sys/arch/i386/stand/bootxx/pbr.S

   1 /*      $NetBSD: pbr.S,v 1.20 2011/08/17 00:07:38 jakllsch Exp $        */
   2
   3 /*-
   4  * Copyright (c) 2003,2004 The NetBSD Foundation, Inc.
   5  * All rights reserved.
   6  *
   7  * This code is derived from software contributed to The NetBSD Foundation
   8  * by David Laight.
   9  *
  10  * Redistribution and use in source and binary forms, with or without
  11  * modification, are permitted provided that the following conditions
  12  * are met:
  13  * 1. Redistributions of source code must retain the above copyright
  14  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer.
  15  * 2. Redistributions in binary form must reproduce the above copyright
  16  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer in the
  17  *    documentation and/or other materials provided with the distribution.
  18  *
  19  * THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE NETBSD FOUNDATION, INC. AND CONTRIBUTORS
  20  * ``AS IS'' AND ANY EXPRESS OR IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT LIMITED
  21  * TO, THE IMPLIED WARRANTIES OF MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR A PARTICULAR
  22  * PURPOSE ARE DISCLAIMED.  IN NO EVENT SHALL THE FOUNDATION OR CONTRIBUTORS
  23  * BE LIABLE FOR ANY DIRECT, INDIRECT, INCIDENTAL, SPECIAL, EXEMPLARY, OR
  24  * CONSEQUENTIAL DAMAGES (INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, PROCUREMENT OF
  25  * SUBSTITUTE GOODS OR SERVICES; LOSS OF USE, DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS
  26  * INTERRUPTION) HOWEVER CAUSED AND ON ANY THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN
  27  * CONTRACT, STRICT LIABILITY, OR TORT (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE)
  28  * ARISING IN ANY WAY OUT OF THE USE OF THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE
  29  * POSSIBILITY OF SUCH DAMAGE.
  30  */
  31
  32 /*
  33  * i386 partition boot code
  34  *
  35  * This code resides in sector zero of the netbsd partition, or sector
  36  * zero of an unpartitioned disk (eg a floppy).
  37  * Sector 1 is assumed to contain the netbsd disklabel.
  38  * Sectors 2 until the end of the track contain the next phase of bootstrap.
  39  * Which know how to read the interactive 'boot' program from filestore.
  40  * The job of this code is to read in the phase 1 bootstrap.
  41  *
  42  * Makefile supplies:
  43  * PRIMARY_LOAD_ADDRESS:        Address we load code to (0x1000).
  44  * BOOTXX_SECTORS:              Number of sectors we load (15).
  45  * X86_BOOT_MAGIC_1:            A random magic number.
  46  *
  47  * Although this code is executing at 0x7c00, it is linked to address 0x1000.
  48  * All data references MUST be fixed up using R().
  49  */
  50
  51 #include <machine/asm.h>
  52 #include <sys/bootblock.h>
  53
  54 #define OURADDR         0x7c00          /* our address */
  55 #define BOOTADDR        PRIMARY_LOAD_ADDRESS
  56
  57 #define R(a) (a - BOOTADDR + OURADDR)
  58
  59 #define lba_info R(_lba_info)
  60 #define lba_sector R(_lba_sector)
  61 #define errtxt R(_errtxt)
  62 #define errcod R(_errcod)
  63 #define newline R(_newline)
  64
  65 #define TABENTRYSIZE    (MBR_BS_PARTNAMESIZE + 1)
  66 #define NAMETABSIZE     (4 * TABENTRYSIZE)
  67
  68 #ifdef BOOT_FROM_FAT
  69 #define MBR_AFTERBPB    90              /* BPB size in FAT32 partition BR */
  70 #else
  71 #define MBR_AFTERBPB    62              /* BPB size in floppy master BR */
  72 #endif
  73
  74 #ifdef TERSE_ERROR
  75 /*
  76  * Error codes. Done this way to save space.
  77  */
  78 #define ERR_READ        '2'             /* Read error */
  79 #define ERR_NO_BOOTXX   'B'             /* No bootxx_xfs in 3rd sector */
  80 #define ERR_PTN         'P'             /* partition not defined */
  81 #define ERR_NO_LBA      'L'             /* sector above chs limit */
  82
  83 #define set_err(err)    movb    $err, %al
  84
  85 #else
  86 #define set_err(err)    mov     $R(err), %ax
  87 #endif
  88
  89 /*
  90  * This code is loaded to addresss 0:7c00 by either the system BIOS
  91  * (for a floppy) or the mbr boot code.  Since the boot program will
  92  * be loaded to address 1000:0, we don't need to relocate ourselves
  93  * and can load the subsequent blocks (that load boot) to an address
  94  * of our choosing. 0:1000 is a not unreasonable choice.
  95  *
  96  * On entry the BIOS drive number is in %dl and %esi may contain the
  97  * sector we were loaded from (if we were loaded by NetBSD mbr code).
  98  * In any case we have to re-read sector zero of the disk and hunt
  99  * through the BIOS partition table for the NetBSD partition.
 100  *
 101  * Or, we may have been loaded by a GPT hybrid MBR, handoff state is
 102  * specified in T13 EDD-4 annex A.
 103  */
 104
 105         .text
 106         .code16
 107 ENTRY(start)
 108         /*
 109          * The PC BIOS architecture defines a Boot Parameter Block (BPB) here.
 110          * The actual format varies between different MS-DOS versions, but
 111          * apparently some system BIOS insist on patching this area
 112          * (especially on LS120 drives - which I thought had an MBR...).
 113          * The initial jmp and nop are part of the standard and may be
 114          * tested for by the system BIOS.
 115          */
 116         jmp     start0
 117         nop
 118         .ascii  "NetBSD60"              /* oemname (8 bytes) */
 119
 120         . = start + MBR_BPB_OFFSET      /* move to start of BPB */
 121                                         /* (ensures oemname doesn't overflow) */
 122
 123         . = start + MBR_AFTERBPB        /* skip BPB */
 124 start0:
 125         xor     %cx, %cx                /* don't trust values of ds, es or ss */
 126         mov     %cx, %ss
 127         mov     %cx, %sp
 128         mov     %cx, %es
 129 #ifndef BOOT_FROM_FAT
 130         cmpl    $0x54504721, %eax       /* did a GPT hybrid MBR start us? */
 131         je      boot_gpt
 132 #endif
 133         mov     %cx, %ds
 134         xor     %ax, %ax
 135
 136         /* A 'reset disk system' request is traditional here... */
 137         push    %dx                     /* some BIOS zap %dl here :-( */
 138         int     $0x13                   /* ah == 0 from code above */
 139         pop     %dx
 140
 141         /* Read from start of disk */
 142         incw    %cx                     /* track zero sector 1 */
 143         movb    %ch, %dh                /* dh = head = 0 */
 144         call    chs_read
 145
 146 /* See if this is our code, if so we have already loaded the next stage */
 147
 148         xorl    %ebp, %ebp              /* pass sector 0 to next stage */
 149         movl    (%bx), %eax             /* MBR code shouldn't even have ... */
 150         cmpl    R(start), %eax          /* ... a jmp at the start. */
 151         je      pbr_read_ok1
 152
 153 /* Now scan the MBR partition table for a netbsd partition */
 154
 155         xorl    %ebx, %ebx              /* for base extended ptn chain */
 156 scan_ptn_tbl:
 157         xorl    %ecx, %ecx              /* for next extended ptn */
 158         movw    $BOOTADDR + MBR_PART_OFFSET, %di
 159 1:      movb    4(%di), %al             /* mbrp_type */
 160         movl    8(%di), %ebp            /* mbrp_start == LBA sector */
 161         addl    lba_sector, %ebp        /* add base of extended partition */
 162 #ifdef BOOT_FROM_FAT
 163         cmpb    $MBR_PTYPE_FAT12, %al
 164         je      5f
 165         cmpb    $MBR_PTYPE_FAT16S, %al
 166         je      5f
 167         cmpb    $MBR_PTYPE_FAT16B, %al
 168         je      5f
 169         cmpb    $MBR_PTYPE_FAT32, %al
 170         je      5f
 171         cmpb    $MBR_PTYPE_FAT32L, %al
 172         je      5f
 173         cmpb    $MBR_PTYPE_FAT16L, %al
 174         je      5f
 175 #elif BOOT_FROM_MINIXFS3
 176         cmpb    $MBR_PTYPE_MINIX_14B, %al
 177         je      5f
 178 #else
 179         cmpb    $MBR_PTYPE_NETBSD, %al
 180 #endif
 181         jne     10f
 182 5:      testl   %esi, %esi              /* looking for a specific sector? */
 183         je      boot
 184         cmpl    %ebp, %esi              /* ptn we wanted? */
 185         je      boot
 186         /* check for extended partition */
 187 10:     cmpb    $MBR_PTYPE_EXT, %al
 188         je      15f
 189         cmpb    $MBR_PTYPE_EXT_LBA, %al
 190         je      15f
 191         cmpb    $MBR_PTYPE_EXT_LNX, %al
 192         jne     20f
 193 15:     movl    8(%di), %ecx            /* sector of next ext. ptn */
 194 20:     add     $0x10, %di
 195         cmp     $BOOTADDR + MBR_MAGIC_OFFSET, %di
 196         jne     1b
 197
 198         /* not in base partitions, check extended ones */
 199         jecxz   no_netbsd_ptn
 200         testl   %ebx, %ebx
 201         jne     30f
 202         xchgl   %ebx, %ecx              /* save base of ext ptn chain */
 203 30:     addl    %ebx, %ecx              /* address this ptn */
 204         movl    %ecx, lba_sector        /* sector to read */
 205         call    read_lba
 206         jmp     scan_ptn_tbl
 207
 208 no_netbsd_ptn:
 209         /* Specific sector not found: try again looking for first NetBSD ptn */
 210         testl   %esi, %esi
 211         set_err(ERR_PTN)
 212         jz      error
 213         xorl    %esi, %esi
 214         movl    %esi, lba_sector
 215         jmp     start
 216
 217 /*
 218  * Sector below CHS limit
 219  * Do a cylinder-head-sector read instead
 220  * I believe the BIOS should do reads that cross track boundaries.
 221  * (but the read should start at the beginning of a track...)
 222  */
 223 read_chs:
 224         movb    1(%di), %dh                     /* head */
 225         movw    2(%di), %cx                     /* ch=cyl, cl=sect */
 226         call    chs_read
 227 pbr_read_ok1:
 228         jmp     pbr_read_ok
 229
 230 /*
 231  * Active partition pointed to by di.
 232  *
 233  * We can either do a CHS (Cylinder Head Sector) or an LBA (Logical
 234  * Block Address) read.  Always doing the LBA one
 235  * would be nice - unfortunately not all systems support it.
 236  * Also some may contain a separate (eg SCSI) BIOS that doesn't
 237  * support it even when the main BIOS does.
 238  *
 239  * The safest thing seems to be to find out whether the sector we
 240  * want is inside the CHS sector count.  If it is we use CHS, if
 241  * outside we use LBA.
 242  *
 243  * Actually we check that the CHS values reference the LBA sector,
 244  * if not we assume that the LBA sector is above the limit, or that
 245  * the geometry used (by fdisk) isn't correct.
 246  */
 247 boot:
 248         movl    %ebp, lba_sector        /* to control block */
 249         testl   %ebx, %ebx              /* was it an extended ptn? */
 250         jnz     boot_lba                /* yes - boot with LBA reads */
 251
 252 /* get CHS values from BIOS */
 253         push    %dx                             /* save drive number */
 254         movb    $8, %ah
 255         int     $0x13                           /* chs info */
 256
 257 /*
 258  * Validate geometry, if the CHS sector number doesn't match the LBA one
 259  * we'll do an LBA read.
 260  * calc: (cylinder * number_of_heads + head) * number_of_sectors + sector
 261  * and compare against LBA sector number.
 262  * Take a slight 'flier' and assume we can just check 16bits (very likely
 263  * to be true because the number of sectors per track is 63).
 264  */
 265         movw    2(%di), %ax                     /* cylinder + sector */
 266         push    %ax                             /* save for sector */
 267         shr     $6, %al
 268         xchgb   %al, %ah                        /* 10 bit cylinder number */
 269         shr     $8, %dx                         /* last head */
 270         inc     %dx                             /* number of heads */
 271         mul     %dx
 272         mov     1(%di), %dl                     /* head we want */
 273         add     %dx, %ax
 274         and     $0x3f, %cx                      /* number of sectors */
 275         mul     %cx
 276         pop     %dx                             /* recover sector we want */
 277         and     $0x3f, %dx
 278         add     %dx, %ax
 279         dec     %ax
 280         pop     %dx                             /* recover drive nmber */
 281
 282         cmp     %bp, %ax
 283         je      read_chs
 284
 285 check_lba:
 286 #ifdef NO_LBA_CHECK
 287         jmp     boot_lba
 288 #else
 289 /*
 290  * Determine whether we have int13-extensions, by calling
 291  * int 13, function 41. Check for the magic number returned,
 292  * and the disk packet capability.
 293  *
 294  * This is actually relatively pointless:
 295  * 1) we only use LBA reads if CHS ones would fail
 296  * 2) the MBR code managed to read the same sectors
 297  * 3) the BIOS will (ok should) reject the LBA read as a bad BIOS call
 298  */
 299         movw    $0x55aa, %bx
 300         movb    $0x41, %ah
 301         int     $0x13
 302         jc      1f                              /* no int13 extensions */
 303         cmpw    $0xaa55, %bx
 304         jnz     1f
 305         testb   $1, %cl
 306         jnz     boot_lba
 307 1:      set_err(ERR_NO_LBA)
 308 #endif  /* NO_LBA_CHECK */
 309
 310 /*
 311  * Something went wrong,
 312  * Output error code,
 313  */
 314
 315 error:
 316 #ifdef TERSE_ERROR
 317         movb    %al, errcod
 318         movw    $errtxt, %si
 319         call    message
 320 #else
 321         push    %ax
 322         movw    $errtxt, %si
 323         call    message
 324         pop     %si
 325         call    message
 326         movw    $newline, %si
 327         call    message
 328 #endif
 329 1:      sti
 330         hlt
 331         jmp     1b
 332
 333 boot_lba:
 334         call    read_lba
 335
 336 /*
 337  * Check magic number for valid stage 2 bootcode
 338  * then jump into it.
 339  */
 340 pbr_read_ok:
 341         cmpl    $X86_BOOT_MAGIC_1, bootxx_magic
 342         set_err(ERR_NO_BOOTXX)
 343         jnz     error
 344
 345         movl    %ebp, %esi                      /* %esi ptn base, %dl disk id */
 346         movl    lba_sector + 4, %edi            /* %edi ptn base high */
 347         jmp     $0, $bootxx                     /* our %cs may not be zero */
 348
 349 /* Read disk using int13-extension parameter block */
 350 read_lba:
 351         pusha
 352         movw    $lba_info, %si                  /* ds:si is ctl block */
 353         movb    $0x42, %ah
 354 do_read:
 355         int     $0x13
 356         popa
 357
 358         set_err(ERR_READ)
 359         jc      error
 360         ret
 361
 362 /* Read using CHS */
 363
 364 chs_read:
 365         movw    $BOOTADDR, %bx                  /* es:bx is buffer */
 366         pusha
 367         movw    $0x200 + BOOTXX_SECTORS, %ax    /* command 2, xx sectors */
 368         jmp     do_read
 369
 370 #ifndef BOOT_FROM_FAT
 371 boot_gpt:
 372         movl    (20+32+0)(%si), %ebp
 373         movl    (20+32+4)(%si), %edi
 374         movw    %cx, %ds
 375         movl    %ebp, lba_sector + 0
 376         movl    %edi, lba_sector + 4
 377         movl    %ebp, %esi
 378         jmp     boot_lba
 379 #endif
 380
 381 _errtxt: .ascii "Error "                        /* runs into newline... */
 382 _errcod: .byte  0                               /* ... if errcod set */
 383 _newline:
 384         .asciz  "\r\n"
 385
 386 #ifndef TERSE_ERROR
 387 ERR_READ:       .asciz  "read"
 388 ERR_NO_BOOTXX:  .asciz  "no magic"
 389 ERR_PTN:        .asciz  "no slice"
 390 #ifndef NO_LBA_CHECK
 391 ERR_NO_LBA:     .asciz  "need LBA"
 392 #endif
 393 #endif
 394
 395 /*
 396  * I hate #including source files, but pbr_magic below has to be at
 397  * the correct absolute address.
 398  * Clearly this could be done with a linker script.
 399  */
 400
 401 #include <message.S>
 402 #if 0
 403 #include <dump_eax.S>
 404 #endif
 405
 406 /* Control block for int-13 LBA read. */
 407 _lba_info:
 408         .word   0x10                            /* control block length */
 409         .word   BOOTXX_SECTORS                  /* sector count */
 410         .word   BOOTADDR                        /* offset in segment */
 411         .word   0                               /* segment */
 412 _lba_sector:
 413         .quad   0                               /* sector # goes here... */
 414
 415 /* Drive Serial Number */
 416         . = _C_LABEL(start) + MBR_DSN_OFFSET
 417         .long   0
 418
 419 /* mbr_bootsel_magic (not used here) */
 420         . = _C_LABEL(start) + MBR_BS_MAGIC_OFFSET
 421         .word   0
 422
 423 /*
 424  * Provide empty MBR partition table.
 425  * If this is installed as an MBR, the user can use fdisk(8) to create
 426  * the correct partition table ...
 427  */
 428         . = _C_LABEL(start) + MBR_PART_OFFSET
 429 _pbr_part0:
 430         .byte   0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0
 431         .long   0, 0
 432 _pbr_part1:
 433         .byte   0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0
 434         .long   0, 0
 435 _pbr_part2:
 436         .byte   0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0
 437         .long   0, 0
 438 _pbr_part3:
 439         .byte   0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0
 440         .long   0, 0
 441
 442 /*
 443  * The magic comes last
 444  */
 445         . = _C_LABEL(start) + MBR_MAGIC_OFFSET
 446 pbr_magic:
 447         .word   MBR_MAGIC