sys/i386/i386/mpboot.S

   1 /*-
   2  * Copyright (c) 1995 Jack F. Vogel
   3  * All rights reserved.
   4  *
   5  * Redistribution and use in source and binary forms, with or without
   6  * modification, are permitted provided that the following conditions
   7  * are met:
   8  * 1. Redistributions of source code must retain the above copyright
   9  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer.
  10  * 2. Redistributions in binary form must reproduce the above copyright
  11  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer in the
  12  *    documentation and/or other materials provided with the distribution.
  13  *
  14  * THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE AUTHOR AND CONTRIBUTORS ``AS IS'' AND
  15  * ANY EXPRESS OR IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, THE
  16  * IMPLIED WARRANTIES OF MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE
  17  * ARE DISCLAIMED.  IN NO EVENT SHALL THE REGENTS OR CONTRIBUTORS BE LIABLE
  18  * FOR ANY DIRECT, INDIRECT, INCIDENTAL, SPECIAL, EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL
  19  * DAMAGES (INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS
  20  * OR SERVICES; LOSS OF USE, DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION)
  21  * HOWEVER CAUSED AND ON ANY THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT, STRICT
  22  * LIABILITY, OR TORT (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY
  23  * OUT OF THE USE OF THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF
  24  * SUCH DAMAGE.
  25  *
  26  * mpboot.s:    FreeBSD machine support for the Intel MP Spec
  27  *              multiprocessor systems.
  28  *
  29  * $FreeBSD$
  30  */
  31
  32 #include "opt_pmap.h"
  33
  34 #include <machine/asmacros.h>           /* miscellaneous asm macros */
  35 #include <x86/apicreg.h>
  36 #include <machine/specialreg.h>
  37
  38 #include "assym.inc"
  39
  40 /*
  41  * this code MUST be enabled here and in mp_machdep.c
  42  * it follows the very early stages of AP boot by placing values in CMOS ram.
  43  * it NORMALLY will never be needed and thus the primitive method for enabling.
  44  *
  45 #define CHECK_POINTS
  46  */
  47
  48 #if defined(CHECK_POINTS)
  49
  50 #define CMOS_REG        (0x70)
  51 #define CMOS_DATA       (0x71)
  52
  53 #define CHECKPOINT(A,D)         \
  54         movb    $(A),%al ;      \
  55         outb    %al,$CMOS_REG ; \
  56         movb    $(D),%al ;      \
  57         outb    %al,$CMOS_DATA
  58
  59 #else
  60
  61 #define CHECKPOINT(A,D)
  62
  63 #endif /* CHECK_POINTS */
  64
  65
  66 /*
  67  * the APs enter here from their trampoline code (bootMP, below)
  68  */
  69         .p2align 4
  70
  71 ENTRY(MPentry)
  72         CHECKPOINT(0x36, 3)
  73         /*
  74          * Enable features on this processor.  We don't support SMP on
  75          * CPUs older than a Pentium, so we know that we can use the cpuid
  76          * instruction.
  77          */
  78         movl    $1,%eax
  79         cpuid                                   /* Retrieve features */
  80         movl    %cr4,%eax
  81         testl   $CPUID_PSE,%edx
  82         jz 1f
  83         orl     $CR4_PSE,%eax                   /* Enable PSE  */
  84 1:      testl   $CPUID_PGE,%edx
  85         jz 2f
  86         orl     $CR4_PGE,%eax                   /* Enable PGE  */
  87 2:      testl   $CPUID_VME,%edx
  88         jz 3f
  89         orl     $CR4_VME,%eax                   /* Enable VME  */
  90 3:      movl    %eax,%cr4
  91
  92         /* Now enable paging mode */
  93         cmpl    $0, pae_mode
  94         je      4f
  95         movl    IdlePDPT, %eax
  96         movl    %eax, %cr3
  97         movl    %cr4, %eax
  98         orl     $CR4_PAE, %eax
  99         movl    %eax, %cr4
 100         movl    $0x80000000, %eax
 101         cpuid
 102         movl    $0x80000001, %ebx
 103         cmpl    %ebx, %eax
 104         jb      5f
 105         movl    %ebx, %eax
 106         cpuid
 107         testl   $AMDID_NX, %edx
 108         je      5f
 109         movl    $MSR_EFER, %ecx
 110         rdmsr
 111         orl     $EFER_NXE,%eax
 112         wrmsr
 113         jmp     5f
 114 4:      movl    IdlePTD_nopae, %eax
 115         movl    %eax,%cr3
 116 5:      movl    %cr0,%eax
 117         orl     $CR0_PE|CR0_PG,%eax             /* enable paging */
 118         movl    %eax,%cr0                       /* let the games begin! */
 119         movl    bootSTK,%esp                    /* boot stack end loc. */
 120
 121         pushl   $mp_begin                       /* jump to high mem */
 122         ret
 123
 124         /*
 125          * Wait for the booting CPU to signal startup
 126          */
 127 mp_begin:       /* now running relocated at KERNBASE */
 128         CHECKPOINT(0x37, 4)
 129         call    init_secondary                  /* load i386 tables */
 130
 131 /*
 132  * This is the embedded trampoline or bootstrap that is
 133  * copied into 'real-mode' low memory, it is where the
 134  * secondary processor "wakes up". When it is executed
 135  * the processor will eventually jump into the routine
 136  * MPentry, which resides in normal kernel text above
 137  * 1Meg.                -jackv
 138  */
 139
 140         .data
 141         ALIGN_DATA                              /* just to be sure */
 142
 143 BOOTMP1:
 144
 145 ENTRY(bootMP)
 146         .code16
 147         cli
 148         CHECKPOINT(0x34, 1)
 149         /* First guarantee a 'clean slate' */
 150         xorl    %eax, %eax
 151         movl    %eax, %ebx
 152         movl    %eax, %ecx
 153         movl    %eax, %edx
 154         movl    %eax, %esi
 155         movl    %eax, %edi
 156
 157         /* set up data segments */
 158         mov     %cs, %ax
 159         mov     %ax, %ds
 160         mov     %ax, %es
 161         mov     %ax, %fs
 162         mov     %ax, %gs
 163         mov     %ax, %ss
 164         mov     $(boot_stk-bootMP), %esp
 165
 166         /* Now load the global descriptor table */
 167         lgdt    MP_GDTptr-bootMP
 168
 169         /* Enable protected mode */
 170         movl    %cr0, %eax
 171         orl     $CR0_PE, %eax
 172         movl    %eax, %cr0
 173
 174         /*
 175          * make intrasegment jump to flush the processor pipeline and
 176          * reload CS register
 177          */
 178         pushl   $0x18
 179         pushl   $(protmode-bootMP)
 180         lretl
 181
 182        .code32
 183 protmode:
 184         CHECKPOINT(0x35, 2)
 185
 186         /*
 187          * we are NOW running for the first time with %eip
 188          * having the full physical address, BUT we still
 189          * are using a segment descriptor with the origin
 190          * not matching the booting kernel.
 191          *
 192          * SO NOW... for the BIG Jump into kernel's segment
 193          * and physical text above 1 Meg.
 194          */
 195         mov     $0x10, %ebx
 196         movw    %bx, %ds
 197         movw    %bx, %es
 198         movw    %bx, %fs
 199         movw    %bx, %gs
 200         movw    %bx, %ss
 201
 202         .globl  bigJump
 203 bigJump:
 204         /* this will be modified by mpInstallTramp() */
 205         ljmp    $0x08, $0                       /* far jmp to MPentry() */
 206
 207 dead:   hlt /* We should never get here */
 208         jmp     dead
 209
 210 /*
 211  * MP boot strap Global Descriptor Table
 212  */
 213         .p2align 4
 214         .globl  MP_GDT
 215         .globl  bootCodeSeg
 216         .globl  bootDataSeg
 217 MP_GDT:
 218
 219 nulldesc:               /* offset = 0x0 */
 220
 221         .word   0x0
 222         .word   0x0
 223         .byte   0x0
 224         .byte   0x0
 225         .byte   0x0
 226         .byte   0x0
 227
 228 kernelcode:             /* offset = 0x08 */
 229
 230         .word   0xffff  /* segment limit 0..15 */
 231         .word   0x0000  /* segment base 0..15 */
 232         .byte   0x0     /* segment base 16..23; set for 0K */
 233         .byte   0x9f    /* flags; Type  */
 234         .byte   0xcf    /* flags; Limit */
 235         .byte   0x0     /* segment base 24..32 */
 236
 237 kerneldata:             /* offset = 0x10 */
 238
 239         .word   0xffff  /* segment limit 0..15 */
 240         .word   0x0000  /* segment base 0..15 */
 241         .byte   0x0     /* segment base 16..23; set for 0k */
 242         .byte   0x93    /* flags; Type  */
 243         .byte   0xcf    /* flags; Limit */
 244         .byte   0x0     /* segment base 24..32 */
 245
 246 bootcode:               /* offset = 0x18 */
 247
 248         .word   0xffff  /* segment limit 0..15 */
 249 bootCodeSeg:            /* this will be modified by mpInstallTramp() */
 250         .word   0x0000  /* segment base 0..15 */
 251         .byte   0x00    /* segment base 16...23; set for 0x000xx000 */
 252         .byte   0x9e    /* flags; Type  */
 253         .byte   0xcf    /* flags; Limit */
 254         .byte   0x0     /*segment base 24..32 */
 255
 256 bootdata:               /* offset = 0x20 */
 257
 258         .word   0xffff
 259 bootDataSeg:            /* this will be modified by mpInstallTramp() */
 260         .word   0x0000  /* segment base 0..15 */
 261         .byte   0x00    /* segment base 16...23; set for 0x000xx000 */
 262         .byte   0x92
 263         .byte   0xcf
 264         .byte   0x0
 265
 266 /*
 267  * GDT pointer for the lgdt call
 268  */
 269         .globl  mp_gdtbase
 270
 271 MP_GDTptr:
 272 mp_gdtlimit:
 273         .word   0x0028
 274 mp_gdtbase:             /* this will be modified by mpInstallTramp() */
 275         .long   0
 276
 277         .space  0x100   /* space for boot_stk - 1st temporary stack */
 278 boot_stk:
 279
 280 BOOTMP2:
 281         .globl  bootMP_size
 282 bootMP_size:
 283         .long   BOOTMP2 - BOOTMP1