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 // Use PS2 System Control port A to set A20 enable
  14 static inline u8
  15 set_a20(u8 cond)
  16 {
  17     // get current setting first
  18     u8 newval, oldval = inb(PORT_A20);
  19     if (cond)
  20         newval = oldval | 0x02;
  21     else
  22         newval = oldval & ~0x02;
  23     outb(newval, PORT_A20);
  24
  25     return (newval & 0x02) != 0;
  26 }
  27
  28 static void
  29 handle_152400(struct bregs *regs)
  30 {
  31     set_a20(0);
  32     handle_ret(regs, 0);
  33 }
  34
  35 static void
  36 handle_152401(struct bregs *regs)
  37 {
  38     set_a20(1);
  39     handle_ret(regs, 0);
  40 }
  41
  42 static void
  43 handle_152402(struct bregs *regs)
  44 {
  45     regs->al = !!(inb(PORT_A20) & 0x20);
  46     handle_ret(regs, 0);
  47 }
  48
  49 static void
  50 handle_152403(struct bregs *regs)
  51 {
  52     regs->bx = 3;
  53     handle_ret(regs, 0);
  54 }
  55
  56 static void
  57 handle_1524XX(struct bregs *regs)
  58 {
  59     handle_ret(regs, RET_EUNSUPPORTED);
  60 }
  61
  62 static void
  63 handle_1524(struct bregs *regs)
  64 {
  65     switch (regs->al) {
  66     case 0x00: handle_152400(regs); break;
  67     case 0x01: handle_152401(regs); break;
  68     case 0x02: handle_152402(regs); break;
  69     case 0x03: handle_152403(regs); break;
  70     default:   handle_1524XX(regs); break;
  71     }
  72 }
  73
  74 // removable media eject
  75 static void
  76 handle_1552(struct bregs *regs)
  77 {
  78     handle_ret(regs, 0);
  79 }
  80
  81 static void
  82 handle_1553(struct bregs *regs)
  83 {
  84     // XXX - APM call
  85     handle_ret(regs, RET_EUNSUPPORTED);
  86 }
  87
  88 // Sleep for n microseconds. currently using the
  89 // refresh request port 0x61 bit4, toggling every 15usec
  90 static void
  91 usleep(u32 count)
  92 {
  93     count = count / 15;
  94     u8 kbd = inb(PORT_PS2_CTRLB);
  95     while (count)
  96         if ((inb(PORT_PS2_CTRLB) ^ kbd) & KBD_REFRESH)
  97             count--;
  98 }
  99
 100 // Wait for CX:DX microseconds. currently using the
 101 // refresh request port 0x61 bit4, toggling every 15usec
 102 static void
 103 handle_1586(struct bregs *regs)
 104 {
 105     irq_enable();
 106     usleep((regs->cx << 16) | regs->dx);
 107     irq_disable();
 108 }
 109
 110 static void
 111 handle_1587(struct bregs *regs)
 112 {
 113     // +++ should probably have descriptor checks
 114     // +++ should have exception handlers
 115
 116     u8 prev_a20_enable = set_a20(1); // enable A20 line
 117
 118     // 128K max of transfer on 386+ ???
 119     // source == destination ???
 120
 121     // ES:SI points to descriptor table
 122     // offset   use     initially  comments
 123     // ==============================================
 124     // 00..07   Unused  zeros      Null descriptor
 125     // 08..0f   GDT     zeros      filled in by BIOS
 126     // 10..17   source  ssssssss   source of data
 127     // 18..1f   dest    dddddddd   destination of data
 128     // 20..27   CS      zeros      filled in by BIOS
 129     // 28..2f   SS      zeros      filled in by BIOS
 130
 131     //es:si
 132     //eeee0
 133     //0ssss
 134     //-----
 135
 136 // check for access rights of source & dest here
 137
 138     // Initialize GDT descriptor
 139     u16 si = regs->si;
 140     u16 base15_00 = (regs->es << 4) + si;
 141     u16 base23_16 = regs->es >> 12;
 142     if (base15_00 < (regs->es<<4))
 143         base23_16++;
 144     SET_VAR(ES, *(u16*)(si+0x08+0), 47);       // limit 15:00 = 6 * 8bytes/descriptor
 145     SET_VAR(ES, *(u16*)(si+0x08+2), base15_00);// base 15:00
 146     SET_VAR(ES, *(u8 *)(si+0x08+4), base23_16);// base 23:16
 147     SET_VAR(ES, *(u8 *)(si+0x08+5), 0x93);     // access
 148     SET_VAR(ES, *(u16*)(si+0x08+6), 0x0000);   // base 31:24/reserved/limit 19:16
 149
 150     // Initialize CS descriptor
 151     SET_VAR(ES, *(u16*)(si+0x20+0), 0xffff);// limit 15:00 = normal 64K limit
 152     SET_VAR(ES, *(u16*)(si+0x20+2), 0x0000);// base 15:00
 153     SET_VAR(ES, *(u8 *)(si+0x20+4), 0x000f);// base 23:16
 154     SET_VAR(ES, *(u8 *)(si+0x20+5), 0x9b);  // access
 155     SET_VAR(ES, *(u16*)(si+0x20+6), 0x0000);// base 31:24/reserved/limit 19:16
 156
 157     // Initialize SS descriptor
 158     u16 ss = GET_SEG(SS);
 159     base15_00 = ss << 4;
 160     base23_16 = ss >> 12;
 161     SET_VAR(ES, *(u16*)(si+0x28+0), 0xffff);   // limit 15:00 = normal 64K limit
 162     SET_VAR(ES, *(u16*)(si+0x28+2), base15_00);// base 15:00
 163     SET_VAR(ES, *(u8 *)(si+0x28+4), base23_16);// base 23:16
 164     SET_VAR(ES, *(u8 *)(si+0x28+5), 0x93);     // access
 165     SET_VAR(ES, *(u16*)(si+0x28+6), 0x0000);   // base 31:24/reserved/limit 19:16
 166
 167     asm volatile(
 168         // Load new descriptor tables
 169         "lgdt %%es:(%1)\n"
 170         "lidt %%cs:pmode_IDT_info\n"
 171
 172         // set PE bit in CR0
 173         "movl %%cr0, %%eax\n"
 174         "orb $0x01, %%al\n"
 175         "movl %%eax, %%cr0\n"
 176
 177         // far jump to flush CPU queue after transition to protected mode
 178         "ljmpw $0x0020, $1f\n"
 179         "1:\n"
 180
 181         // GDT points to valid descriptor table, now load DS, ES
 182         "movw $0x10, %%ax\n" // 010 000 = 2nd descriptor in table, TI=GDT, RPL=00
 183         "movw %%ax, %%ds\n"
 184         "movw $0x18, %%ax\n" // 011 000 = 3rd descriptor in table, TI=GDT, RPL=00
 185         "movw %%ax, %%es\n"
 186
 187         // move CX words from DS:SI to ES:DI
 188         "xorw %%si, %%si\n"
 189         "xorw %%di, %%di\n"
 190         "cld\n"
 191         "rep movsw\n"
 192
 193         // reset PG bit in CR0 ???
 194         "movl %%cr0, %%eax\n"
 195         "andb $0xfe, %%al\n"
 196         "movl %%eax, %%cr0\n"
 197
 198         // far jump to flush CPU queue after transition to real mode
 199         "ljmpw $0xf000, $2f\n"
 200         "2:\n"
 201
 202         // restore IDT to normal real-mode defaults
 203         "lidt %%cs:rmode_IDT_info\n"
 204
 205         // Restore %ds (from %ss)
 206         "movw %%ss, %%ax\n"
 207         "movw %%ax, %%ds\n"
 208         : : "c" (regs->cx), "r" (si + 8)
 209         : "eax", "di", "si"); // XXX - also clobbers %es
 210
 211     set_a20(prev_a20_enable);
 212
 213     handle_ret(regs, 0);
 214 }
 215
 216 // Get the amount of extended memory (above 1M)
 217 static void
 218 handle_1588(struct bregs *regs)
 219 {
 220     regs->al = inb_cmos(CMOS_EXTMEM_LOW);
 221     regs->ah = inb_cmos(CMOS_EXTMEM_HIGH);
 222     // According to Ralf Brown's interrupt the limit should be 15M,
 223     // but real machines mostly return max. 63M.
 224     if (regs->ax > 0xffc0)
 225         regs->ax = 0xffc0;
 226     set_cf(regs, 0);
 227 }
 228
 229 // Device busy interrupt.  Called by Int 16h when no key available
 230 static void
 231 handle_1590(struct bregs *regs)
 232 {
 233 }
 234
 235 // Interrupt complete.  Called by Int 16h when key becomes available
 236 static void
 237 handle_1591(struct bregs *regs)
 238 {
 239 }
 240
 241 // keyboard intercept
 242 static void
 243 handle_154f(struct bregs *regs)
 244 {
 245     set_cf(regs, 1);
 246 }
 247
 248 static void
 249 handle_15c0(struct bregs *regs)
 250 {
 251     regs->es = SEG_BIOS;
 252     regs->bx = (u16)&BIOS_CONFIG_TABLE;
 253     handle_ret(regs, 0);
 254 }
 255
 256 static void
 257 handle_15c1(struct bregs *regs)
 258 {
 259     regs->es = GET_BDA(ebda_seg);
 260     set_cf(regs, 0);
 261 }
 262
 263 static void
 264 handle_15e801(struct bregs *regs)
 265 {
 266     // my real system sets ax and bx to 0
 267     // this is confirmed by Ralph Brown list
 268     // but syslinux v1.48 is known to behave
 269     // strangely if ax is set to 0
 270     // regs.u.r16.ax = 0;
 271     // regs.u.r16.bx = 0;
 272
 273     // Get the amount of extended memory (above 1M)
 274     regs->cl = inb_cmos(CMOS_EXTMEM_LOW);
 275     regs->ch = inb_cmos(CMOS_EXTMEM_HIGH);
 276
 277     // limit to 15M
 278     if (regs->cx > 0x3c00)
 279         regs->cx = 0x3c00;
 280
 281     // Get the amount of extended memory above 16M in 64k blocs
 282     regs->dl = inb_cmos(CMOS_EXTMEM2_LOW);
 283     regs->dh = inb_cmos(CMOS_EXTMEM2_HIGH);
 284
 285     // Set configured memory equal to extended memory
 286     regs->ax = regs->cx;
 287     regs->bx = regs->dx;
 288
 289     set_cf(regs, 0);
 290 }
 291
 292 #define ACPI_DATA_SIZE    0x00010000L
 293
 294 static void
 295 set_e820_range(u16 DI, u32 start, u32 end, u16 type)
 296 {
 297     SET_VAR(ES, *(u16*)(DI+0), start);
 298     SET_VAR(ES, *(u16*)(DI+2), start >> 16);
 299     SET_VAR(ES, *(u16*)(DI+4), 0x00);
 300     SET_VAR(ES, *(u16*)(DI+6), 0x00);
 301
 302     end -= start;
 303     SET_VAR(ES, *(u16*)(DI+8), end);
 304     SET_VAR(ES, *(u16*)(DI+10), end >> 16);
 305     SET_VAR(ES, *(u16*)(DI+12), 0x0000);
 306     SET_VAR(ES, *(u16*)(DI+14), 0x0000);
 307
 308     SET_VAR(ES, *(u16*)(DI+16), type);
 309     SET_VAR(ES, *(u16*)(DI+18), 0x0);
 310 }
 311
 312 // XXX - should create e820 memory map in post and just copy it here.
 313 static void
 314 handle_15e820(struct bregs *regs)
 315 {
 316     if (regs->edx != 0x534D4150) {
 317         handle_ret(regs, RET_EUNSUPPORTED);
 318         return;
 319     }
 320
 321     u32 extended_memory_size = inb_cmos(CMOS_EXTMEM2_HIGH);
 322     extended_memory_size <<= 8;
 323     extended_memory_size |= inb_cmos(CMOS_EXTMEM2_LOW);
 324     extended_memory_size *= 64;
 325     // greater than EFF00000???
 326     if (extended_memory_size > 0x3bc000)
 327         // everything after this is reserved memory until we get to 0x100000000
 328         extended_memory_size = 0x3bc000;
 329     extended_memory_size *= 1024;
 330     extended_memory_size += (16L * 1024 * 1024);
 331
 332     if (extended_memory_size <= (16L * 1024 * 1024)) {
 333         extended_memory_size = inb_cmos(CMOS_EXTMEM_HIGH);
 334         extended_memory_size <<= 8;
 335         extended_memory_size |= inb_cmos(CMOS_EXTMEM_LOW);
 336         extended_memory_size *= 1024;
 337     }
 338
 339     switch (regs->bx) {
 340     case 0:
 341         set_e820_range(regs->di, 0x0000000L, 0x0009fc00L, 1);
 342         regs->ebx = 1;
 343         regs->eax = 0x534D4150;
 344         regs->ecx = 0x14;
 345         set_cf(regs, 0);
 346         break;
 347     case 1:
 348         set_e820_range(regs->di, 0x0009fc00L, 0x000a0000L, 2);
 349         regs->ebx = 2;
 350         regs->eax = 0x534D4150;
 351         regs->ecx = 0x14;
 352         set_cf(regs, 0);
 353         break;
 354     case 2:
 355         set_e820_range(regs->di, 0x000e8000L, 0x00100000L, 2);
 356         regs->ebx = 3;
 357         regs->eax = 0x534D4150;
 358         regs->ecx = 0x14;
 359         set_cf(regs, 0);
 360         break;
 361     case 3:
 362         set_e820_range(regs->di, 0x00100000L,
 363                        extended_memory_size - ACPI_DATA_SIZE, 1);
 364         regs->ebx = 4;
 365         regs->eax = 0x534D4150;
 366         regs->ecx = 0x14;
 367         set_cf(regs, 0);
 368         break;
 369     case 4:
 370         set_e820_range(regs->di,
 371                        extended_memory_size - ACPI_DATA_SIZE,
 372                        extended_memory_size, 3); // ACPI RAM
 373         regs->ebx = 5;
 374         regs->eax = 0x534D4150;
 375         regs->ecx = 0x14;
 376         set_cf(regs, 0);
 377         break;
 378     case 5:
 379         /* 256KB BIOS area at the end of 4 GB */
 380         set_e820_range(regs->di, 0xfffc0000L, 0x00000000L, 2);
 381         regs->ebx = 0;
 382         regs->eax = 0x534D4150;
 383         regs->ecx = 0x14;
 384         set_cf(regs, 0);
 385         break;
 386     default:  /* AX=E820, DX=534D4150, BX unrecognized */
 387         handle_ret(regs, RET_EUNSUPPORTED);
 388     }
 389 }
 390
 391 static void
 392 handle_15e8XX(struct bregs *regs)
 393 {
 394     handle_ret(regs, RET_EUNSUPPORTED);
 395 }
 396
 397 static void
 398 handle_15e8(struct bregs *regs)
 399 {
 400     switch (regs->al) {
 401     case 0x01: handle_15e801(regs); break;
 402     case 0x20: handle_15e820(regs); break;
 403     default:   handle_15e8XX(regs); break;
 404     }
 405 }
 406
 407 static void
 408 handle_15XX(struct bregs *regs)
 409 {
 410     handle_ret(regs, RET_EUNSUPPORTED);
 411 }
 412
 413 // INT 15h System Services Entry Point
 414 void VISIBLE
 415 handle_15(struct bregs *regs)
 416 {
 417     //debug_enter(regs);
 418     switch (regs->ah) {
 419     case 0x24: handle_1524(regs); break;
 420     case 0x4f: handle_154f(regs); break;
 421     case 0x52: handle_1552(regs); break;
 422     case 0x53: handle_1553(regs); break;
 423     case 0x83: handle_1583(regs); break;
 424     case 0x86: handle_1586(regs); break;
 425     case 0x87: handle_1587(regs); break;
 426     case 0x88: handle_1588(regs); break;
 427     case 0x90: handle_1590(regs); break;
 428     case 0x91: handle_1591(regs); break;
 429     case 0xc0: handle_15c0(regs); break;
 430     case 0xc1: handle_15c1(regs); break;
 431     case 0xc2: handle_15c2(regs); break;
 432     case 0xe8: handle_15e8(regs); break;
 433     default:   handle_15XX(regs); break;
 434     }
 435     debug_exit(regs);
 436 }
 437
 438 // INT 12h Memory Size Service Entry Point
 439 void VISIBLE
 440 handle_12(struct bregs *regs)
 441 {
 442     debug_enter(regs);
 443     regs->ax = GET_BDA(mem_size_kb);
 444     debug_exit(regs);
 445 }
 446
 447 // INT 11h Equipment List Service Entry Point
 448 void VISIBLE
 449 handle_11(struct bregs *regs)
 450 {
 451     debug_enter(regs);
 452     regs->ax = GET_BDA(equipment_list_flags);
 453     debug_exit(regs);
 454 }
 455
 456 // INT 05h Print Screen Service Entry Point
 457 void VISIBLE
 458 handle_05(struct bregs *regs)
 459 {
 460     debug_enter(regs);
 461 }
 462
 463 // INT 10h Video Support Service Entry Point
 464 void VISIBLE
 465 handle_10(struct bregs *regs)
 466 {
 467     debug_enter(regs);
 468     // dont do anything, since the VGA BIOS handles int10h requests
 469 }
 470
 471 void VISIBLE
 472 handle_nmi(struct bregs *regs)
 473 {
 474     debug_isr(regs);
 475     // XXX
 476 }
 477
 478 // INT 75 - IRQ13 - MATH COPROCESSOR EXCEPTION
 479 void VISIBLE
 480 handle_75(struct bregs *regs)
 481 {
 482     debug_isr(regs);
 483
 484     // clear irq13
 485     outb(0, PORT_MATH_CLEAR);
 486     // clear interrupt
 487     eoi_both_pics();
 488     // legacy nmi call
 489     struct bregs br;
 490     memset(&br, 0, sizeof(br));
 491     call16_int(0x02, &br);
 492 }