table, now load DS, ES
 170         "movw $0x10, %%ax\n" // 010 000 = 2nd descriptor in table, TI=GDT, RPL=00
 171         "movw %%ax, %%ds\n"
 172         "movw $0x18, %%ax\n" // 011 000 = 3rd descriptor in table, TI=GDT, RPL=00
 173         "movw %%ax, %%es\n"
 174
 175         // move CX words from DS:SI to ES:DI
 176         "xorw %%si, %%si\n"
 177         "xorw %%di, %%di\n"
 178         "rep movsw\n"
 179
 180         // reset PG bit in CR0 ???
 181         "movl %%cr0, %%eax\n"
 182         "andb $0xfe, %%al\n"
 183         "movl %%eax, %%cr0\n"
 184
 185         // far jump to flush CPU queue after transition to real mode
 186         "ljmpw $0xf000, $2f\n"
 187         "2:\n"
 188
 189         // restore IDT to normal real-mode defaults
 190         "lidt %%cs:rmode_IDT_info\n"
 191
 192         // Restore %ds (from %ss)
 193         "movw %%ss, %%ax\n"
 194         "movw %%ax, %%ds\n"
 195         : "+c"(regs->cx), "+S"(si)
 196         : : "eax", "di"); // XXX - also clobbers %es
 197
 198     set_a20(prev_a20_enable);
 199
 200     set_code_success(regs);
 201 }
 202
 203 // Get the amount of extended memory (above 1M)
 204 static void
 205 handle_1588(struct bregs *regs)
 206 {
 207     regs->al = inb_cmos(CMOS_MEM_EXTMEM_LOW);
 208     regs->ah = inb_cmos(CMOS_MEM_EXTMEM_HIGH);
 209     // According to Ralf Brown's interrupt the limit should be 15M,
 210     // but real machines mostly return max. 63M.
 211     if (regs->ax > 0xffc0)
 212         regs->ax = 0xffc0;
 213     set_success(regs);
 214 }
 215
 216 // Device busy interrupt.  Called by Int 16h when no key available
 217 static void
 218 handle_1590(struct bregs *regs)
 219 {
 220 }
 221
 222 // Interrupt complete.  Called by Int 16h when key becomes available
 223 static void
 224 handle_1591(struct bregs *regs)
 225 {
 226 }
 227
 228 // keyboard intercept
 229 static void
 230 handle_154f(struct bregs *regs)
 231 {
 232     // set_fail(regs);  -- don't report this failure.
 233     set_cf(regs, 1);
 234 }
 235
 236 static void
 237 handle_15c0(struct bregs *regs)
 238 {
 239     regs->es = SEG_BIOS;
 240     regs->bx = (u16)&BIOS_CONFIG_TABLE;
 241     set_code_success(regs);
 242 }
 243
 244 static void
 245 handle_15c1(struct bregs *regs)
 246 {
 247     regs->es = GET_BDA(ebda_seg);
 248     set_success(regs);
 249 }
 250
 251 static void
 252 handle_15e801(struct bregs *regs)
 253 {
 254     // my real system sets ax and bx to 0
 255     // this is confirmed by Ralph Brown list
 256     // but syslinux v1.48 is known to behave
 257     // strangely if ax is set to 0
 258     // regs.u.r16.ax = 0;
 259     // regs.u.r16.bx = 0;
 260
 261     // Get the amount of extended memory (above 1M)
 262     regs->cl = inb_cmos(CMOS_MEM_EXTMEM_LOW);
 263     regs->ch = inb_cmos(CMOS_MEM_EXTMEM_HIGH);
 264
 265     // limit to 15M
 266     if (regs->cx > 0x3c00)
 267         regs->cx = 0x3c00;
 268
 269     // Get the amount of extended memory above 16M in 64k blocs
 270     regs->dl = inb_cmos(CMOS_MEM_EXTMEM2_LOW);
 271     regs->dh = inb_cmos(CMOS_MEM_EXTMEM2_HIGH);
 272
 273     // Set configured memory equal to extended memory
 274     regs->ax = regs->cx;
 275     regs->bx = regs->dx;
 276
 277     set_success(regs);
 278 }
 279
 280 #define ACPI_DATA_SIZE    0x00010000L
 281
 282 static void
 283 set_e820_range(struct bregs *regs, u32 start, u32 end, u16 type, int last)
 284 {
 285     SET_FARVAR(regs->es, *(u16*)(regs->di+0), start);
 286     SET_FARVAR(regs->es, *(u16*)(regs->di+2), start >> 16);
 287     SET_FARVAR(regs->es, *(u16*)(regs->di+4), 0x00);
 288     SET_FARVAR(regs->es, *(u16*)(regs->di+6), 0x00);
 289
 290     end -= start;
 291     SET_FARVAR(regs->es, *(u16*)(regs->di+8), end);
 292     SET_FARVAR(regs->es, *(u16*)(regs->di+10), end >> 16);
 293     SET_FARVAR(regs->es, *(u16*)(regs->di+12), 0x0000);
 294     SET_FARVAR(regs->es, *(u16*)(regs->di+14), 0x0000);
 295
 296     SET_FARVAR(regs->es, *(u16*)(regs->di+16), type);
 297     SET_FARVAR(regs->es, *(u16*)(regs->di+18), 0x0);
 298
 299     if (last)
 300         regs->ebx = 0;
 301     else
 302         regs->ebx++;
 303     regs->eax = 0x534D4150;
 304     regs->ecx = 0x14;
 305     set_success(regs);
 306 }
 307
 308 // XXX - should create e820 memory map in post and just copy it here.
 309 static void
 310 handle_15e820(struct bregs *regs)
 311 {
 312     if (regs->edx != 0x534D4150) {
 313         set_code_fail(regs, RET_EUNSUPPORTED);
 314         return;
 315     }
 316
 317     u32 extended_memory_size = inb_cmos(CMOS_MEM_EXTMEM2_HIGH);
 318     extended_memory_size <<= 8;
 319     extended_memory_size |= inb_cmos(CMOS_MEM_EXTMEM2_LOW);
 320     extended_memory_size *= 64;
 321     // greater than EFF00000???
 322     if (extended_memory_size > 0x3bc000)
 323         // everything after this is reserved memory until we get to 0x100000000
 324         extended_memory_size = 0x3bc000;
 325     extended_memory_size *= 1024;
 326     extended_memory_size += (16L * 1024 * 1024);
 327
 328     if (extended_memory_size <= (16L * 1024 * 1024)) {
 329         extended_memory_size = inb_cmos(CMOS_MEM_EXTMEM_HIGH);
 330         extended_memory_size <<= 8;
 331         extended_memory_size |= inb_cmos(CMOS_MEM_EXTMEM_LOW);
 332         extended_memory_size *= 1024;
 333     }
 334
 335     switch (regs->bx) {
 336     case 0:
 337         set_e820_range(regs, 0x0000000L, 0x0009fc00L, E820_RAM, 0);
 338         break;
 339     case 1:
 340         set_e820_range(regs, 0x0009fc00L, 0x000a0000L, E820_RESERVED, 0);
 341         break;
 342     case 2:
 343         set_e820_range(regs, 0x000e8000L, 0x00100000L, E820_RESERVED, 0);
 344         break;
 345     case 3:
 346         set_e820_range(regs, 0x00100000L,
 347                        extended_memory_size - ACPI_DATA_SIZE, E820_RAM, 0);
 348         break;
 349     case 4:
 350         set_e820_range(regs,
 351                        extended_memory_size - ACPI_DATA_SIZE,
 352                        extended_memory_size, E820_ACPI, 0);
 353         break;
 354     case 5:
 355         /* 256KB BIOS area at the end of 4 GB */
 356         set_e820_range(regs, 0xfffc0000L, 0x00000000L, E820_RESERVED, 1);
 357         break;
 358     default:  /* AX=E820, DX=534D4150, BX unrecognized */
 359         set_code_fail(regs, RET_EUNSUPPORTED);
 360     }
 361 }
 362
 363 static void
 364 handle_15e8XX(struct bregs *regs)
 365 {
 366     set_code_fail(regs, RET_EUNSUPPORTED);
 367 }
 368
 369 static void
 370 handle_15e8(struct bregs *regs)
 371 {
 372     switch (regs->al) {
 373     case 0x01: handle_15e801(regs); break;
 374     case 0x20: handle_15e820(regs); break;
 375     default:   handle_15e8XX(regs); break;
 376     }
 377 }
 378
 379 static void
 380 handle_15XX(struct bregs *regs)
 381 {
 382     set_code_fail(regs, RET_EUNSUPPORTED);
 383 }
 384
 385 // INT 15h System Services Entry Point
 386 void VISIBLE16
 387 handle_15(struct bregs *regs)
 388 {
 389     //debug_enter(regs);
 390     switch (regs->ah) {
 391     case 0x24: handle_1524(regs); break;
 392     case 0x4f: handle_154f(regs); break;
 393     case 0x52: handle_1552(regs); break;
 394     case 0x53: handle_1553(regs); break;
 395     case 0x83: handle_1583(regs); break;
 396     case 0x86: handle_1586(regs); break;
 397     case 0x87: handle_1587(regs); break;
 398     case 0x88: handle_1588(regs); break;
 399     case 0x90: handle_1590(regs); break;
 400     case 0x91: handle_1591(regs); break;
 401     case 0xc0: handle_15c0(regs); break;
 402     case 0xc1: handle_15c1(regs); break;
 403     case 0xc2: handle_15c2(regs); break;
 404     case 0xe8: handle_15e8(regs); break;
 405     default:   handle_15XX(regs); break;
 406     }
 407 }
 408
 409 // INT 12h Memory Size Service Entry Point
 410 void VISIBLE16
 411 handle_12(struct bregs *regs)
 412 {
 413     debug_enter(regs);
 414     regs->ax = GET_BDA(mem_size_kb);
 415 }
 416
 417 // INT 11h Equipment List Service Entry Point
 418 void VISIBLE16
 419 handle_11(struct bregs *regs)
 420 {
 421     debug_enter(regs);
 422     regs->ax = GET_BDA(equipment_list_flags);
 423 }
 424
 425 // INT 05h Print Screen Service Entry Point
 426 void VISIBLE16
 427 handle_05(struct bregs *regs)
 428 {
 429     debug_enter(regs);
 430 }
 431
 432 // INT 10h Video Support Service Entry Point
 433 void VISIBLE16
 434 handle_10(struct bregs *regs)
 435 {
 436     debug_enter(regs);
 437     // dont do anything, since the VGA BIOS handles int10h requests
 438 }
 439
 440 void VISIBLE16
 441 handle_nmi(struct bregs *regs)
 442 {
 443     debug_isr(regs);
 444     // XXX
 445 }
 446
 447 // INT 75 - IRQ13 - MATH COPROCESSOR EXCEPTION
 448 void VISIBLE16
 449 handle_75(struct bregs *regs)
 450 {
 451     debug_isr(regs);
 452
 453     // clear irq13
 454     outb(0, PORT_MATH_CLEAR);
 455     // clear interrupt
 456     eoi_both_pics();
 457     // legacy nmi call
 458     struct bregs br;
 459     memset(&br, 0, sizeof(br));
 460     call16_int(0x02, &br);
 461 }