sys/boot/i386/boot0/boot0ext.S

   1 /*
   2  * Copyright (c) 1998 Robert Nordier
   3  * All rights reserved.
   4  *
   5  * Redistribution and use in source and binary forms are freely
   6  * permitted provided that the above copyright notice and this
   7  * paragraph and the following disclaimer are duplicated in all
   8  * such forms.
   9  *
  10  * This software is provided "AS IS" and without any express or
  11  * implied warranties, including, without limitation, the implied
  12  * warranties of merchantability and fitness for a particular
  13  * purpose.
  14  *
  15  * $FreeBSD$
  16  */
  17
  18 /* A 1024-byte boot manager. */
  19
  20                 .set NHRDRV,0x475               # Number of hard drives
  21                 .set ORIGIN,0x600               # Execution address
  22                 .set SECTOR_SIZE,0x200          # Length of a sector
  23                 .set NUM_SECTORS,2              # Total length in sectors
  24
  25                 .set FAKE,ORIGIN+(SECTOR_SIZE*NUM_SECTORS) # Partition entry
  26                 .set LOAD,0x7c00                # Load address
  27
  28                 .set PRT_OFF,0x1be              # Partition table
  29
  30                 .set TBL0SZ,table0_end-table0   # Table 0 size
  31                 .set TBL1SZ,table1_end-table1   # Table 1 size
  32
  33                 .set MAGIC,0xaa55               # Magic: bootable
  34
  35                 .set KEY_ENTER,0x1c             # Enter key scan code
  36                 .set KEY_F1,0x3b                # F1 key scan code
  37                 .set KEY_1,0x02                 # #1 key scan code
  38
  39 /*
  40  * Flag bits
  41  */
  42                 .set FL_PACKET,0x80             # Packet mode
  43                 .set FL_NOUPDATE,0x40           # Don't save selection
  44                 .set FL_SETDRV,0x20             # Override drive number
  45 /*
  46  * Addresses in the sector of embedded data values.
  47  * Accessed with negative offsets from the end of the relocated sectors (%bp).
  48  */
  49                 .set _PRT_END,(FAKE-(ORIGIN+SECTOR_SIZE*(NUM_SECTORS-1)))
  50                 .set _NXTDRV,-(_PRT_END+0x48)   # Next drive
  51                 .set _OPT,-(_PRT_END+0x47)      # Default option
  52                 .set _SETDRV,-(_PRT_END+0x46)   # Drive to force
  53                 .set _FLAGS,-(_PRT_END+0x45)    # Flags
  54                 .set _TICKS,-(_PRT_END+0x44)    # Timeout ticks
  55                 .set _FAKE,0x0                  # Fake partition entry
  56                 .set _MNUOPT,0xc                # Menu options
  57
  58                 .globl start                    # Entry point
  59                 .code16                         # This runs in real mode
  60
  61 /*
  62  * Initialise segments and registers to known values.
  63  * segments start at 0.
  64  * The stack is immediately below the address we were loaded to.
  65  *
  66  * Note that this section of code is used as the first signature check in
  67  * boot0cfg(8).
  68  */
  69 start:          cld                             # String ops inc
  70                 xorw %ax,%ax                    # Zero
  71                 movw %ax,%es                    # Address
  72                 movw %ax,%ds                    #  data
  73                 movw %ax,%ss                    # Set up
  74                 movw $LOAD,%sp                  #  stack
  75 /*
  76  * End signature code
  77  */
  78
  79 /*
  80  * Set address for variable space beyond code, and clear it.
  81  * Notice that this is also used to point to the values embedded in the block,
  82  * by using negative offsets.
  83  */
  84                 movw $fake,%bp                  # Address variables
  85                 movw %bp,%di                    # %di used in stosw
  86                 movw $0x8,%cx                   # Words to clear
  87                 rep                             # Zero
  88                 stosw                           #  them
  89                 incb -0xe(%di)                  # Sector number 1
  90 /*
  91  * Check what flags were loaded with us; specifically, use a predefined Drive.
  92  * If what the bios gives us is bad, use the '0' in the block instead, as well.
  93  */
  94                 testb $FL_SETDRV,LOAD+flags-start # Set number drive?
  95                 jnz boot.1                      # Yes
  96                 testb %dl,%dl                   # Drive number valid?
  97                 js boot.2                       # Possibly (0x80 set)
  98 boot.1:         movb LOAD+setdrv-start,%dl      # Drive number to use
  99 boot.2:
 100 /*
 101  * Reload all of boot0 (including the extra sectors) into memory at the
 102  * relocation address.
 103  */
 104                 push %dx                        # Save drive number
 105                 movw $start,%bx                 # Origin we were linked for
 106                 movw %bp,%si                    # Fake PTE
 107                 movw $0x200+NUM_SECTORS,%ax     # Read in all
 108                 callw intx13                    #  of boot0
 109                 pop %dx                         # Restore
 110 /*
 111  * Relocate to the new copy of the code.
 112  */
 113                 jmp main+ORIGIN-LOAD            # To relocated code
 114 /*
 115  * Whatever we decided to use, now store it into the fake
 116  * partition entry that lives in the data space above us.
 117  */
 118 main:           movb %dl,_FAKE(%bp)             # Save drive number
 119                 callw putn                      # To new line
 120                 pushw %dx                       # Save drive number
 121 /*
 122  * Start out with a pointer to the 4th byte of the first table entry
 123  * so that after 4 iterations it's beyond the end of the sector.
 124  * and beyond a 256 byte boundary and has overflowed 8 bits (see next comment).
 125  * (remember that the table starts 2 bytes earlier than you would expect
 126  * as the bootable flag is after it in the block)
 127  */
 128                 movw $(partbl+0x4),%bx          # Partition table (+4)
 129                 xorw %dx,%dx                    # Item number
 130 /*
 131  * Loop around on the partition table, printing values until we
 132  * pass a 256 byte boundary. The end of loop test is at main.5.
 133  */
 134 main.3:         movb %ch,-0x4(%bx)              # Zero active flag (ch == 0)
 135                 btw %dx,_FLAGS(%bp)             # Entry enabled?
 136                 jnc main.5                      # No
 137 /*
 138  * If any of the entries in the table are
 139  * the same as the 'type' in the slice table entry,
 140  * then this is an empty or non bootable partition. Skip it.
 141  */
 142                 movb (%bx),%al                  # Load type
 143                 movw $tables,%di                # Lookup tables
 144                 movb $TBL0SZ,%cl                # Number of entries
 145                 repne                           # Exclude
 146                 scasb                           #  partition?
 147                 je main.5                       # Yes
 148 /*
 149  * Now scan the table of known types
 150  */
 151                 movb $TBL1SZ,%cl                # Number of entries
 152                 repne                           # Known
 153                 scasb                           #  type?
 154                 jne main.4                      # No
 155 /*
 156  * If it matches get the matching element in the
 157  * next array.  If it doesn't, we are already
 158  * pointing at its first element which points to a "?".
 159  */
 160                 addw $TBL1SZ,%di                # Adjust
 161 main.4:         movb (%di),%cl                  # Partition
 162                 addw %cx,%di                    #  description
 163                 callw putx                      # Display it
 164 main.5:         incw %dx                        # Next item
 165                 addb $0x10,%bl                  # Next entry
 166                 jnc main.3                      # Till done
 167 /*
 168  * Passed a 256 byte boundary..
 169  * table is finished.
 170  * Add one to the drive number and check it is valid,
 171  */
 172                 popw %ax                        # Drive number
 173                 subb $0x80-0x1,%al              # Does next
 174                 cmpb NHRDRV,%al                 #  drive exist? (from BIOS?)
 175                 jb main.6                       # Yes
 176 /*
 177  * If not then if there is only one drive,
 178  * Don't display drive as an option.
 179  */
 180                 decw %ax                        # Already drive 0?
 181                 jz main.7                       # Yes
 182 /*
 183  * If it was illegal or we cycled through them,
 184  * then go back to drive 0.
 185  */
 186                 xorb %al,%al                    # Drive 0
 187 /*
 188  * Whatever drive we selected, make it an ascii digit and save it back
 189  * to the "next drive" location in the loaded block in case we
 190  * want to save it for next time.
 191  * This also is part of the printed drive string so add 0x80 to indicate
 192  * end of string.
 193  */
 194 main.6:         addb $'0'|0x80,%al              # Save next
 195                 movb %al,_NXTDRV(%bp)           #  drive number
 196                 movw $drive,%di                 # Display
 197                 callw putx                      #  item
 198 /*
 199  * Now that we've printed the drive (if we needed to), display a prompt.
 200  * Get ready for the input by noting the time.
 201  */
 202 main.7:         movw $prompt,%si                # Display
 203                 callw putstr                    #  prompt
 204                 movb _OPT(%bp),%dl              # Display
 205                 decw %si                        #  default
 206                 callw putkey                    #  key
 207                 xorb %ah,%ah                    # BIOS: Get
 208                 int $0x1a                       #  system time
 209                 movw %dx,%di                    # Ticks when
 210                 addw _TICKS(%bp),%di            #  timeout
 211 /*
 212  * Busy loop, looking for keystrokes but
 213  * keeping one eye on the time.
 214  */
 215 main.8:         movb $0x1,%ah                   # BIOS: Check
 216                 int $0x16                       #  for keypress
 217                 jnz main.11                     # Have one
 218                 xorb %ah,%ah                    # BIOS: Get
 219                 int $0x1a                       #  system time
 220                 cmpw %di,%dx                    # Timeout?
 221                 jb main.8                       # No
 222 /*
 223  * If timed out or defaulting, come here.
 224  */
 225 main.9:         movb _OPT(%bp),%al              # Load default
 226                 jmp main.12                     # Join common code
 227 /*
 228  * User's last try was bad, beep in displeasure.
 229  * Since nothing was printed, just continue on as if the user
 230  * hadn't done anything. This gives the effect of the user getting a beep
 231  * for all bad keystrokes but no action until either the timeout
 232  * occurs or the user hits a good key.
 233  */
 234 main.10:        movb $0x7,%al                   # Signal
 235                 callw putchr                    #  error
 236 /*
 237  * Get the keystroke.
 238  */
 239 main.11:        xorb %ah,%ah                    # BIOS: Get
 240                 int $0x16                       #  keypress
 241                 movb %ah,%al                    # Scan code
 242 /*
 243  * If it's CR act as if timed out.
 244  */
 245                 cmpb $KEY_ENTER,%al             # Enter pressed?
 246                 je main.9                       # Yes
 247 /*
 248  * Otherwise check if legal
 249  * If not ask again.
 250  */
 251                 subb $KEY_F1,%al                # Less F1 scan code
 252                 cmpb $0x4,%al                   # F1..F5?
 253                 jna main.12                     # Yes
 254                 subb $(KEY_1 - KEY_F1),%al      # Less #1 scan code
 255                 cmpb $0x4,%al                   # #1..#5?
 256                 ja main.10                      # No
 257 /*
 258  * We have a selection.
 259  * but if it's a bad selection go back to complain.
 260  * The bits in MNUOPT were set when the options were printed.
 261  * Anything not printed is not an option.
 262  */
 263 main.12:        cbtw                            # Option
 264                 btw %ax,_MNUOPT(%bp)            #  enabled?
 265                 jnc main.10                     # No
 266 /*
 267  * Save the info in the original tables
 268  * for rewriting to the disk.
 269  */
 270                 movb %al,_OPT(%bp)              # Save option
 271                 movw $fake,%si                  # Partition for write
 272                 movb (%si),%dl                  # Drive number
 273                 movw %si,%bx                    # Partition for read
 274                 cmpb $0x4,%al                   # F5/#5 pressed?
 275                 pushf                           # Save
 276                 je main.13                      # Yes
 277                 shlb $0x4,%al                   # Point to
 278                 addw $partbl,%ax                #  selected
 279                 xchgw %bx,%ax                   #  partition
 280                 movb $0x80,(%bx)                # Flag active
 281 /*
 282  * If not asked to do a write-back (flags 0x40) don't do one.
 283  */
 284 main.13:        pushw %bx                       # Save
 285                 testb $FL_NOUPDATE,_FLAGS(%bp)  # Skip update?
 286                 jnz main.14                     # Yes
 287                 movw $start,%bx                 # Data to write
 288                 movw $0x301,%ax                 # Write 1 sector
 289                 callw intx13                    #  to disk
 290 main.14:        popw %si                        # Restore
 291                 popf                            # Restore
 292 /*
 293  * If going to next drive, replace drive with selected one.
 294  * Remember to un-ascii it. Hey 0x80 is already set, cool!
 295  */
 296                 jne main.15                     # If not F5/#5
 297                 movb _NXTDRV(%bp),%dl           # Next drive
 298                 subb $'0',%dl                   #  number
 299 /*
 300  * load  selected bootsector to the LOAD location in RAM.
 301  * If it fails to read or isn't marked bootable, treat it
 302  * as a bad selection.
 303  */
 304 main.15:        movw $LOAD,%bx                  # Address for read
 305                 movw $0x201,%ax                 # Read 1 sector
 306                 callw intx13                    #  from disk
 307                 jc main.10                      # If error
 308                 cmpw $MAGIC,0x1fe(%bx)          # Bootable?
 309                 jne main.10                     # No
 310                 callw putn                      # Leave some space
 311                 jmp *%bx                        # Invoke bootstrap
 312
 313 /*
 314  * Display routines
 315  */
 316
 317 putkey:         movb $'F',%al                   # Display
 318                 callw putchr                    #  'F'
 319                 movb $'1',%al                   # Prepare
 320                 addb %dl,%al                    #  digit
 321                 jmp putstr.1                    # Display the rest
 322
 323 /*
 324  * Display the option and note that it is a valid option.
 325  * That last point is a bit tricky..
 326  */
 327 putx:           btsw %dx,_MNUOPT(%bp)           # Enable menu option
 328                 movw $item,%si                  # Display
 329                 callw putkey                    #  key
 330                 movw %di,%si                    # Display the rest
 331
 332 puts:           callw putstr                    # Display string
 333
 334 putn:           movw $crlf,%si                  # To next line
 335
 336 putstr:         lodsb                           # Get byte
 337                 testb $0x80,%al                 # End of string?
 338                 jnz putstr.2                    # Yes
 339 putstr.1:       callw putchr                    # Display char
 340                 jmp putstr                      # Continue
 341 putstr.2:       andb $~0x80,%al                 # Clear MSB
 342
 343 putchr:         pushw %bx                       # Save
 344                 movw $0x7,%bx                   # Page:attribute
 345                 movb $0xe,%ah                   # BIOS: Display
 346                 int $0x10                       #  character
 347                 popw %bx                        # Restore
 348                 retw                            # To caller
 349
 350 /*
 351  * One-sector disk I/O routine
 352  *
 353  * Calling conventions: (assumes %si -> partition table entry)
 354  *
 355  * 0x1(%si)     - byte - head
 356  * 0x2(%si)     - word - cylinder/sector
 357  * 0x8(%si)     - long - LBA to use if needed
 358  * %ah          - byte - operation, 2 = read, 3 = write
 359  * %al          - byte - sector count
 360  * %dl          - byte - drive number
 361  * %es:(%bx)    - void - buffer to use for transfer
 362  *
 363  * If the head == 0xff, and cylinder/sector == 0xffff, then try
 364  * to use the EDD stuff with the LBA offset instead of CHS.  However,
 365  * use CHS if at all possible.
 366  */
 367
 368 intx13:         movb 0x1(%si),%dh               # Load head
 369                 movw 0x2(%si),%cx               # Load cylinder:sector
 370                 pushw %si                       # Save
 371                 movw %sp,%di                    # Save
 372                 cmpb $0xff,%dh                  # Might we need LBA?
 373                 jne intx13.2                    # No, just use CHS
 374                 cmpw $0xffff,%cx                # Do we need LBA?
 375                 jne intx13.2                    # No
 376                 testb $FL_PACKET,_FLAGS(%bp)    # Try the packet interface?
 377                 jz intx13.2                     # No
 378                 pushw %cx                       # Save
 379                 pushw %bx                       # Save
 380                 movw $0x55aa,%bx                # Magic
 381                 pushw %ax                       # Save
 382                 movb $0x41,%ah                  # BIOS: EDD extensions
 383                 int $0x13                       #  present?
 384                 popw %ax                        # Restore
 385                 jc intx13.1                     # Not present, use CHS
 386                 cmpw $0xaa55,%bx                # Magic?
 387                 jne intx13.1                    # Not present, use CHS
 388                 testb $0x1,%cl                  # Packet mode available?
 389                 jz intx13.1                     # No, use CHS
 390                 orb $0x40,%ah                   # Use disk packet
 391 intx13.1:       popw %bx                        # Restore
 392                 popw %cx                        # Restore
 393                 testb $0x40,%ah                 # Using packet mode?
 394                 jz intx13.2                     # No, so skip the rest
 395                 pushl $0x0                      # Set the
 396                 pushl 0x8(%si)                  # LBA address
 397                 pushw %es                       # Set the transfer
 398                 pushw %bx                       #  buffer address
 399                 push $0x0                       # Punch a hole in the stack
 400                 push $0x10                      # Packet size
 401                 movw %sp,%si                    # Packet pointer
 402                 xchgb %al,0x2(%si)              # Set the block count in the
 403                                                 #  packet and zero %al,
 404                                                 #  turning verify off for writes
 405 intx13.2:       int $0x13                       # BIOS: Disk I/O
 406                 movw %di,%sp                    # Restore
 407                 popw %si                        # Restore
 408                 retw                            # To caller
 409
 410                 .org PRT_OFF-0xe,0x90
 411 /*
 412  * These values are sometimes changed before writing back to the drive
 413  * Be especially careful that nxtdrv: must come after drive:, as it
 414  * is part of the same string.
 415  *
 416  * Note that the 'drive' string variable is used as the second signature
 417  * check in boot0cfg(8).
 418  */
 419 version_minor:  .byte 0x1                       # minor version
 420 version_major:  .byte 0x1                       # major version
 421 drive:          .ascii "Drive "
 422 nxtdrv:         .byte 0x0                       # Next drive number
 423 opt:            .byte 0x0                       # Option
 424 setdrv:         .byte 0x80                      # Drive to force
 425 flags:          .byte FLAGS                     # Flags
 426 ticks:          .word TICKS                     # Delay
 427
 428 /*
 429  * here is the 64 byte partition table that fdisk would fiddle with.
 430  */
 431 partbl:         .fill 0x40,0x1,0x0              # Partition table
 432                 .word MAGIC                     # Magic number
 433
 434 /*
 435  * start of sector two.. ugh
 436  */
 437                 .org SECTOR_SIZE,0x90
 438
 439 /* Menu strings */
 440
 441 item:           .ascii "  ";         .byte ' '|0x80
 442 prompt:         .ascii "\nDefault:"; .byte ' '|0x80
 443 crlf:           .ascii "\r";         .byte '\n'|0x80
 444
 445 /* Partition type tables */
 446
 447 tables:
 448 /*
 449  * These entries identify invalid or NON BOOT types and partitions.
 450  */
 451 table0:         .byte 0x0, 0x5, 0xf
 452 table0_end:
 453 /*
 454  * These values indicate bootable types we know the names of
 455  */
 456 table1:         .byte 0x1, 0x4, 0x6, 0x7, 0xb, 0xc, 0xe, 0x42, 0x63, 0x83
 457                 .byte 0x9f, 0xa5, 0xa6, 0xa9
 458 table1_end:
 459 /*
 460  * These are offsets that match the known names above and point to the strings
 461  * that will be printed.
 462  */
 463                 .byte os_misc-.                 # Unknown
 464                 .byte os_dos-.                  # DOS
 465                 .byte os_dos-.                  # DOS
 466                 .byte os_dos-.                  # DOS
 467                 .byte os_nt-.                   # NT/XP or OS/2
 468                 .byte os_windows-.              # Windows 32-bit FAT
 469                 .byte os_windows-.              # Windows 32-bit FAT ext int 13
 470                 .byte os_windows-.              # Windows
 471                 .byte os_windows-.              # Windows 2000 dyn ext
 472                 .byte os_unix-.                 # UNIX
 473                 .byte os_linux-.                # Linux
 474                 .byte os_bsdos-.                # BSD/OS
 475                 .byte os_freebsd-.              # FreeBSD
 476                 .byte os_openbsd-.              # OpenBSD
 477                 .byte os_netbsd-.               # NetBSD
 478 /*
 479  * And here are the strings themselves. 0x80 or'd into a byte indicates
 480  * the end of the string. (not so great for Russians but...)
 481  */
 482 os_misc:        .ascii "Unknow";        .byte 'n'|0x80
 483 os_dos:         .ascii "DO";            .byte 'S'|0x80
 484 os_nt:          .ascii "Windows NT/X";  .byte 'P'|0x80
 485 os_windows:     .ascii "Window";        .byte 's'|0x80
 486 os_unix:        .ascii "UNI";           .byte 'X'|0x80
 487 os_linux:       .ascii "Linu";          .byte 'x'|0x80
 488 os_freebsd:     .ascii "FreeBS";        .byte 'D'|0x80
 489 os_openbsd:     .ascii "OpenBS";        .byte 'D'|0x80
 490 os_netbsd:      .ascii "NetBS";         .byte 'D'|0x80
 491 os_bsdos:       .ascii "BSD/O";         .byte 'S'|0x80
 492
 493 /*
 494  * Fake partition entry created at the end of the table used when loading
 495  * boot0 at the very beginning and when loading an MBR from another disk when
 496  * F5 is pressed.
 497  */
 498                 .org SECTOR_SIZE*NUM_SECTORS, 0x0
 499 fake: