sched: make early bootup sched_clock() use safer
[wrt350n-kernel.git] / arch / x86 / kernel / head_32.S
blob25eb98540a41e067f7593753a51b8430fd8930df
1 /*
2  *  linux/arch/i386/kernel/head.S -- the 32-bit startup code.
3  *
4  *  Copyright (C) 1991, 1992  Linus Torvalds
5  *
6  *  Enhanced CPU detection and feature setting code by Mike Jagdis
7  *  and Martin Mares, November 1997.
8  */
10 .text
11 #include <linux/threads.h>
12 #include <linux/init.h>
13 #include <linux/linkage.h>
14 #include <asm/segment.h>
15 #include <asm/page.h>
16 #include <asm/pgtable.h>
17 #include <asm/desc.h>
18 #include <asm/cache.h>
19 #include <asm/thread_info.h>
20 #include <asm/asm-offsets.h>
21 #include <asm/setup.h>
22 #include <asm/processor-flags.h>
24 /* Physical address */
25 #define pa(X) ((X) - __PAGE_OFFSET)
28  * References to members of the new_cpu_data structure.
29  */
31 #define X86             new_cpu_data+CPUINFO_x86
32 #define X86_VENDOR      new_cpu_data+CPUINFO_x86_vendor
33 #define X86_MODEL       new_cpu_data+CPUINFO_x86_model
34 #define X86_MASK        new_cpu_data+CPUINFO_x86_mask
35 #define X86_HARD_MATH   new_cpu_data+CPUINFO_hard_math
36 #define X86_CPUID       new_cpu_data+CPUINFO_cpuid_level
37 #define X86_CAPABILITY  new_cpu_data+CPUINFO_x86_capability
38 #define X86_VENDOR_ID   new_cpu_data+CPUINFO_x86_vendor_id
41  * This is how much memory *in addition to the memory covered up to
42  * and including _end* we need mapped initially.
43  * We need:
44  *  - one bit for each possible page, but only in low memory, which means
45  *     2^32/4096/8 = 128K worst case (4G/4G split.)
46  *  - enough space to map all low memory, which means
47  *     (2^32/4096) / 1024 pages (worst case, non PAE)
48  *     (2^32/4096) / 512 + 4 pages (worst case for PAE)
49  *  - a few pages for allocator use before the kernel pagetable has
50  *     been set up
51  *
52  * Modulo rounding, each megabyte assigned here requires a kilobyte of
53  * memory, which is currently unreclaimed.
54  *
55  * This should be a multiple of a page.
56  */
57 LOW_PAGES = 1<<(32-PAGE_SHIFT_asm)
60  * To preserve the DMA pool in PAGEALLOC kernels, we'll allocate
61  * pagetables from above the 16MB DMA limit, so we'll have to set
62  * up pagetables 16MB more (worst-case):
63  */
64 #ifdef CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC
65 LOW_PAGES = LOW_PAGES + 0x1000000
66 #endif
68 #if PTRS_PER_PMD > 1
69 PAGE_TABLE_SIZE = (LOW_PAGES / PTRS_PER_PMD) + PTRS_PER_PGD
70 #else
71 PAGE_TABLE_SIZE = (LOW_PAGES / PTRS_PER_PGD)
72 #endif
73 BOOTBITMAP_SIZE = LOW_PAGES / 8
74 ALLOCATOR_SLOP = 4
76 INIT_MAP_BEYOND_END = BOOTBITMAP_SIZE + (PAGE_TABLE_SIZE + ALLOCATOR_SLOP)*PAGE_SIZE_asm
79  * 32-bit kernel entrypoint; only used by the boot CPU.  On entry,
80  * %esi points to the real-mode code as a 32-bit pointer.
81  * CS and DS must be 4 GB flat segments, but we don't depend on
82  * any particular GDT layout, because we load our own as soon as we
83  * can.
84  */
85 .section .text.head,"ax",@progbits
86 ENTRY(startup_32)
87         /* test KEEP_SEGMENTS flag to see if the bootloader is asking
88                 us to not reload segments */
89         testb $(1<<6), BP_loadflags(%esi)
90         jnz 2f
93  * Set segments to known values.
94  */
95         lgdt pa(boot_gdt_descr)
96         movl $(__BOOT_DS),%eax
97         movl %eax,%ds
98         movl %eax,%es
99         movl %eax,%fs
100         movl %eax,%gs
104  * Clear BSS first so that there are no surprises...
105  */
106         cld
107         xorl %eax,%eax
108         movl $pa(__bss_start),%edi
109         movl $pa(__bss_stop),%ecx
110         subl %edi,%ecx
111         shrl $2,%ecx
112         rep ; stosl
114  * Copy bootup parameters out of the way.
115  * Note: %esi still has the pointer to the real-mode data.
116  * With the kexec as boot loader, parameter segment might be loaded beyond
117  * kernel image and might not even be addressable by early boot page tables.
118  * (kexec on panic case). Hence copy out the parameters before initializing
119  * page tables.
120  */
121         movl $pa(boot_params),%edi
122         movl $(PARAM_SIZE/4),%ecx
123         cld
124         rep
125         movsl
126         movl pa(boot_params) + NEW_CL_POINTER,%esi
127         andl %esi,%esi
128         jz 1f                   # No comand line
129         movl $pa(boot_command_line),%edi
130         movl $(COMMAND_LINE_SIZE/4),%ecx
131         rep
132         movsl
135 #ifdef CONFIG_PARAVIRT
136         /* This is can only trip for a broken bootloader... */
137         cmpw $0x207, pa(boot_params + BP_version)
138         jb default_entry
140         /* Paravirt-compatible boot parameters.  Look to see what architecture
141                 we're booting under. */
142         movl pa(boot_params + BP_hardware_subarch), %eax
143         cmpl $num_subarch_entries, %eax
144         jae bad_subarch
146         movl pa(subarch_entries)(,%eax,4), %eax
147         subl $__PAGE_OFFSET, %eax
148         jmp *%eax
150 bad_subarch:
151 WEAK(lguest_entry)
152 WEAK(xen_entry)
153         /* Unknown implementation; there's really
154            nothing we can do at this point. */
155         ud2a
157         __INITDATA
159 subarch_entries:
160         .long default_entry             /* normal x86/PC */
161         .long lguest_entry              /* lguest hypervisor */
162         .long xen_entry                 /* Xen hypervisor */
163 num_subarch_entries = (. - subarch_entries) / 4
164 .previous
165 #endif /* CONFIG_PARAVIRT */
168  * Initialize page tables.  This creates a PDE and a set of page
169  * tables, which are located immediately beyond _end.  The variable
170  * init_pg_tables_end is set up to point to the first "safe" location.
171  * Mappings are created both at virtual address 0 (identity mapping)
172  * and PAGE_OFFSET for up to _end+sizeof(page tables)+INIT_MAP_BEYOND_END.
174  * Note that the stack is not yet set up!
175  */
176 #define PTE_ATTR        0x007           /* PRESENT+RW+USER */
177 #define PDE_ATTR        0x067           /* PRESENT+RW+USER+DIRTY+ACCESSED */
178 #define PGD_ATTR        0x001           /* PRESENT (no other attributes) */
180 default_entry:
181 #ifdef CONFIG_X86_PAE
183         /*
184          * In PAE mode swapper_pg_dir is statically defined to contain enough
185          * entries to cover the VMSPLIT option (that is the top 1, 2 or 3
186          * entries). The identity mapping is handled by pointing two PGD
187          * entries to the first kernel PMD.
188          *
189          * Note the upper half of each PMD or PTE are always zero at
190          * this stage.
191          */
193 #define KPMDS ((0x100000000-__PAGE_OFFSET) >> 30) /* Number of kernel PMDs */
195         xorl %ebx,%ebx                          /* %ebx is kept at zero */
197         movl $pa(pg0), %edi
198         movl $pa(swapper_pg_pmd), %edx
199         movl $PTE_ATTR, %eax
201         leal PDE_ATTR(%edi),%ecx                /* Create PMD entry */
202         movl %ecx,(%edx)                        /* Store PMD entry */
203                                                 /* Upper half already zero */
204         addl $8,%edx
205         movl $512,%ecx
207         stosl
208         xchgl %eax,%ebx
209         stosl
210         xchgl %eax,%ebx
211         addl $0x1000,%eax
212         loop 11b
214         /*
215          * End condition: we must map up to and including INIT_MAP_BEYOND_END
216          * bytes beyond the end of our own page tables.
217          */
218         leal (INIT_MAP_BEYOND_END+PTE_ATTR)(%edi),%ebp
219         cmpl %ebp,%eax
220         jb 10b
222         movl %edi,pa(init_pg_tables_end)
224         /* Do early initialization of the fixmap area */
225         movl $pa(swapper_pg_fixmap)+PDE_ATTR,%eax
226         movl %eax,pa(swapper_pg_pmd+0x1000*KPMDS-8)
227 #else   /* Not PAE */
229 page_pde_offset = (__PAGE_OFFSET >> 20);
231         movl $pa(pg0), %edi
232         movl $pa(swapper_pg_dir), %edx
233         movl $PTE_ATTR, %eax
235         leal PDE_ATTR(%edi),%ecx                /* Create PDE entry */
236         movl %ecx,(%edx)                        /* Store identity PDE entry */
237         movl %ecx,page_pde_offset(%edx)         /* Store kernel PDE entry */
238         addl $4,%edx
239         movl $1024, %ecx
241         stosl
242         addl $0x1000,%eax
243         loop 11b
244         /*
245          * End condition: we must map up to and including INIT_MAP_BEYOND_END
246          * bytes beyond the end of our own page tables; the +0x007 is
247          * the attribute bits
248          */
249         leal (INIT_MAP_BEYOND_END+PTE_ATTR)(%edi),%ebp
250         cmpl %ebp,%eax
251         jb 10b
252         movl %edi,pa(init_pg_tables_end)
254         /* Do early initialization of the fixmap area */
255         movl $pa(swapper_pg_fixmap)+PDE_ATTR,%eax
256         movl %eax,pa(swapper_pg_dir+0xffc)
257 #endif
258         jmp 3f
260  * Non-boot CPU entry point; entered from trampoline.S
261  * We can't lgdt here, because lgdt itself uses a data segment, but
262  * we know the trampoline has already loaded the boot_gdt for us.
264  * If cpu hotplug is not supported then this code can go in init section
265  * which will be freed later
266  */
268 #ifndef CONFIG_HOTPLUG_CPU
269 .section .init.text,"ax",@progbits
270 #endif
272 #ifdef CONFIG_SMP
273 ENTRY(startup_32_smp)
274         cld
275         movl $(__BOOT_DS),%eax
276         movl %eax,%ds
277         movl %eax,%es
278         movl %eax,%fs
279         movl %eax,%gs
280 #endif /* CONFIG_SMP */
284  *      New page tables may be in 4Mbyte page mode and may
285  *      be using the global pages. 
287  *      NOTE! If we are on a 486 we may have no cr4 at all!
288  *      So we do not try to touch it unless we really have
289  *      some bits in it to set.  This won't work if the BSP
290  *      implements cr4 but this AP does not -- very unlikely
291  *      but be warned!  The same applies to the pse feature
292  *      if not equally supported. --macro
294  *      NOTE! We have to correct for the fact that we're
295  *      not yet offset PAGE_OFFSET..
296  */
297 #define cr4_bits pa(mmu_cr4_features)
298         movl cr4_bits,%edx
299         andl %edx,%edx
300         jz 6f
301         movl %cr4,%eax          # Turn on paging options (PSE,PAE,..)
302         orl %edx,%eax
303         movl %eax,%cr4
305         btl $5, %eax            # check if PAE is enabled
306         jnc 6f
308         /* Check if extended functions are implemented */
309         movl $0x80000000, %eax
310         cpuid
311         cmpl $0x80000000, %eax
312         jbe 6f
313         mov $0x80000001, %eax
314         cpuid
315         /* Execute Disable bit supported? */
316         btl $20, %edx
317         jnc 6f
319         /* Setup EFER (Extended Feature Enable Register) */
320         movl $0xc0000080, %ecx
321         rdmsr
323         btsl $11, %eax
324         /* Make changes effective */
325         wrmsr
330  * Enable paging
331  */
332         movl $pa(swapper_pg_dir),%eax
333         movl %eax,%cr3          /* set the page table pointer.. */
334         movl %cr0,%eax
335         orl  $X86_CR0_PG,%eax
336         movl %eax,%cr0          /* ..and set paging (PG) bit */
337         ljmp $__BOOT_CS,$1f     /* Clear prefetch and normalize %eip */
339         /* Set up the stack pointer */
340         lss stack_start,%esp
343  * Initialize eflags.  Some BIOS's leave bits like NT set.  This would
344  * confuse the debugger if this code is traced.
345  * XXX - best to initialize before switching to protected mode.
346  */
347         pushl $0
348         popfl
350 #ifdef CONFIG_SMP
351         cmpb $0, ready
352         jz  1f                          /* Initial CPU cleans BSS */
353         jmp checkCPUtype
355 #endif /* CONFIG_SMP */
358  * start system 32-bit setup. We need to re-do some of the things done
359  * in 16-bit mode for the "real" operations.
360  */
361         call setup_idt
363 checkCPUtype:
365         movl $-1,X86_CPUID              #  -1 for no CPUID initially
367 /* check if it is 486 or 386. */
369  * XXX - this does a lot of unnecessary setup.  Alignment checks don't
370  * apply at our cpl of 0 and the stack ought to be aligned already, and
371  * we don't need to preserve eflags.
372  */
374         movb $3,X86             # at least 386
375         pushfl                  # push EFLAGS
376         popl %eax               # get EFLAGS
377         movl %eax,%ecx          # save original EFLAGS
378         xorl $0x240000,%eax     # flip AC and ID bits in EFLAGS
379         pushl %eax              # copy to EFLAGS
380         popfl                   # set EFLAGS
381         pushfl                  # get new EFLAGS
382         popl %eax               # put it in eax
383         xorl %ecx,%eax          # change in flags
384         pushl %ecx              # restore original EFLAGS
385         popfl
386         testl $0x40000,%eax     # check if AC bit changed
387         je is386
389         movb $4,X86             # at least 486
390         testl $0x200000,%eax    # check if ID bit changed
391         je is486
393         /* get vendor info */
394         xorl %eax,%eax                  # call CPUID with 0 -> return vendor ID
395         cpuid
396         movl %eax,X86_CPUID             # save CPUID level
397         movl %ebx,X86_VENDOR_ID         # lo 4 chars
398         movl %edx,X86_VENDOR_ID+4       # next 4 chars
399         movl %ecx,X86_VENDOR_ID+8       # last 4 chars
401         orl %eax,%eax                   # do we have processor info as well?
402         je is486
404         movl $1,%eax            # Use the CPUID instruction to get CPU type
405         cpuid
406         movb %al,%cl            # save reg for future use
407         andb $0x0f,%ah          # mask processor family
408         movb %ah,X86
409         andb $0xf0,%al          # mask model
410         shrb $4,%al
411         movb %al,X86_MODEL
412         andb $0x0f,%cl          # mask mask revision
413         movb %cl,X86_MASK
414         movl %edx,X86_CAPABILITY
416 is486:  movl $0x50022,%ecx      # set AM, WP, NE and MP
417         jmp 2f
419 is386:  movl $2,%ecx            # set MP
420 2:      movl %cr0,%eax
421         andl $0x80000011,%eax   # Save PG,PE,ET
422         orl %ecx,%eax
423         movl %eax,%cr0
425         call check_x87
426         lgdt early_gdt_descr
427         lidt idt_descr
428         ljmp $(__KERNEL_CS),$1f
429 1:      movl $(__KERNEL_DS),%eax        # reload all the segment registers
430         movl %eax,%ss                   # after changing gdt.
431         movl %eax,%fs                   # gets reset once there's real percpu
433         movl $(__USER_DS),%eax          # DS/ES contains default USER segment
434         movl %eax,%ds
435         movl %eax,%es
437         xorl %eax,%eax                  # Clear GS and LDT
438         movl %eax,%gs
439         lldt %ax
441         cld                     # gcc2 wants the direction flag cleared at all times
442         pushl $0                # fake return address for unwinder
443 #ifdef CONFIG_SMP
444         movb ready, %cl
445         movb $1, ready
446         cmpb $0,%cl             # the first CPU calls start_kernel
447         je   1f
448         movl $(__KERNEL_PERCPU), %eax
449         movl %eax,%fs           # set this cpu's percpu
450         jmp initialize_secondary # all other CPUs call initialize_secondary
452 #endif /* CONFIG_SMP */
453         jmp start_kernel
456  * We depend on ET to be correct. This checks for 287/387.
457  */
458 check_x87:
459         movb $0,X86_HARD_MATH
460         clts
461         fninit
462         fstsw %ax
463         cmpb $0,%al
464         je 1f
465         movl %cr0,%eax          /* no coprocessor: have to set bits */
466         xorl $4,%eax            /* set EM */
467         movl %eax,%cr0
468         ret
469         ALIGN
470 1:      movb $1,X86_HARD_MATH
471         .byte 0xDB,0xE4         /* fsetpm for 287, ignored by 387 */
472         ret
475  *  setup_idt
477  *  sets up a idt with 256 entries pointing to
478  *  ignore_int, interrupt gates. It doesn't actually load
479  *  idt - that can be done only after paging has been enabled
480  *  and the kernel moved to PAGE_OFFSET. Interrupts
481  *  are enabled elsewhere, when we can be relatively
482  *  sure everything is ok.
484  *  Warning: %esi is live across this function.
485  */
486 setup_idt:
487         lea ignore_int,%edx
488         movl $(__KERNEL_CS << 16),%eax
489         movw %dx,%ax            /* selector = 0x0010 = cs */
490         movw $0x8E00,%dx        /* interrupt gate - dpl=0, present */
492         lea idt_table,%edi
493         mov $256,%ecx
494 rp_sidt:
495         movl %eax,(%edi)
496         movl %edx,4(%edi)
497         addl $8,%edi
498         dec %ecx
499         jne rp_sidt
501 .macro  set_early_handler handler,trapno
502         lea \handler,%edx
503         movl $(__KERNEL_CS << 16),%eax
504         movw %dx,%ax
505         movw $0x8E00,%dx        /* interrupt gate - dpl=0, present */
506         lea idt_table,%edi
507         movl %eax,8*\trapno(%edi)
508         movl %edx,8*\trapno+4(%edi)
509 .endm
511         set_early_handler handler=early_divide_err,trapno=0
512         set_early_handler handler=early_illegal_opcode,trapno=6
513         set_early_handler handler=early_protection_fault,trapno=13
514         set_early_handler handler=early_page_fault,trapno=14
516         ret
518 early_divide_err:
519         xor %edx,%edx
520         pushl $0        /* fake errcode */
521         jmp early_fault
523 early_illegal_opcode:
524         movl $6,%edx
525         pushl $0        /* fake errcode */
526         jmp early_fault
528 early_protection_fault:
529         movl $13,%edx
530         jmp early_fault
532 early_page_fault:
533         movl $14,%edx
534         jmp early_fault
536 early_fault:
537         cld
538 #ifdef CONFIG_PRINTK
539         pusha
540         movl $(__KERNEL_DS),%eax
541         movl %eax,%ds
542         movl %eax,%es
543         cmpl $2,early_recursion_flag
544         je hlt_loop
545         incl early_recursion_flag
546         movl %cr2,%eax
547         pushl %eax
548         pushl %edx              /* trapno */
549         pushl $fault_msg
550 #ifdef CONFIG_EARLY_PRINTK
551         call early_printk
552 #else
553         call printk
554 #endif
555 #endif
556         call dump_stack
557 hlt_loop:
558         hlt
559         jmp hlt_loop
561 /* This is the default interrupt "handler" :-) */
562         ALIGN
563 ignore_int:
564         cld
565 #ifdef CONFIG_PRINTK
566         pushl %eax
567         pushl %ecx
568         pushl %edx
569         pushl %es
570         pushl %ds
571         movl $(__KERNEL_DS),%eax
572         movl %eax,%ds
573         movl %eax,%es
574         cmpl $2,early_recursion_flag
575         je hlt_loop
576         incl early_recursion_flag
577         pushl 16(%esp)
578         pushl 24(%esp)
579         pushl 32(%esp)
580         pushl 40(%esp)
581         pushl $int_msg
582 #ifdef CONFIG_EARLY_PRINTK
583         call early_printk
584 #else
585         call printk
586 #endif
587         addl $(5*4),%esp
588         popl %ds
589         popl %es
590         popl %edx
591         popl %ecx
592         popl %eax
593 #endif
594         iret
596 .section .text
598  * Real beginning of normal "text" segment
599  */
600 ENTRY(stext)
601 ENTRY(_stext)
604  * BSS section
605  */
606 .section ".bss.page_aligned","wa"
607         .align PAGE_SIZE_asm
608 #ifdef CONFIG_X86_PAE
609 ENTRY(swapper_pg_pmd)
610         .fill 1024*KPMDS,4,0
611 #else
612 ENTRY(swapper_pg_dir)
613         .fill 1024,4,0
614 #endif
615 swapper_pg_fixmap:
616         .fill 1024,4,0
617 ENTRY(empty_zero_page)
618         .fill 4096,1,0
620  * This starts the data section.
621  */
622 #ifdef CONFIG_X86_PAE
623 .section ".data.page_aligned","wa"
624         /* Page-aligned for the benefit of paravirt? */
625         .align PAGE_SIZE_asm
626 ENTRY(swapper_pg_dir)
627         .long   pa(swapper_pg_pmd+PGD_ATTR),0           /* low identity map */
628 # if KPMDS == 3
629         .long   pa(swapper_pg_pmd+PGD_ATTR),0
630         .long   pa(swapper_pg_pmd+PGD_ATTR+0x1000),0
631         .long   pa(swapper_pg_pmd+PGD_ATTR+0x2000),0
632 # elif KPMDS == 2
633         .long   0,0
634         .long   pa(swapper_pg_pmd+PGD_ATTR),0
635         .long   pa(swapper_pg_pmd+PGD_ATTR+0x1000),0
636 # elif KPMDS == 1
637         .long   0,0
638         .long   0,0
639         .long   pa(swapper_pg_pmd+PGD_ATTR),0
640 # else
641 #  error "Kernel PMDs should be 1, 2 or 3"
642 # endif
643         .align PAGE_SIZE_asm            /* needs to be page-sized too */
644 #endif
646 .data
647 ENTRY(stack_start)
648         .long init_thread_union+THREAD_SIZE
649         .long __BOOT_DS
651 ready:  .byte 0
653 early_recursion_flag:
654         .long 0
656 int_msg:
657         .asciz "Unknown interrupt or fault at EIP %p %p %p\n"
659 fault_msg:
660         .ascii                                                          \
661 /* fault info: */       "BUG: Int %d: CR2 %p\n"                         \
662 /* pusha regs: */       "     EDI %p  ESI %p  EBP %p  ESP %p\n"         \
663                         "     EBX %p  EDX %p  ECX %p  EAX %p\n"         \
664 /* fault frame: */      "     err %p  EIP %p   CS %p  flg %p\n"         \
665                                                                         \
666                         "Stack: %p %p %p %p %p %p %p %p\n"              \
667                         "       %p %p %p %p %p %p %p %p\n"              \
668                         "       %p %p %p %p %p %p %p %p\n"
670 #include "../../x86/xen/xen-head.S"
673  * The IDT and GDT 'descriptors' are a strange 48-bit object
674  * only used by the lidt and lgdt instructions. They are not
675  * like usual segment descriptors - they consist of a 16-bit
676  * segment size, and 32-bit linear address value:
677  */
679 .globl boot_gdt_descr
680 .globl idt_descr
682         ALIGN
683 # early boot GDT descriptor (must use 1:1 address mapping)
684         .word 0                         # 32 bit align gdt_desc.address
685 boot_gdt_descr:
686         .word __BOOT_DS+7
687         .long boot_gdt - __PAGE_OFFSET
689         .word 0                         # 32-bit align idt_desc.address
690 idt_descr:
691         .word IDT_ENTRIES*8-1           # idt contains 256 entries
692         .long idt_table
694 # boot GDT descriptor (later on used by CPU#0):
695         .word 0                         # 32 bit align gdt_desc.address
696 ENTRY(early_gdt_descr)
697         .word GDT_ENTRIES*8-1
698         .long per_cpu__gdt_page         /* Overwritten for secondary CPUs */
701  * The boot_gdt must mirror the equivalent in setup.S and is
702  * used only for booting.
703  */
704         .align L1_CACHE_BYTES
705 ENTRY(boot_gdt)
706         .fill GDT_ENTRY_BOOT_CS,8,0
707         .quad 0x00cf9a000000ffff        /* kernel 4GB code at 0x00000000 */
708         .quad 0x00cf92000000ffff        /* kernel 4GB data at 0x00000000 */