grml...
[seabios.git] / README
diff --git a/README b/README
index ce80499f93c37e9ec9f35fa937f1ea8cb340700c..1f40433de5133b4a2b5b40e16fc8ed61fc8de9c3 100644 (file)
--- a/README
+++ b/README
@@ -2,18 +2,34 @@ This code implements an X86 legacy bios.  It is intended to be
 compiled using standard gnu tools (eg, gas and gcc).
 
 To build, one should be able to run "make" in the main directory.  The
-resulting file "out/rom.bin" contains the processed bios image.
+resulting file "out/bios.bin" contains the processed bios image.
 
-The code has been successfully compiled with gcc 4.1.2 and gas
-2.17.50.0.18.
+
+Testing of images:
+
+To test the bios under bochs, one will need to instruct bochs to use
+the new bios image.  Use the 'romimage' option - for example:
+
+bochs -q 'floppya: 1_44=myfdimage.img' 'romimage: file=out/bios.bin'
+
+To test under qemu, one will need to create a directory with all the
+bios images and then overwrite the main bios image.  For example:
+
+cp /usr/share/qemu/*.bin mybiosdir/
+cp out/bios.bin mybiosdir/
+
+Once this is setup, one can instruct qemu to use the newly created
+directory for rom images.  For example:
+
+qemu -L mybiosdir/ -fda myfdimage.img
 
 
 Overview of files:
 
-The src/ directory contains the bios source code.  The post.c code is
-compiled in 32bit mode.  The output.c code is compiled twice - once in
-16bit mode and once in 32bit mode.  The remaining c files are compiled
-in 16bit mode.
+The src/ directory contains the bios source code.  Several of the
+files are compiled twice - once for 16bit mode and once for 32bit
+mode.  (The build system will remove code that is not needed for a
+particular mode.)
 
 The tools/ directory contains helper utilities for manipulating and
 building the final rom.
@@ -24,23 +40,24 @@ temporary and final files.
 
 Build overview:
 
-The 16bit code is compiled via gcc to assembler (file out/blob.16.s).
-The gcc "-fwhole-program" option is used to optimize the process so
-that gcc can efficiently compile and discard unneeded code.
+The 16bit code is compiled via gcc to assembler (file out/ccode.16.s).
+The gcc "-fwhole-program" and "-ffunction-sections -fdata-sections"
+options are used to optimize the process so that gcc can efficiently
+compile and discard unneeded code.  (In the code, one can use the
+macros 'VISIBLE16' and 'VISIBLE32FLAT' to instruct a symbol to be
+outputted in 16bit and 32bit mode respectively.)
 
 This resulting assembler code is pulled into romlayout.S.  The gas
 option ".code16gcc" is used prior to including the gcc generated
-assembler - this option enables gcc to be used to generate valid 16
-bit code.  The romlayout.S also defines all the mandatory bios visible
-memory locations.
+assembler - this option enables gcc to generate valid 16 bit code.
 
-The post code (post.c) is written in 32bits.  The 16bit post vector
-(in romlayout.S) transitions the cpu into 32 bit mode before calling
-the initialization code in post.c.
+The post code (post.c) is entered, via the function handle_post(), in
+32bit mode.  The 16bit post vector (in romlayout.S) transitions the
+cpu into 32 bit mode before calling the post.c code.
 
-In the last step, the compiled 32 bit code is merged into the 16 bit
-code so that one binary file contains both.  Currently, both 16bit and
-32bit code will be located in the 64K block at segment 0xf000.
+In the last step of compilation, the 32 bit code is merged into the 16
+bit code so that one binary file contains both.  Currently, both 16bit
+and 32bit code will be located in the memory at 0xe0000-0xfffff.
 
 
 GCC 16 bit limitations:
@@ -61,11 +78,96 @@ Stack variables (and pointers to stack variables) work as they
 normally do in standard C code.
 
 However, variables stored outside the stack need to be accessed via
-the GET_VAR and SET_VAR macros.  This is due to the 16bit segment
-nature of the X86 cpu when it is in "real mode".  The C entry code
-will set DS and SS to point to the stack segment.  Variables not on
-the stack need to be accessed via an explicit segment register.
-Global constant definitions (those in 0xf000) can be accessed via the
-CS segment register.  Any other access requires altering one of the
-other segment registers (usually ES) and then accessing the variable
-via that segment register.
+the GET_VAR and SET_VAR macros (or one of the helper macros described
+below).  This is due to the 16bit segment nature of the X86 cpu when
+it is in "real mode".  The C entry code will set DS and SS to point to
+the stack segment.  Variables not on the stack need to be accessed via
+an explicit segment register.  Any other access requires altering one
+of the other segment registers (usually ES) and then accessing the
+variable via that segment register.
+
+There are three low-level ways to access a remote variable:
+GET/SET_VAR, GET/SET_FARVAR, and GET/SET_FLATPTR.  The first set takes
+an explicit segment descriptor (eg, "CS") and offset.  The second set
+will take a segment id and offset, set ES to the segment id, and then
+make the access via the ES segment.  The last method is similar to the
+second, except it takes a pointer that would be valid in 32-bit flat
+mode instead of a segment/offset pair.
+
+Most BIOS variables are stored in global variables, the "BDA", or
+"EBDA" memory areas.  Because this is common, three sets of helper
+macros (GET/SET_GLOBAL, GET/SET_BDA, and GET/SET_EBDA) are available
+to simplify these accesses.
+
+Global variables defined in the C code can be read in 16bit mode if
+the variable declaration is marked with VAR16, VAR16VISIBLE,
+VAR16EXPORT, or VAR16FIXED.  The GET_GLOBAL macro will then allow read
+access to the variable.  Global variables are stored in the 0xf000
+segment, and their values are persistent across soft resets.  Because
+the f-segment is marked read-only during run-time, the 16bit code is
+not permitted to change the value of 16bit variables (use of the
+SET_GLOBAL macro from 16bit mode will cause a link error).  Code
+running in 32bit mode can not access variables with VAR16, but can
+access variables marked with VAR16VISIBLE, VAR16EXPORT, VAR16FIXED, or
+with no marking at all.  The 32bit code can use the GET/SET_GLOBAL
+macros, but they are not required.
+
+
+GCC 16 bit stack limitations:
+
+Another limitation of gcc is its use of 32-bit temporaries.  Gcc will
+allocate 32-bits of space for every variable - even if that variable
+is only defined as a 'u8' or 'u16'.  If one is not careful, using too
+much stack space can break old DOS applications.
+
+There does not appear to be explicit documentation on the minimum
+stack space available for bios calls.  However, Freedos has been
+observed to call into the bios with less than 150 bytes available.
+
+Note that the post code and boot code (irq 18/19) do not have a stack
+limitation because the entry points for these functions transition the
+cpu to 32bit mode and reset the stack to a known state.  Only the
+general purpose 16-bit service entry points are affected.
+
+There are some ways to reduce stack usage: making sure functions are
+tail-recursive often helps, reducing the number of parameters passed
+to functions often helps, sometimes reordering variable declarations
+helps, inlining of functions can sometimes help, and passing of packed
+structures can also help.  It is also possible to transition to/from
+an extra stack stored in the EBDA using the stack_hop helper function.
+
+Some useful stats: the overhead for the entry to a bios handler that
+takes a 'struct bregs' is 42 bytes of stack space (6 bytes from
+interrupt insn, 32 bytes to store registers, and 4 bytes for call
+insn).  An entry to an ISR handler without args takes 30 bytes (6 + 20
++ 4).
+
+
+Debugging the bios:
+
+The bios will output information messages to a special debug port.
+Under qemu, one can view these messages by adding '-chardev
+stdio,id=seabios -device isa-debugcon,iobase=0x402,chardev=seabios' to
+the qemu command line.  Once this is done, one should see status
+messages on the console.
+
+The gdb-server mechanism of qemu is also useful.  One can use gdb with
+qemu to debug system images.  To use this, add '-s -S' to the qemu
+command line.  For example:
+
+qemu -L mybiosdir/ -fda myfdimage.img -s -S
+
+Then, in another session, run gdb with either out/rom16.o (to debug
+bios 16bit code) or out/rom32.o (to debug bios 32bit code).  For
+example:
+
+gdb out/rom16.o
+
+Once in gdb, use the command "target remote localhost:1234" to have
+gdb connect to qemu.  See the qemu documentation for more information
+on using gdb and qemu in this mode.  Note that gdb seems to get
+breakpoints confused when the cpu is in 16-bit real mode.  This makes
+stepping through the program difficult (though 'step instruction'
+still works).  Also, one may need to set 16bit break points at both
+the cpu address and memory address (eg, break *0x1234 ; break
+*0xf1234).