com32.inc

   1 ;; -----------------------------------------------------------------------
   2 ;;
   3 ;;   Copyright 1994-2006 H. Peter Anvin - All Rights Reserved
   4 ;;
   5 ;;   This program is free software; you can redistribute it and/or modify
   6 ;;   it under the terms of the GNU General Public License as published by
   7 ;;   the Free Software Foundation, Inc., 53 Temple Place Ste 330,
   8 ;;   Boston MA 02111-1307, USA; either version 2 of the License, or
   9 ;;   (at your option) any later version; incorporated herein by reference.
  10 ;;
  11 ;; -----------------------------------------------------------------------
  12
  13 ;;
  14 ;; com32.inc
  15 ;;
  16 ;; Common code for running a COM32 image
  17 ;;
  18
  19 ;
  20 ; Load a COM32 image.  A COM32 image is the 32-bit analogue to a DOS
  21 ; .com file.  A COM32 image is loaded at address 0x101000, with %esp
  22 ; set to the high end of usable memory.
  23 ;
  24 ; A COM32 image should begin with the magic bytes:
  25 ; B8 FF 4C CD 21, which is "mov eax,0x21cd4cff" in 32-bit mode and
  26 ; "mov ax,0x4cff; int 0x21" in 16-bit mode.  This will abort the
  27 ; program with an error if run in 16-bit mode.
  28 ;
  29 pm_idt:         equ 0x100000
  30 pm_entry:       equ 0x101000
  31
  32                 bits 16
  33                 section .data
  34                 align 2, db 0
  35 com32_pmidt:
  36                 dw 8*256                ; Limit
  37                 dd pm_idt               ; Address
  38
  39 com32_rmidt:
  40                 dw 0ffffh               ; Limit
  41                 dd 0                    ; Address
  42
  43                 section .text
  44 is_com32_image:
  45                 push si                 ; Save file handle
  46                 push dx                 ; File length held in DX:AX
  47                 push ax
  48
  49                 call make_plain_cmdline
  50                 ; Copy the command line into the low cmdline buffer
  51                 mov ax,real_mode_seg
  52                 mov fs,ax
  53                 mov si,cmd_line_here
  54                 mov di,command_line
  55                 mov cx,[CmdLinePtr]
  56                 inc cx                  ; Include final null
  57                 sub cx,si
  58                 fs rep movsb
  59
  60                 call highmemsize        ; We need the high memory size...
  61                 call comboot_setup_api  ; Set up the COMBOOT-style API
  62
  63                 mov edi,pm_entry        ; Load address
  64                 pop eax                 ; File length
  65                 pop si                  ; File handle
  66                 xor dx,dx               ; No padding
  67                 mov bx,abort_check      ; Don't print dots, but allow abort
  68                 call load_high
  69
  70 com32_start:
  71                 mov ebx,com32_call_start        ; Where to go in PM
  72
  73 com32_enter_pm:
  74                 cli
  75                 mov ax,cs
  76                 mov ds,ax
  77                 mov [RealModeSSSP],sp
  78                 mov [RealModeSSSP+2],ss
  79                 cld
  80                 call a20_test
  81                 jnz .a20ok
  82                 call enable_a20
  83
  84 .a20ok:
  85                 lgdt [bcopy_gdt]        ; We can use the same GDT just fine
  86                 lidt [com32_pmidt]      ; Set up the IDT
  87                 mov eax,cr0
  88                 or al,1
  89                 mov cr0,eax             ; Enter protected mode
  90                 jmp 20h:.in_pm
  91
  92                 bits 32
  93 .in_pm:
  94                 xor eax,eax             ; Available for future use...
  95                 mov fs,eax
  96                 mov gs,eax
  97
  98                 mov al,28h              ; Set up data segments
  99                 mov es,eax
 100                 mov ds,eax
 101                 mov ss,eax
 102
 103                 mov esp,[PMESP]         ; Load protmode %esp if available
 104                 jmp ebx                 ; Go to where we need to go
 105
 106 ;
 107 ; This is invoked right before the actually starting the COM32
 108 ; progam, in 32-bit mode...
 109 ;
 110 com32_call_start:
 111                 ;
 112                 ; Point the stack to the end of high memory
 113                 ;
 114                 mov esp,[word HighMemSize]
 115
 116                 ;
 117                 ; Set up the protmode IDT and the interrupt jump buffers
 118                 ; We set these up in the system area at 0x100000,
 119                 ; but we could also put them beyond the stack.
 120                 ;
 121                 mov edi,pm_idt
 122
 123                 ; Form an interrupt gate descriptor
 124                 mov eax,0x00200000+((pm_idt+8*256)&0x0000ffff)
 125                 mov ebx,0x0000ee00+((pm_idt+8*256)&0xffff0000)
 126                 xor ecx,ecx
 127                 inc ch                          ; ecx <- 256
 128
 129                 push ecx
 130 .make_idt:
 131                 stosd
 132                 add eax,8
 133                 xchg eax,ebx
 134                 stosd
 135                 xchg eax,ebx
 136                 loop .make_idt
 137
 138                 pop ecx
 139
 140                 ; Each entry in the interrupt jump buffer contains
 141                 ; the following instructions:
 142                 ;
 143                 ; 00000000 60                pushad
 144                 ; 00000001 B0xx              mov al,<interrupt#>
 145                 ; 00000003 E9xxxxxxxx        jmp com32_handle_interrupt
 146
 147                 mov eax,0e900b060h
 148                 mov ebx,com32_handle_interrupt-(pm_idt+8*256+8)
 149
 150 .make_ijb:
 151                 stosd
 152                 sub [edi-2],cl                  ; Interrupt #
 153                 xchg eax,ebx
 154                 stosd
 155                 sub eax,8
 156                 xchg eax,ebx
 157                 loop .make_ijb
 158
 159                 ; Now everything is set up for interrupts...
 160
 161                 push dword com32_farcall        ; Farcall entry point
 162                 push dword (1 << 16)            ; 64K bounce buffer
 163                 push dword (comboot_seg << 4)   ; Bounce buffer address
 164                 push dword com32_intcall        ; Intcall entry point
 165                 push dword command_line         ; Command line pointer
 166                 push dword 5                    ; Argument count
 167                 sti                             ; Interrupts OK now
 168                 call pm_entry                   ; Run the program...
 169                 ; ... on return, fall through to com32_exit ...
 170
 171 com32_exit:
 172                 mov bx,com32_done       ; Return to command loop
 173
 174 com32_enter_rm:
 175                 cli
 176                 cld
 177                 mov [PMESP],esp         ; Save exit %esp
 178                 xor esp,esp             ; Make sure the high bits are zero
 179                 jmp 08h:.in_pm16        ; Return to 16-bit mode first
 180
 181                 bits 16
 182 .in_pm16:
 183                 mov ax,18h              ; Real-mode-like segment
 184                 mov es,ax
 185                 mov ds,ax
 186                 mov ss,ax
 187                 mov fs,ax
 188                 mov gs,ax
 189
 190                 lidt [com32_rmidt]      ; Real-mode IDT (rm needs no GDT)
 191                 mov eax,cr0
 192                 and al,~1
 193                 mov cr0,eax
 194                 jmp 0:.in_rm
 195
 196 .in_rm:                                 ; Back in real mode
 197                 mov ax,cs               ; Set up sane segments
 198                 mov ds,ax
 199                 mov es,ax
 200                 mov fs,ax
 201                 mov gs,ax
 202                 lss sp,[RealModeSSSP]   ; Restore stack
 203                 jmp bx                  ; Go to whereever we need to go...
 204
 205 com32_done:
 206                 call disable_a20
 207                 sti
 208                 jmp enter_command
 209
 210 ;
 211 ; 16-bit support code
 212 ;
 213                 bits 16
 214
 215 ;
 216 ; 16-bit interrupt-handling code
 217 ;
 218 com32_int_rm:
 219                 pushf                           ; Flags on stack
 220                 push cs                         ; Return segment
 221                 push word .cont                 ; Return address
 222                 push dword edx                  ; Segment:offset of IVT entry
 223                 retf                            ; Invoke IVT routine
 224 .cont:          ; ... on resume ...
 225                 mov ebx,com32_int_resume
 226                 jmp com32_enter_pm              ; Go back to PM
 227
 228 ;
 229 ; 16-bit system call handling code
 230 ;
 231 com32_sys_rm:
 232                 pop gs
 233                 pop fs
 234                 pop es
 235                 pop ds
 236                 popad
 237                 popfd
 238                 mov [cs:Com32SysSP],sp
 239                 retf                            ; Invoke routine
 240 .return:
 241                 ; We clean up SP here because we don't know if the
 242                 ; routine returned with RET, RETF or IRET
 243                 mov sp,[cs:Com32SysSP]
 244                 pushfd
 245                 pushad
 246                 push ds
 247                 push es
 248                 push fs
 249                 push gs
 250                 mov ebx,com32_sys_resume
 251                 jmp com32_enter_pm
 252
 253 ;
 254 ; 32-bit support code
 255 ;
 256                 bits 32
 257
 258 ;
 259 ; This is invoked on getting an interrupt in protected mode.  At
 260 ; this point, we need to context-switch to real mode and invoke
 261 ; the interrupt routine.
 262 ;
 263 ; When this gets invoked, the registers are saved on the stack and
 264 ; AL contains the register number.
 265 ;
 266 com32_handle_interrupt:
 267                 movzx eax,al
 268                 xor ebx,ebx             ; Actually makes the code smaller
 269                 mov edx,[ebx+eax*4]     ; Get the segment:offset of the routine
 270                 mov bx,com32_int_rm
 271                 jmp com32_enter_rm      ; Go to real mode
 272
 273 com32_int_resume:
 274                 popad
 275                 iret
 276
 277 ;
 278 ; Intcall/farcall invocation.  We manifest a structure on the real-mode stack,
 279 ; containing the com32sys_t structure from <com32.h> as well as
 280 ; the following entries (from low to high address):
 281 ; - Target offset
 282 ; - Target segment
 283 ; - Return offset
 284 ; - Return segment (== real mode cs == 0)
 285 ; - Return flags
 286 ;
 287 com32_farcall:
 288                 pushfd                          ; Save IF among other things...
 289                 pushad                          ; We only need to save some, but...
 290
 291                 mov eax,[esp+10*4]              ; CS:IP
 292                 jmp com32_syscall
 293
 294
 295 com32_intcall:
 296                 pushfd                          ; Save IF among other things...
 297                 pushad                          ; We only need to save some, but...
 298
 299                 movzx eax,byte [esp+10*4]       ; INT number
 300                 mov eax,[eax*4]                 ; Get CS:IP from low memory
 301
 302 com32_syscall:
 303                 cld
 304
 305                 movzx edi,word [word RealModeSSSP]
 306                 movzx ebx,word [word RealModeSSSP+2]
 307                 sub edi,54              ; Allocate 54 bytes
 308                 mov [word RealModeSSSP],di
 309                 shl ebx,4
 310                 add edi,ebx             ; Create linear address
 311
 312                 mov esi,[esp+11*4]      ; Source regs
 313                 xor ecx,ecx
 314                 mov cl,11               ; 44 bytes to copy
 315                 rep movsd
 316
 317                 ; EAX is already set up to be CS:IP
 318                 stosd                   ; Save in stack frame
 319                 mov eax,com32_sys_rm.return     ; Return seg:offs
 320                 stosd                   ; Save in stack frame
 321                 mov eax,[edi-12]        ; Return flags
 322                 and eax,0x200cd7        ; Mask (potentially) unsafe flags
 323                 mov [edi-12],eax        ; Primary flags entry
 324                 stosw                   ; Return flags
 325
 326                 mov bx,com32_sys_rm
 327                 jmp com32_enter_rm      ; Go to real mode
 328
 329                 ; On return, the 44-byte return structure is on the
 330                 ; real-mode stack, plus the 10 additional bytes used
 331                 ; by the target address (see above.)
 332 com32_sys_resume:
 333                 movzx esi,word [word RealModeSSSP]
 334                 movzx eax,word [word RealModeSSSP+2]
 335                 mov edi,[esp+12*4]      ; Dest regs
 336                 shl eax,4
 337                 add esi,eax             ; Create linear address
 338                 and edi,edi             ; NULL pointer?
 339                 jnz .do_copy
 340 .no_copy:       mov edi,esi             ; Do a dummy copy-to-self
 341 .do_copy:       xor ecx,ecx
 342                 mov cl,11               ; 44 bytes
 343                 rep movsd               ; Copy register block
 344
 345                 add dword [word RealModeSSSP],54        ; Remove from stack
 346
 347                 popad
 348                 popfd
 349                 ret                     ; Return to 32-bit program
 350
 351                 bits 16
 352
 353                 section .bss
 354                 alignb 4
 355 RealModeSSSP    resd 1                  ; Real-mode SS:SP
 356 PMESP           resd 1                  ; Protected-mode ESP
 357 Com32SysSP      resw 1                  ; SP saved during COM32 syscall
 358
 359                 section .text