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 "xen.h" // xen_probe_hvm_info
  27 #include "ps2port.h" // ps2port_setup
  28 #include "virtio-blk.h" // virtio_blk_setup
  29
  30
  31 /****************************************************************
  32  * BIOS init
  33  ****************************************************************/
  34
  35 static void
  36 init_ivt(void)
  37 {
  38     dprintf(3, "init ivt\n");
  39
  40     // Initialize all vectors to the default handler.
  41     int i;
  42     for (i=0; i<256; i++)
  43         SET_IVT(i, FUNC16(entry_iret_official));
  44
  45     // Initialize all hw vectors to a default hw handler.
  46     for (i=0x08; i<=0x0f; i++)
  47         SET_IVT(i, FUNC16(entry_hwpic1));
  48     for (i=0x70; i<=0x77; i++)
  49         SET_IVT(i, FUNC16(entry_hwpic2));
  50
  51     // Initialize software handlers.
  52     SET_IVT(0x02, FUNC16(entry_02));
  53     SET_IVT(0x10, FUNC16(entry_10));
  54     SET_IVT(0x11, FUNC16(entry_11));
  55     SET_IVT(0x12, FUNC16(entry_12));
  56     SET_IVT(0x13, FUNC16(entry_13_official));
  57     SET_IVT(0x14, FUNC16(entry_14));
  58     SET_IVT(0x15, FUNC16(entry_15));
  59     SET_IVT(0x16, FUNC16(entry_16));
  60     SET_IVT(0x17, FUNC16(entry_17));
  61     SET_IVT(0x18, FUNC16(entry_18));
  62     SET_IVT(0x19, FUNC16(entry_19_official));
  63     SET_IVT(0x1a, FUNC16(entry_1a));
  64     SET_IVT(0x40, FUNC16(entry_40));
  65
  66     // INT 60h-66h reserved for user interrupt
  67     for (i=0x60; i<=0x66; i++)
  68         SET_IVT(i, SEGOFF(0, 0));
  69
  70     // set vector 0x79 to zero
  71     // this is used by 'gardian angel' protection system
  72     SET_IVT(0x79, SEGOFF(0, 0));
  73
  74     SET_IVT(0x1E, SEGOFF(SEG_BIOS, (u32)&diskette_param_table2 - BUILD_BIOS_ADDR));
  75 }
  76
  77 static void
  78 init_bda(void)
  79 {
  80     dprintf(3, "init bda\n");
  81
  82     struct bios_data_area_s *bda = MAKE_FLATPTR(SEG_BDA, 0);
  83     memset(bda, 0, sizeof(*bda));
  84
  85     int esize = EBDA_SIZE_START;
  86     SET_BDA(mem_size_kb, BUILD_LOWRAM_END/1024 - esize);
  87     u16 ebda_seg = EBDA_SEGMENT_START;
  88     SET_BDA(ebda_seg, ebda_seg);
  89
  90     // Init ebda
  91     struct extended_bios_data_area_s *ebda = get_ebda_ptr();
  92     memset(ebda, 0, sizeof(*ebda));
  93     ebda->size = esize;
  94
  95     add_e820((u32)MAKE_FLATPTR(ebda_seg, 0), GET_EBDA2(ebda_seg, size) * 1024
  96              , E820_RESERVED);
  97 }
  98
  99 static void
 100 ram_probe(void)
 101 {
 102     dprintf(3, "Find memory size\n");
 103     if (CONFIG_COREBOOT) {
 104         coreboot_setup();
 105     } else if (usingXen()) {
 106         xen_setup();
 107     } else {
 108         // On emulators, get memory size from nvram.
 109         u32 rs = ((inb_cmos(CMOS_MEM_EXTMEM2_LOW) << 16)
 110                   | (inb_cmos(CMOS_MEM_EXTMEM2_HIGH) << 24));
 111         if (rs)
 112             rs += 16 * 1024 * 1024;
 113         else
 114             rs = (((inb_cmos(CMOS_MEM_EXTMEM_LOW) << 10)
 115                    | (inb_cmos(CMOS_MEM_EXTMEM_HIGH) << 18))
 116                   + 1 * 1024 * 1024);
 117         RamSize = rs;
 118         add_e820(0, rs, E820_RAM);
 119
 120         // Check for memory over 4Gig
 121         u64 high = ((inb_cmos(CMOS_MEM_HIGHMEM_LOW) << 16)
 122                     | ((u32)inb_cmos(CMOS_MEM_HIGHMEM_MID) << 24)
 123                     | ((u64)inb_cmos(CMOS_MEM_HIGHMEM_HIGH) << 32));
 124         RamSizeOver4G = high;
 125         add_e820(0x100000000ull, high, E820_RAM);
 126
 127         /* reserve 256KB BIOS area at the end of 4 GB */
 128         add_e820(0xfffc0000, 256*1024, E820_RESERVED);
 129     }
 130
 131     // Don't declare any memory between 0xa0000 and 0x100000
 132     add_e820(BUILD_LOWRAM_END, BUILD_BIOS_ADDR-BUILD_LOWRAM_END, E820_HOLE);
 133
 134     // Mark known areas as reserved.
 135     add_e820(BUILD_BIOS_ADDR, BUILD_BIOS_SIZE, E820_RESERVED);
 136
 137     u32 count = qemu_cfg_e820_entries();
 138     if (count) {
 139         struct e820_reservation entry;
 140         int i;
 141
 142         for (i = 0; i < count; i++) {
 143             qemu_cfg_e820_load_next(&entry);
 144             add_e820(entry.address, entry.length, entry.type);
 145         }
 146     } else if (kvm_para_available()) {
 147         // Backwards compatibility - provide hard coded range.
 148         // 4 pages before the bios, 3 pages for vmx tss pages, the
 149         // other page for EPT real mode pagetable
 150         add_e820(0xfffbc000, 4*4096, E820_RESERVED);
 151     }
 152
 153     dprintf(1, "Ram Size=0x%08x (0x%08x%08x high)\n"
 154             , RamSize, (u32)(RamSizeOver4G >> 32), (u32)RamSizeOver4G);
 155 }
 156
 157 static void
 158 init_bios_tables(void)
 159 {
 160     if (CONFIG_COREBOOT) {
 161         coreboot_copy_biostable();
 162         return;
 163     }
 164     if (usingXen()) {
 165         xen_copy_biostables();
 166         return;
 167     }
 168
 169     create_pirtable();
 170
 171     mptable_init();
 172
 173     smbios_init();
 174
 175     acpi_bios_init();
 176 }
 177
 178 // Initialize hardware devices
 179 static void
 180 init_hw(void)
 181 {
 182     usb_setup();
 183     ps2port_setup();
 184     lpt_setup();
 185     serial_setup();
 186
 187     floppy_setup();
 188     ata_setup();
 189     ahci_setup();
 190     cbfs_payload_setup();
 191     ramdisk_setup();
 192     virtio_blk_setup();
 193 }
 194
 195 // Begin the boot process by invoking an int0x19 in 16bit mode.
 196 void VISIBLE32FLAT
 197 startBoot(void)
 198 {
 199     // Clear low-memory allocations (required by PMM spec).
 200     memset((void*)BUILD_STACK_ADDR, 0, BUILD_EBDA_MINIMUM - BUILD_STACK_ADDR);
 201
 202     dprintf(3, "Jump to int19\n");
 203     struct bregs br;
 204     memset(&br, 0, sizeof(br));
 205     br.flags = F_IF;
 206     call16_int(0x19, &br);
 207 }
 208
 209 // Main setup code.
 210 static void
 211 maininit(void)
 212 {
 213     // Setup ivt/bda/ebda
 214     init_ivt();
 215     init_bda();
 216
 217     // Init base pc hardware.
 218     pic_setup();
 219     timer_setup();
 220     mathcp_setup();
 221
 222     // Initialize mtrr
 223     mtrr_setup();
 224
 225     // Initialize pci
 226     pci_setup();
 227     pci_probe();
 228     smm_init();
 229
 230     // Initialize internal tables
 231     boot_setup();
 232
 233     // Start hardware initialization (if optionrom threading)
 234     if (CONFIG_THREADS && CONFIG_THREAD_OPTIONROMS)
 235         init_hw();
 236
 237     // Find and initialize other cpus
 238     smp_probe();
 239
 240     // Setup interfaces that option roms may need
 241     bios32_setup();
 242     pmm_setup();
 243     pnp_setup();
 244     kbd_setup();
 245     mouse_setup();
 246     init_bios_tables();
 247
 248     // Run vga option rom
 249     vga_setup();
 250
 251     // Do hardware initialization (if running synchronously)
 252     if (!CONFIG_THREADS || !CONFIG_THREAD_OPTIONROMS) {
 253         init_hw();
 254         wait_threads();
 255     }
 256
 257     // Run option roms
 258     optionrom_setup();
 259
 260     // Run BCVs and show optional boot menu
 261     boot_prep();
 262
 263     // Finalize data structures before boot
 264     cdemu_setup();
 265     pmm_finalize();
 266     malloc_finalize();
 267     memmap_finalize();
 268
 269     // Setup bios checksum.
 270     BiosChecksum -= checksum((u8*)BUILD_BIOS_ADDR, BUILD_BIOS_SIZE);
 271
 272     // Write protect bios memory.
 273     make_bios_readonly();
 274
 275     // Invoke int 19 to start boot process.
 276     startBoot();
 277 }
 278
 279
 280 /****************************************************************
 281  * Code relocation
 282  ****************************************************************/
 283
 284 // Update given relocs for the code at 'dest' with a given 'delta'
 285 static void
 286 updateRelocs(void *dest, u32 *rstart, u32 *rend, u32 delta)
 287 {
 288     u32 *reloc;
 289     for (reloc = rstart; reloc < rend; reloc++)
 290         *((u32*)(dest + *reloc)) += delta;
 291 }
 292
 293 // Start of Power On Self Test - the BIOS initilization.  This
 294 // function sets up for and attempts relocation of the init code.
 295 static void
 296 reloc_init(void)
 297 {
 298     if (!CONFIG_RELOCATE_INIT) {
 299         maininit();
 300         return;
 301     }
 302     // Symbols populated by the build.
 303     extern u8 code32flat_start[];
 304     extern u8 _reloc_min_align[];
 305     extern u32 _reloc_abs_start[], _reloc_abs_end[];
 306     extern u32 _reloc_rel_start[], _reloc_rel_end[];
 307     extern u32 _reloc_init_start[], _reloc_init_end[];
 308     extern u8 code32init_start[], code32init_end[];
 309
 310     // Allocate space for init code.
 311     u32 initsize = code32init_end - code32init_start;
 312     u32 align = (u32)&_reloc_min_align;
 313     void *dest = memalign_tmp(align, initsize);
 314     if (!dest)
 315         panic("No space for init relocation.\n");
 316
 317     // Copy code and update relocs (init absolute, init relative, and runtime)
 318     dprintf(1, "Relocating init from %p to %p (size %d)\n"
 319             , code32init_start, dest, initsize);
 320     s32 delta = dest - (void*)code32init_start;
 321     memcpy(dest, code32init_start, initsize);
 322     updateRelocs(dest, _reloc_abs_start, _reloc_abs_end, delta);
 323     updateRelocs(dest, _reloc_rel_start, _reloc_rel_end, -delta);
 324     updateRelocs(code32flat_start, _reloc_init_start, _reloc_init_end, delta);
 325
 326     // Call maininit() in relocated code.
 327     void (*func)(void) = (void*)maininit + delta;
 328     barrier();
 329     func();
 330 }
 331
 332 // Start of Power On Self Test (POST) - the BIOS initilization phase.
 333 // This function sets up for and attempts relocation of the init code.
 334 void VISIBLE32INIT
 335 post(void)
 336 {
 337     // Detect ram and setup internal malloc.
 338     qemu_cfg_port_probe();
 339     ram_probe();
 340     malloc_setup();
 341
 342     reloc_init();
 343 }
 344
 345
 346 /****************************************************************
 347  * POST entry point
 348  ****************************************************************/
 349
 350 static int HaveRunPost;
 351
 352 // Attempt to invoke a hard-reboot.
 353 static void
 354 tryReboot(void)
 355 {
 356     dprintf(1, "Attempting a hard reboot\n");
 357
 358     // Setup for reset on qemu.
 359     if (! CONFIG_COREBOOT) {
 360         qemu_prep_reset();
 361         if (HaveRunPost)
 362             apm_shutdown();
 363     }
 364
 365     // Try keyboard controller reboot.
 366     i8042_reboot();
 367
 368     // Try PCI 0xcf9 reboot
 369     pci_reboot();
 370
 371     // Try triple fault
 372     asm volatile("int3");
 373
 374     panic("Could not reboot");
 375 }
 376
 377 // 32-bit entry point.
 378 void VISIBLE32FLAT
 379 _start(void)
 380 {
 381     init_dma();
 382
 383     debug_serial_setup();
 384     dprintf(1, "Start bios (version %s)\n", VERSION);
 385
 386     if (HaveRunPost)
 387         // This is a soft reboot - invoke a hard reboot.
 388         tryReboot();
 389
 390     // Check if we are running under Xen.
 391     xen_probe();
 392
 393     // Allow writes to modify bios area (0xf0000)
 394     make_bios_writable();
 395     HaveRunPost = 1;
 396
 397     // Perform main setup code.
 398     post();
 399 }