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diff --git a/sos-code-article4/extra/bootsect.S b/sos-code-article4/extra/bootsect.S new file mode 100644 index 0000000..f01ca20 --- /dev/null +++ b/sos-code-article4/extra/bootsect.S @@ -0,0 +1,393 @@ + +/* + * @(#) $Id: bootsect.S,v 1.6 2004/06/18 07:43:51 d2 Exp $ + * Description : Bootsecteur en syntaxe AT&T + * Auteurs : Thomas Petazzoni & Fabrice Gautier & Emmanuel Marty + * Jerome Petazzoni & Bernard Cassagne & coffeeman + * David Decotigny + * Bug reports to kos-misc@enix.org + */ + +/* + * But global de ce bootsecteur : + * + * - Initialiser la becane + * - Charger le kernel + * - Passer en mode protege + * - Executer le kernel + * + * Taille restante : Je vous rappelle qu'un bootsecteur ne peut faire + * qu'au maximum 512 octets dont 2 octets obligatoires 0xAA55. Sur + * les 510 octets reellement utilisables, il reste 3 octets dispo (60 + * si on decide d'enlever le BPB un jour) !!! + * + * thomas_petazzoni : - detection des codes d'erreurs de chargement + * David_Decotigny : - Passage en GNU as + * David_Decotigny : - Chargement du noyau au-dela du 1er Mega (taille + * max = 0x9e000 octets = 632ko), pour avoir le + * meme noyau sous grub et avec le bootsecteur + */ + + /* + * Sequence d'operations : + * - Le BIOS charge le bootsect en 0x7c00 (BOOT_ADRESS). On choisit + * la representation 0x7c0:0000 pour que le .org 0 reste valide + * - Le bootsect se deplace de lui-meme en 0x9f000 (COPY_ADRESS). On + * choisit la representation 0x9f00:0000 pour que le .org 0 reste + * valide + * - Le bootsect verifie que le processeur est du type 386+ + * - Il charge le noyau depuis la disquette en memoire a partir de + * 0x1000 (LOAD_ADRESS). Le noyau peut au max tenir sur + * SECTORS_TO_LOAD secteurs + * - Il passe en pmode flat (apres ouverture a20) + * - Il recopie le noyau (situe en LOAD_ADRESS) vers son adresse + * finale (FINAL_ADDRESS = 2Mo). La recopie se fait sur tout l'espace + * LOAD_ADRESS ---> COPY_ADRESS, c'est a dire sur 0x9e000 octets = + * 632ko. Le noyau peut donc au max faire 632ko. Le nombre max de + * secteurs de disquette qu'on peut charger est donc 1264 + */ + + +/* La taille de la pile */ +#define BOOT_STACK_SIZE 0x4000 + + .file "bootsect.S" + + /* Tout est place dans une seule section */ + .section ".bootsect" + + /* L'essentiel du bootsector (sauf les 1eres instructions) + sont a un offset 0. On fait en sorte que le compilo soit + d'accord la-dessus. Quand on a des adresse realm exotiques + (0x7c00, 0x9f000, ...), on s'arrange toujours pour avoir un + offset de 0 => on choisira le segment adapte (0x7c0, + 0x9f00, ...). Il ne faut pas oublier le ld -Ttext 0 */ + .org 0 + + /* Pour que gas genere du 16bits, afin que ca marche en realm */ + .code16 + +#define SECTORS_TO_LOAD 128 /* 64 ko */ /* MAX=1264 */ + +/* + * Parametres de la disquette. Comme c'est chiant de faire une + * procedure de detection auto, et que ca prend de la place, on fait + * ca "a la main". Par exemple, une DD 720 Ko a 9 secteurs/piste, une + * 1.44 Mo a 18 secteurs/pistes + */ +#define CYLS 80 +#define HEADS 1 +#define SECTS 18 + +#define BOOT_ADRESS 0x07C00 /* Adresse de demarrage (lineaire) */ +#define BOOT_SEG (BOOT_ADRESS>>4) /* Segment de Boot */ +#define BOOT_SIZE 512 /* Taille bu bootsecteur */ +#define COPY_ADRESS 0x9F000 /* La ou on va copier le + bootsecteur (lineaire) */ +#define COPY_SEG (COPY_ADRESS>>4) /* Segment de la ou on va + copier le bootsecteur */ +#define LOAD_ADRESS 0x01000 /* 1er chargement du systeme */ +#define LOAD_SEG (LOAD_ADRESS>>4) /* Segment du 1er chargement du */ +#define MAX_KERN_LEN COPY_ADRESS-LOAD_ADRESS /* Taille noyau maxi */ + +/* IMPORTANT : Cette valeur DOIT etre identique a l'adresse presente + dans sos.lds ! */ +#define FINAL_ADDRESS 0x200000 /* Adresse finale (physique de 0 a 4G) + ou est charge le noyau */ + +#define OP16 .byte 0x66 ; +#define OP32 .byte 0x66 ; + +/* + * Procedure qui vide le buffer clavier. + */ +#define WAITKB \ + 1: ;\ + .word 0xeb ;\ + .word 0xeb ;\ + inb $0x64, %al ;\ + andb $0x2, %al ;\ + jnz 1b + + /* Le point d'entree dans le bootsect */ +.globl _bsect +_bsect: + + /* + * La portion qui suit est situee a un offset 0x7c00 en + * memoire. Attention donc aux references memoire dans cette + * partie. On choisit de rester en offset 0 (.org 0), mais on + * charge correctement les segments a 0x7c0. + */ + + movw $BOOT_SEG, %ax /* le bootsecteur est a 0x7C00 en lineaire */ + movw %ax, %ds /* on le copie a l'adresse COPY_ADRESS */ + xorw %si, %si /* comme cette adresse est la plus haute de la mem */ + xorw %di, %di /* on pourra charger un kernel + gros */ + movw $(BOOT_SIZE>>1), %cx + movw $COPY_SEG, %ax + movw %ax, %es + cld + rep ; movsw + + /* on continue a executer le bootsecteur, mais maintenant a + partir de 0x9F000, qu'on represente sous la forme + 0x9f00:offset */ + ljmp $COPY_SEG, $here + + /* + * A partir de maintenant, on est a un offset 0 en memoire + * (segment 0x9f00), conformement a ce que veut le compilo. + */ +here: + movw %ax, %ds + + /* Petite pile temporaire (1k - 3.84k en RAM ; les adresses 0-1k + correspondent au vecteur d'interruptions). */ + movw %ax, %ss + movw $(LOAD_ADRESS - 0x10), %sp + + /* Efface l'ecran */ + movb $0x0, %ah + movb $0x3, %al + int $0x10 + + /* Affiche les messages d'attente */ + movw $loadkern, %si + call message + movw $check, %si + call message + +check386: + /* + * la attention, plus complexe : on teste si le proc est un + * 386+ pour cela, on va essayer de modifier les bits 12 ? 14 + * du registre E-flag si la modification reste, alors le proc + * est un 386+, sinon, c'est =< 286 + * + * Merci a Emmanuel Marty pour la compatibilite avec les 386 + * "pre-jurassique" + */ + + pushf /* on sauvegarde le E-Flag */ + movb $0x70, %ah + pushw %ax + popf + pushf + popw %ax + orb %ah, %ah + je no386 /* si la modif n'est pas valable, alors on saute a + no386 */ + popf /* on les restaure ? la fin ... */ + + /* Message de confirmation de 386+ et d'attente */ + movw $found386, %si + call message + movw $loading, %si + call message + +/* Copie du noyau disquette => RAM a partir de 0x1000 + L'adresse de destination est définie par es:0, où es vaut + initialement 0x100 (ie correspond alors à l'adresse 256*16, soit 4 + ko). Chaque itération incrémente ce registre es de 32, ce qui + correspond à un bond de 32*16 en mémoire, soit la taille d'un + secteur. De cette façon, puisqu'on joue sur les segments plutôt que + sur les offsets, la taille du noyau n'est pas limitée à 64 ko. Elle + est limitée par contre à la taille de la mémoire disponible sous + les 1Mo, \ie 640 ko (0x9f000 - 0x1000). */ +copyKernel: + /* Chargement du noyau en LOAD_SEG:0 */ + /* 3 iterateurs : + - load_size : le nbre de secteurs a charger + - cl : le secteur ou on en est pour le + cylindre en cours (<= SECTS) + - dh : la tete en cours (0/1) + */ + movb $0, %dl + movw $LOAD_SEG, %ax + movw %ax, %es + + xorw %bx, %bx + xorw %dx, %dx + movw $1, %cx /* premier secteur */ + +.nextsector: /* prochain secteur */ + incb %cl /* en incrementant CL */ + cmpb $SECTS, %cl /* si CL =< SECTS (=nbre de secteurs/pistes) + alors on charge */ + jbe .sector + movb $1, %cl /* sinon on revient au secteur 1 */ + incb %dh /* mais sur l'autre tete */ + cmpb $1, %dh /* on recompare, si DH =< 1 */ + je .sector /* on charge */ + movb $0, %dh /* sinon on repasse a la tete 0 */ + incb %ch /* mais on change de cylindre */ + +.sector: + pushw %es + movw $0x0201, %ax /* service 0x2, chargement 0x1 seecteur */ + int $0x13 /* Go ! */ + jc halt /* erreur */ + popw %ax + addw $32, %ax /* on a charge un secteur, donc on doit + charger 512 bytes plus loin */ + movw %ax, %es /* on avance donc le segment du buffer de + 32bytes, ie 1 secteur en RAM (car 32*16=512) */ + + movw $(0x0E*256+'.'), %ax /* affiche un point */ + int $0x10 + + decw (load_size) /* et on repart pour le prochain secteur + tant qu'on n'a pas fini ! */ + jnz .nextsector + +after: + movw $0x03f2, %dx + inb %dx, %al /* stoppe le moteur */ + andb $0x0f, %al + outb %al, %dx + + cli /* on interdit les interruptions */ + +fincopie: + pushw %cs + popw %ds + + /* on ouvre la porte A20 */ + WAITKB /* on vide le buffer */ + movb $0xd1, %al /* on met a jour le port */ + outb %al, $0x64 + WAITKB + movb $0xdf, %al /* bit 2 = ouverture/fermeture */ + outb %al, $0x60 + + /* + * init gdt + */ +InitGDT: + /* Préparation du flat mode */ + lgdt gdtr + +GoPMode: + /* Passage en mode protégé */ + movl %cr0, %eax + orb $1, %al /* set PE bit to 1 */ + movl %eax, %cr0 + + /* we are not yet in Pmode jump 'in' pmode clearing prefetch + * queue and loading a new selector */ + movw $0x10, %ax + movw %ax, %ds + movw %ax, %es + movw %ax, %fs + movw %ax, %gs + +/* + * Code 32 bits ============================================================ + */ + .code32 + +JumpToHere32: /* Se deplace a l'endroit actuel, en passant en 32bits + et en utilisant la gdt, et vide la prefetch queue */ + .byte 0x66 /* Prefixe 32bits : en realite, jusqu'au jmp, on est + encore en 16 bits */ + ljmp $0x8, $(COPY_ADRESS+(Here32)) +Here32: + /* Et voila : On est en 32 bits vrai */ + +MoveKernelToFinalAddr: /* Deplace le noyau (en LOAD_ADDRESS) vers sa + destination finale (FINAL_ADDRESS) */ + movl $0x10, %eax + movl %eax, %ds /* Seg Src = DSeg */ + movl %eax, %es /* Sed Dest = DSeg */ + cld + movl $LOAD_ADRESS, %esi /* On commence la copie au debut du noyau */ + movl $FINAL_ADDRESS, %edi /* On copie vers cette adresse */ + movl $MAX_KERN_LEN, %ecx /* Taille recopie */ + shrl $2, %ecx + rep + movsl + +LaunchKernel: + /* Met en place une pile au niveau du symbole "stack" */ + movl %eax, %ss + movl $(stack + BOOT_STACK_SIZE), %ebp + movl %ebp, %esp + + /* Saut vers le noyau. La GDT est en place (flat mode), les + * selecteurs aussi, a20 est ouverte, et les interruptions sont + * cli + pas de idt. Le PIC n'est pas programme */ + ljmp $0x8, $sos_main + +/* + * Utilities ============================================================ + */ + .code16 + +message: + lodsb /* charge ds:si dans al et incremente si */ + orb %al, %al /* si al = 0 */ + jz 1f + movb $0x0e, %ah /* service 0Eh (affichage d'un caractere) */ + movw $0x0007, %bx /* Parametres : blanc sur fond noir */ + int $0x10 /* Appel de l'interruption 10h */ + jmp message /* On repart au début ... */ + 1: ret /* si la chaine est finie alors on retourne + dans la fonction appelante */ + +halt: + pushw %cs + popw %es + movw $haltmsg, %si + call message + cli + 1: jmp 1b + ret + +no386: + movw $need386, %si + call message + call halt + + /* + * GDT + */ + +gdt: +gdtr: +NULL_Desc: + .word (EndGDT)-(gdt)-1 /* Taille GDT */ + .long (gdt)+COPY_ADRESS +unused: + .word 0 + +CS_Desc: /* 0x8 */ + .word 0xFFFF, 0 + .byte 0, 0x9B, 0xCF, 0 + +DS_Desc: /* 0x10 */ + .word 0xFFFF, 0 + .byte 0, 0x93, 0xCF, 0 + +EndGDT: + + /* quelques messages */ + +loadkern: .string "-= S O S =- : The Simple Operating System \r\n" +check: .string "Checking for a 386+ processor... " +found386: .string " [OK]\r\n" +need386: .string " [FAILED]\r\n" +diskerror: .string "Disk Error\r\n" +loading: .string "Loading... " +haltmsg: .string "System Halted\r\n" + +/*** Les code/données du boot secteur se terminent ICI. le marqueur de + * fin (aa55) est ajouté automatiquement par le script ld + * sos_bsect.lds ***/ + +/* La pile de 16k qu'on utilise au niveau de LaunchKernel se trouve + declaree avec le noyau, dans sa section ".bss", cad HORS du boot + secteur ! (sinon ca depasserait 512B, forcément). On aurait pu la + définir directement dans le sos_bsect.lds, ou dans un fichier .c + auxiliaire pour plus de clarté */ +.comm stack, BOOT_STACK_SIZE |