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