arch/x86/kernel/trampoline_64.S

   1 /*
   2  *
   3  *      Trampoline.S    Derived from Setup.S by Linus Torvalds
   4  *
   5  *      4 Jan 1997 Michael Chastain: changed to gnu as.
   6  *      15 Sept 2005 Eric Biederman: 64bit PIC support
   7  *
   8  *      Entry: CS:IP point to the start of our code, we are
   9  *      in real mode with no stack, but the rest of the
  10  *      trampoline page to make our stack and everything else
  11  *      is a mystery.
  12  *
  13  *      On entry to trampoline_data, the processor is in real mode
  14  *      with 16-bit addressing and 16-bit data.  CS has some value
  15  *      and IP is zero.  Thus, data addresses need to be absolute
  16  *      (no relocation) and are taken with regard to r_base.
  17  *
  18  *      With the addition of trampoline_level4_pgt this code can
  19  *      now enter a 64bit kernel that lives at arbitrary 64bit
  20  *      physical addresses.
  21  *
  22  *      If you work on this file, check the object module with objdump
  23  *      --full-contents --reloc to make sure there are no relocation
  24  *      entries.
  25  */
  26
  27 #include <linux/linkage.h>
  28 #include <asm/pgtable.h>
  29 #include <asm/page.h>
  30 #include <asm/msr.h>
  31 #include <asm/segment.h>
  32
  33 .section .rodata, "a", @progbits
  34
  35 .code16
  36
  37 ENTRY(trampoline_data)
  38 r_base = .
  39         cli                     # We should be safe anyway
  40         wbinvd
  41         mov     %cs, %ax        # Code and data in the same place
  42         mov     %ax, %ds
  43         mov     %ax, %es
  44         mov     %ax, %ss
  45
  46
  47         movl    $0xA5A5A5A5, trampoline_data - r_base
  48                                 # write marker for master knows we're running
  49
  50                                         # Setup stack
  51         movw    $(trampoline_stack_end - r_base), %sp
  52
  53         call    verify_cpu              # Verify the cpu supports long mode
  54         testl   %eax, %eax              # Check for return code
  55         jnz     no_longmode
  56
  57         mov     %cs, %ax
  58         movzx   %ax, %esi               # Find the 32bit trampoline location
  59         shll    $4, %esi
  60
  61                                         # Fixup the vectors
  62         addl    %esi, startup_32_vector - r_base
  63         addl    %esi, startup_64_vector - r_base
  64         addl    %esi, tgdt + 2 - r_base # Fixup the gdt pointer
  65
  66         /*
  67          * GDT tables in non default location kernel can be beyond 16MB and
  68          * lgdt will not be able to load the address as in real mode default
  69          * operand size is 16bit. Use lgdtl instead to force operand size
  70          * to 32 bit.
  71          */
  72
  73         lidtl   tidt - r_base   # load idt with 0, 0
  74         lgdtl   tgdt - r_base   # load gdt with whatever is appropriate
  75
  76         xor     %ax, %ax
  77         inc     %ax             # protected mode (PE) bit
  78         lmsw    %ax             # into protected mode
  79
  80         # flush prefetch and jump to startup_32
  81         ljmpl   *(startup_32_vector - r_base)
  82
  83         .code32
  84         .balign 4
  85 startup_32:
  86         movl    $__KERNEL_DS, %eax      # Initialize the %ds segment register
  87         movl    %eax, %ds
  88
  89         xorl    %eax, %eax
  90         btsl    $5, %eax                # Enable PAE mode
  91         movl    %eax, %cr4
  92
  93                                         # Setup trampoline 4 level pagetables
  94         leal    (trampoline_level4_pgt - r_base)(%esi), %eax
  95         movl    %eax, %cr3
  96
  97         movl    $MSR_EFER, %ecx
  98         movl    $(1 << _EFER_LME), %eax # Enable Long Mode
  99         xorl    %edx, %edx
 100         wrmsr
 101
 102         xorl    %eax, %eax
 103         btsl    $31, %eax               # Enable paging and in turn activate Long Mode
 104         btsl    $0, %eax                # Enable protected mode
 105         movl    %eax, %cr0
 106
 107         /*
 108          * At this point we're in long mode but in 32bit compatibility mode
 109          * with EFER.LME = 1, CS.L = 0, CS.D = 1 (and in turn
 110          * EFER.LMA = 1). Now we want to jump in 64bit mode, to do that we use
 111          * the new gdt/idt that has __KERNEL_CS with CS.L = 1.
 112          */
 113         ljmp    *(startup_64_vector - r_base)(%esi)
 114
 115         .code64
 116         .balign 4
 117 startup_64:
 118         # Now jump into the kernel using virtual addresses
 119         movq    $secondary_startup_64, %rax
 120         jmp     *%rax
 121
 122         .code16
 123 no_longmode:
 124         hlt
 125         jmp no_longmode
 126 #include "verify_cpu_64.S"
 127
 128         # Careful these need to be in the same 64K segment as the above;
 129 tidt:
 130         .word   0                       # idt limit = 0
 131         .word   0, 0                    # idt base = 0L
 132
 133         # Duplicate the global descriptor table
 134         # so the kernel can live anywhere
 135         .balign 4
 136 tgdt:
 137         .short  tgdt_end - tgdt         # gdt limit
 138         .long   tgdt - r_base
 139         .short 0
 140         .quad   0x00cf9b000000ffff      # __KERNEL32_CS
 141         .quad   0x00af9b000000ffff      # __KERNEL_CS
 142         .quad   0x00cf93000000ffff      # __KERNEL_DS
 143 tgdt_end:
 144
 145         .balign 4
 146 startup_32_vector:
 147         .long   startup_32 - r_base
 148         .word   __KERNEL32_CS, 0
 149
 150         .balign 4
 151 startup_64_vector:
 152         .long   startup_64 - r_base
 153         .word   __KERNEL_CS, 0
 154
 155 trampoline_stack:
 156         .org 0x1000
 157 trampoline_stack_end:
 158 ENTRY(trampoline_level4_pgt)
 159         .quad   level3_ident_pgt - __START_KERNEL_map + _KERNPG_TABLE
 160         .fill   510,8,0
 161         .quad   level3_kernel_pgt - __START_KERNEL_map + _KERNPG_TABLE
 162
 163 ENTRY(trampoline_end)