[FREELDR]
authorTimo Kreuzer <timo.kreuzer@reactos.org>
Thu, 25 Aug 2011 14:43:15 +0000 (14:43 +0000)
committerTimo Kreuzer <timo.kreuzer@reactos.org>
Thu, 25 Aug 2011 14:43:15 +0000 (14:43 +0000)
- Implement real mode entry point for amd64 (amd64 freeldr starts but dies later, it cannot yet switch back to real mode, which is a bit more complicated)
- delete empty folders

svn path=/trunk/; revision=53443

reactos/boot/freeldr/freeldr/CMakeLists.txt
reactos/boot/freeldr/freeldr/arch/amd64/entry.S
reactos/boot/freeldr/freeldr/arch/realmode/amd64.S
reactos/boot/freeldr/freeldr/include/arch/pc/x86common.h

index 911ac08..33391b2 100644 (file)
@@ -1,9 +1,14 @@
 
-if(ARCH MATCHES i386 OR ARCH MATCHES amd64)
+if(ARCH MATCHES i386)
     CreateBootSectorTarget2(frldr16
         ${CMAKE_CURRENT_SOURCE_DIR}/arch/realmode/i386.S
         ${CMAKE_CURRENT_BINARY_DIR}/frldr16.bin
         F800)
+elseif(ARCH MATCHES amd64)
+    CreateBootSectorTarget2(frldr16
+        ${CMAKE_CURRENT_SOURCE_DIR}/arch/realmode/amd64.S
+        ${CMAKE_CURRENT_BINARY_DIR}/frldr16.bin
+        F800)
 endif()
 
 include_directories(BEFORE include)
index 242275b..9a30d85 100644 (file)
@@ -3,10 +3,20 @@
 #include <asm.inc>
 #include <arch/pc/x86common.h>
 
+EXTERN BootMain:PROC
+
 .code64
 
 PUBLIC RealEntryPoint
 RealEntryPoint:
+    //mov ax, LMODE_DS
+    //mov ds, ax
+    //mov word ptr [HEX(b8000)], HEX(0e00) + '1'
+
+    /* GO! */
+    xor rcx, rcx
+    call BootMain
+
 
 PUBLIC FrldrBootDrive
 FrldrBootDrive:
index 1958a54..4124523 100644 (file)
@@ -1,8 +1,8 @@
 
 #include <asm.inc>
-#include <arch/pc/x86common.h>
+#include "../../include/arch/pc/x86common.h"
 
-#define IMAGE_DOS_HEADER_e_lfanew 36
+#define IMAGE_DOS_HEADER_e_lfanew 60
 #define IMAGE_FILE_HEADER_SIZE 20
 #define IMAGE_OPTIONAL_HEADER_AddressOfEntryPoint 16
 
@@ -13,7 +13,7 @@
 #include "fathelp.inc"
 
 .org 512
-RealEntryPoint:
+Startup:
 
        cli
 
@@ -25,41 +25,98 @@ RealEntryPoint:
        mov     gs, ax
        mov ss, ax
 
-       /* checkPoint Charlie - where it all began... */
-       mov si, offset CheckPoint0
+       /* Setup a real mode stack */
+    mov sp, word ptr ds:[stack16]
+
+       /* Output first status */
+       mov si, offset Msg_Starting
        call writestr
 
-       /* Setup a real mode stack */
-       mov     sp, stack16
+    /* Enable A20 address line */
+    call EnableA20
 
-       /* Zero BootDrive and BootPartition */
-       xor eax, eax
-       mov BootDrive, eax
-       mov BootPartition, eax
+    /* Check the CPU */
+    call CheckFor64BitSupport
+    test al, al
+    jnz .LongModeSupported
 
-       /* Store the boot drive */
-       mov BootDrive, dl
+       /* Output failure message */
+       mov si, offset Msg_Unsupported
+       call writestr
 
-       /* Store the boot partition */
-       mov BootPartition, dh
+    /* Wait for a keypress */
+    int HEX(16)
+    jmp SoftReboot
 
-       /* Load the GDT */
-       lgdt gdtptr
-       /* Load the IDT */
-//     lidt idtptr
+Msg_Unsupported:
+    .ascii "This CPU is not supported.", CR, LF
+    .ascii "Press any key to reboot...", NUL
 
-       call x86_16_EnableA20
+Msg_Starting:
+       .ascii "Starting FreeLoader...", CR, LF, NUL
 
-       /* checkPoint Charlie - where it all began... */
-       mov si, offset CheckPoint1
+Msg_LongModeSupported:
+    .ascii "Long mode support detected.", CR, LF, NUL
+
+.LongModeSupported:
+       /* Output status */
+       mov si, offset Msg_LongModeSupported
        call writestr
 
-       call x86_16_BuildPageTables
+       /* Load the GDT */
+       lgdt fword ptr [gdtptr]
+
+    /* Build the startup page tables */
+       call BuildPageTables
+
+    /* Safe real mode entry point in shared memory */
+    mov dword ptr ds:[BSS_RealModeEntry], offset RealModeEntryPoint
+
+    /* Address the image with es segment */
+    mov ax, FREELDR_PE_BASE / 16
+    mov es, ax
 
-       /* checkPoint Charlie - where it all began... */
-       mov si, offset CheckPoint2
+    /* Get address of optional header */
+    mov eax, dword ptr es:[IMAGE_DOS_HEADER_e_lfanew]
+    add eax, 4 + IMAGE_FILE_HEADER_SIZE
+
+    /* Get address of entry point */
+    mov eax, dword ptr es:[eax + IMAGE_OPTIONAL_HEADER_AddressOfEntryPoint]
+    add eax, FREELDR_PE_BASE
+
+    /* Save entry point */
+    mov dword ptr ds:[LongModeEntryPoint], eax
+
+    /* Restore es */
+    xor ax, ax
+    mov es, ax
+
+       /* Output status */
+       mov si, offset Msg_SwitchToLongMode
        call writestr
 
+    jmp ExitToLongMode
+
+Msg_SwitchToLongMode:
+    .ascii "Switching to long mode....", CR, LF, NUL
+
+.align 4
+gdt:
+       .word HEX(0000), HEX(0000), HEX(0000), HEX(0000) /* 00: NULL descriptor */
+       .word HEX(0000), HEX(0000), HEX(0000), HEX(0000) /* 08:  */
+       .word HEX(0000), HEX(0000), HEX(9800), HEX(0020) /* 10: long mode cs */
+       .word HEX(ffff), HEX(0000), HEX(f300), HEX(00cf) /* 18: long mode ds */
+       .word HEX(FFFF), HEX(0000), HEX(9E00), HEX(0000) /* 16-bit real mode CS */
+       .word HEX(FFFF), HEX(0000), HEX(9200), HEX(0000) /* 16-bit real mode DS */
+       .word HEX(FFFF), HEX(0000), HEX(9B00), HEX(00CF) /* 30: compat mode cs */
+
+/* GDT table pointer */
+gdtptr:
+       .word HEX(37) /* Limit */
+       .long offset gdt   /* Base Address */
+
+
+CheckFor64BitSupport:
        /* Check if CPU supports CPUID */
        pushfd
        pop eax
@@ -70,107 +127,97 @@ RealEntryPoint:
        pushfd
        pop eax
        cmp eax,ebx
-       jz no_cpuid_support_detected
+       jnz .CheckForPAE
 
-       /* CPUID support detected - getting the PAE/PGE */
+    mov si, offset .Msg_NoCpuidSupport
+       call writestr
+    xor al, al
+    ret
+
+.Msg_NoCpuidSupport:
+    .ascii "The system doesn't support CPUID.", CR, LF, NUL
 
+.CheckForPAE:
+       /* CPUID support detected - getting the PAE/PGE */
        mov eax,1 // Fn0000_0001 - PAE in EDX[6]
        cpuid
-       xor eax,eax
        and edx, HEX(00a0)
-       test edx,edx // are PAE and PGE bits set?
-       jz no_x64_support_detected
+       cmp edx, HEX(00a0)
+       je .CheckForLongMode
+
+    mov si, offset .Msg_NoPAE
+       call writestr
+    xor al, al
+    ret
 
-       /* PAE and PGE are here */
+.Msg_NoPAE:
+    .ascii "PAE or PGE not set.", CR, LF, NUL
 
+.CheckForLongMode:
        xor edx, edx
        mov eax, HEX(80000001)
        cpuid
        and edx, HEX(20000000)
        test edx,edx
-       jz no_x64_support_detected
+       jnz .Success
 
-       /* X64 Processor */
-
-       /* checkPoint Charlie - where it all began... */
-       mov si, offset CheckPoint3
+    mov si, offset .Msg_NoLongMode
        call writestr
+    xor al, al
+    ret
 
-    /* Get address of optional header */
-    mov eax, dword ptr ds:[FREELDR_PE_BASE + IMAGE_DOS_HEADER_e_lfanew]
-    add eax, FREELDR_PE_BASE + 4 + IMAGE_FILE_HEADER_SIZE
-
-    /* Get address of entry point */
-    mov eax, dword ptr ds:[eax + IMAGE_OPTIONAL_HEADER_AddressOfEntryPoint]
-
-    /* Store the address in the callback return variable */
-    mov dword ptr ds:[CallbackReturnAddress], eax
+.Msg_NoLongMode:
+    .ascii "Long mode is not supported.", CR, LF, NUL
 
-switch64:
-    mov
-       jmp x86_16_ReturnToLong
+.Success:
+    xor al, al
+    inc al
+    ret
 
 
-no_x64_support_detected:
-       mov  si, offset NotAnX64Processor       // Loading message
-       call writestr
-       jmp fail
-
-no_cpuid_support_detected:
-       mov  si, offset NoCPUIDSupport  // Loading message
-       call writestr
-
-fail:
-       jmp fail
-       nop
-       nop
-
-/*
- * We define 512 2MB pages at the start of memory, so we can access the first
- * 1 GB as if paging was disabled
- */
-x86_16_BuildPageTables:
+BuildPageTables:
        pusha
        push es
 
-       /* Get segment of pml4 */
-       mov eax, offset pml4_startup
-       shr eax, 4
+       /* Get segment of the PML4 */
+       mov eax, PML4_ADDRESS / 16
        mov es, ax
        cld
        xor di, di
 
        /* One entry in the PML4 pointing to PDP */
-       mov eax, offset pdp_startup
-       or eax, HEX(00f)
+       mov eax, PDP_ADDRESS
+       or eax, HEX(0f)
        stosd
+
        /* clear rest */
        xor eax, eax
-       mov cx, HEX(03ff)
+       mov cx, 1023
        rep stosd
 
        /* One entry in the PDP pointing to PD */
-       mov eax, offset pd_startup
-       or eax, HEX(00f)
+       mov eax, PD_ADDRESS
+       or eax, HEX(0f)
        stosd
+
        /* clear rest */
        xor eax, eax
-       mov ecx, HEX(03ff)
+       mov ecx, 1023
        rep stosd
 
-       /* 512 entries in the PD defining a 2MB page each */
+       /* 512 entries in the PD, each defining a 2MB page each */
        mov ecx, 512
        mov eax, HEX(008f)
 
-Bpt2:
+.Bpt2:
        mov es: [di], eax
        mov dword ptr es: [di + 4], 0
-       add eax, 512 << 12 // add 512 4k pages
+       add eax, 512 * 4096 // add 512 4k pages
        add di, 8
 
-       /* Loop it */
+       /* Loop all PDEs */
        dec cx
-       jnz Bpt2
+       jnz .Bpt2
 
        /* Return */
        pop es
@@ -178,13 +225,21 @@ Bpt2:
        ret
 
 
+/******************************************************************************/
 
+#define MSR_EFER HEX(C0000080)
+#define LMODE_CS HEX(10)
 
+/* This is the entry point from long mode */
+RealModeEntryPoint:
 
-x86_16_ReturnToLong:
 
-       cli
 
+ExitToLongMode:
+    /* Disable interrupts */
+    cli
+
+    /* Set correct segment registers */
        xor     ax,ax
        mov     ds,ax
        mov     es,ax
@@ -192,34 +247,57 @@ x86_16_ReturnToLong:
        mov     gs,ax
        mov     ss,ax
 
-       /* Get the return address off the stack */
-       pop     word ptr code64ret
+    /* Safe current stack pointer */
+    mov word ptr ds:[stack16], sp
 
-       /* Save 16-bit stack pointer */
-       mov     stack16, sp
-
-       mov eax, 0x00a0                 // Set PAE and PGE: 10100000b
+    /* Set PAE and PGE: 10100000b */
+       mov eax, HEX(00a0)
        mov cr4, eax
 
-       mov edx, offset pml4_startup // Point cr3 at PML4
+    /* Point cr3 at the PML4 */
+       mov edx, PML4_ADDRESS
        mov cr3, edx
 
-       mov ecx, HEX(0C0000080)         // Specify EFER MSR
 
-       rdmsr                                   // Enable long mode
+    /* Enable long mode */
+       mov ecx, MSR_EFER
+       rdmsr
        or eax, HEX(00000100)
        wrmsr
 
-       mov ebx, cr0                    // Activate long mode
-       or ebx, HEX(080000001)          // by enabling paging and protection simultaneously
-       mov cr0, ebx                    // skipping protected mode entirely
+    /* Activate long mode by enabling paging and protection simultaneously,
+       skipping protected mode entirely */
+       mov ebx, cr0
+       or ebx, HEX(80000001)
+       mov cr0, ebx
+
+    /* Clear prefetch queue & correct CS */
+    ljmp16 LMODE_CS, InLongMode
+InLongMode:
+       DB 66h, 0B8h, 18h, 00h // mov ax, LMODE_DS
+       DB 66h, 8Eh, 0D8h // mov ds, ax
+       DB 66h, 66h, 0C7h, 04h, 25h, 00h, 80h, 0Bh, 00h, 31h, 0Eh
+       //mov word ptr [HEX(b8000)], HEX(0e00) + '1'
+
+    .byte HEX(0ff), HEX(25) // opcode of indirect jump
+    .long 1 // relative address of LongModeEntryPoint
+    nop
+LongModeEntryPoint:
+    .long 0, 0
+
+    int HEX(16)
+    jmp SoftReboot
+
 
-       //jmp LMODE_CS:offset LongCat   //Load CS with 64 bit segment and flush the instruction cache
-    // Do a long jmp to the CallbackReturn address
+    /* 16-bit stack pointer */
+stack16:
+    .word STACK16ADDR
 
 
 #include "helpers.inc"
 
+.org (FREELDR_PE_BASE - FREELDR_BASE - 1)
+.byte 0
 .endcode16
 
 END
index 1e85f21..7322da6 100644 (file)
@@ -4,6 +4,11 @@
 #endif
 
 /* Memory layout */
+//#ifdef _M_AMD64
+#define PML4_ADDRESS        HEX(1000) /* One page PML4 page table */
+#define PDP_ADDRESS         HEX(2000) /* One page PDP page table */
+#define PD_ADDRESS          HEX(3000) /* One page PD page table */
+//#endif
 #define STACK16ADDR         HEX(6F00) /* The 16-bit stack top will be at 0000:6F00 */
 #define BSS_START           HEX(6F00)
 #define FREELDR_BASE        HEX(F800)
 #define REGS_GS 30
 #define REGS_EFLAGS 32
 
-
-// Flag Masks
-#define I386FLAG_CF            HEX(0001)  // Carry Flag
-#define I386FLAG_RESV1 HEX(0002)  // Reserved - Must be 1
-#define I386FLAG_PF            HEX(0004)  // Parity Flag
-#define I386FLAG_RESV2 HEX(0008)  // Reserved - Must be 0
-#define I386FLAG_AF            HEX(0010)  // Auxiliary Flag
-#define I386FLAG_RESV3 HEX(0020)  // Reserved - Must be 0
-#define I386FLAG_ZF            HEX(0040)  // Zero Flag
-#define I386FLAG_SF            HEX(0080)  // Sign Flag
-#define I386FLAG_TF            HEX(0100)  // Trap Flag (Single Step)
-#define I386FLAG_IF            HEX(0200)  // Interrupt Flag
-#define I386FLAG_DF            HEX(0400)  // Direction Flag
-#define I386FLAG_OF            HEX(0800)  // Overflow Flag
-
+/* Flag Masks */
 #define CR0_PE_SET     HEX(00000001)   /* OR this value with CR0 to enable pmode */
 #define CR0_PE_CLR     HEX(FFFFFFFE)   /* AND this value with CR0 to disable pmode */
 
 #define PMODE_DS       HEX(10) /* PMode data selector, base 0 limit 4g */
 #define RMODE_CS       HEX(18) /* RMode code selector, base 0 limit 64k */
 #define RMODE_DS       HEX(20) /* RMode data selector, base 0 limit 64k */
+//#else
+/* Long mode selectors */
+#define LMODE_CS HEX(10)
+#define LMODE_DS HEX(18)
 //#endif
 
 /* Makes "x" a global variable or label */