sys/boot/i386/pmbr/pmbr.s

   1 #-
   2 # Copyright (c) 2007 Yahoo!, Inc.
   3 # All rights reserved.
   4 # Written by: John Baldwin <jhb@FreeBSD.org>
   5 #
   6 # Redistribution and use in source and binary forms, with or without
   7 # modification, are permitted provided that the following conditions
   8 # are met:
   9 # 1. Redistributions of source code must retain the above copyright
  10 #    notice, this list of conditions and the following disclaimer.
  11 # 2. Redistributions in binary form must reproduce the above copyright
  12 #    notice, this list of conditions and the following disclaimer in the
  13 #    documentation and/or other materials provided with the distribution.
  14 # 3. Neither the name of the author nor the names of any co-contributors
  15 #    may be used to endorse or promote products derived from this software
  16 #    without specific prior written permission.
  17 #
  18 # THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE AUTHOR AND CONTRIBUTORS ``AS IS'' AND
  19 # ANY EXPRESS OR IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, THE
  20 # IMPLIED WARRANTIES OF MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE
  21 # ARE DISCLAIMED.  IN NO EVENT SHALL THE AUTHOR OR CONTRIBUTORS BE LIABLE
  22 # FOR ANY DIRECT, INDIRECT, INCIDENTAL, SPECIAL, EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL
  23 # DAMAGES (INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS
  24 # OR SERVICES; LOSS OF USE, DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION)
  25 # HOWEVER CAUSED AND ON ANY THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT, STRICT
  26 # LIABILITY, OR TORT (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY
  27 # OUT OF THE USE OF THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF
  28 # SUCH DAMAGE.
  29 #
  30 # $FreeBSD$
  31 #
  32 # Partly from: src/sys/boot/i386/mbr/mbr.s 1.7
  33
  34 # A 512 byte PMBR boot manager that looks for a FreeBSD boot GPT partition
  35 # and boots it.
  36
  37                 .set LOAD,0x7c00                # Load address
  38                 .set EXEC,0x600                 # Execution address
  39                 .set MAGIC,0xaa55               # Magic: bootable
  40                 .set SECSIZE,0x200              # Size of a single disk sector
  41                 .set DISKSIG,440                # Disk signature offset
  42                 .set STACK,EXEC+SECSIZE*4       # Stack address
  43                 .set GPT_ADDR,STACK             # GPT header address
  44                 .set GPT_SIG,0
  45                 .set GPT_SIG_0,0x20494645       # "EFI "
  46                 .set GPT_SIG_1,0x54524150       # "PART"
  47                 .set GPT_MYLBA,24
  48                 .set GPT_PART_LBA,72
  49                 .set GPT_NPART,80
  50                 .set GPT_PART_SIZE,84
  51                 .set PART_ADDR,GPT_ADDR+SECSIZE # GPT partition array address
  52                 .set PART_TYPE,0
  53                 .set PART_START_LBA,32
  54                 .set PART_END_LBA,40
  55                 .set DPBUF,PART_ADDR+SECSIZE
  56                 .set DPBUF_SEC,0x10             # Number of sectors
  57
  58                 .set NHRDRV,0x475               # Number of hard drives
  59
  60                 .globl start                    # Entry point
  61                 .code16
  62
  63 #
  64 # Setup the segment registers for flat addressing and setup the stack.
  65 #
  66 start:          cld                             # String ops inc
  67                 xorw %ax,%ax                    # Zero
  68                 movw %ax,%es                    # Address
  69                 movw %ax,%ds                    #  data
  70                 movw %ax,%ss                    # Set up
  71                 movw $STACK,%sp                 #  stack
  72 #
  73 # Relocate ourself to a lower address so that we have more room to load
  74 # other sectors.
  75 #
  76                 movw $main-EXEC+LOAD,%si        # Source
  77                 movw $main,%di                  # Destination
  78                 movw $SECSIZE-(main-start),%cx  # Byte count
  79                 rep                             # Relocate
  80                 movsb                           #  code
  81 #
  82 # Jump to the relocated code.
  83 #
  84                 jmp main-LOAD+EXEC              # To relocated code
  85 #
  86 # Validate drive number in %dl.
  87 #
  88 main:           cmpb $0x80,%dl                  # Drive valid?
  89                 jb main.1                       # No
  90                 movb NHRDRV,%dh                 # Calculate the highest
  91                 addb $0x80,%dh                  #  drive number available
  92                 cmpb %dh,%dl                    # Within range?
  93                 jb main.2                       # Yes
  94 main.1:         movb $0x80,%dl                  # Assume drive 0x80
  95 #
  96 # Load the GPT header and verify signature.  Try LBA 1 for the primary one and
  97 # the last LBA for the backup if it is broken.
  98 #
  99 main.2:         call getdrvparams               # Read drive parameters
 100                 movb $1,%dh                     # %dh := 1 (reading primary)
 101 main.2a:        movw $GPT_ADDR,%bx
 102                 movw $lba,%si
 103                 call read                       # Read header and check GPT sig
 104                 cmpl $GPT_SIG_0,GPT_ADDR+GPT_SIG
 105                 jnz main.2b
 106                 cmpl $GPT_SIG_1,GPT_ADDR+GPT_SIG+4
 107                 jnz main.2b
 108                 jmp load_part
 109 main.2b:        cmpb $1,%dh                     # Reading primary?
 110                 jne err_pt                      # If no - invalid table found
 111 #
 112 # Try alternative LBAs from the last sector for the GPT header.
 113 #
 114 main.3:         movb $0,%dh                     # %dh := 0 (reading backup)
 115                 movw $DPBUF+DPBUF_SEC,%si       # %si = last sector + 1
 116                 movw $lba,%di                   # %di = $lba
 117 main.3a:        decl (%si)                      # 0x0(%si) = last sec (0-31)
 118                 movw $2,%cx
 119                 rep
 120                 movsw                           # $lastsec--, copy it to $lba
 121                 jmp main.2a                     # Read the next sector
 122 #
 123 # Load a partition table sector from disk and look for a FreeBSD boot
 124 # partition.
 125 #
 126 load_part:      movw $GPT_ADDR+GPT_PART_LBA,%si
 127                 movw $PART_ADDR,%bx
 128                 call read
 129 scan:           movw %bx,%si                    # Compare partition UUID
 130                 movw $boot_uuid,%di             #  with FreeBSD boot UUID
 131                 movb $0x10,%cl
 132                 repe cmpsb
 133                 jnz next_part                   # Didn't match, next partition
 134 #
 135 # We found a boot partition.  Load it into RAM starting at 0x7c00.
 136 #
 137                 movw %bx,%di                    # Save partition pointer in %di
 138                 leaw PART_START_LBA(%di),%si
 139                 movw $LOAD/16,%bx
 140                 movw %bx,%es
 141                 xorw %bx,%bx
 142 load_boot:      push %si                        # Save %si
 143                 call read
 144                 pop %si                         # Restore
 145                 movl PART_END_LBA(%di),%eax     # See if this was the last LBA
 146                 cmpl (%si),%eax
 147                 jnz next_boot
 148                 movl PART_END_LBA+4(%di),%eax
 149                 cmpl 4(%si),%eax
 150                 jnz next_boot
 151                 mov %bx,%es                     # Reset %es to zero
 152                 jmp LOAD                        # Jump to boot code
 153 next_boot:      incl (%si)                      # Next LBA
 154                 adcl $0,4(%si)
 155                 mov %es,%ax                     # Adjust segment for next
 156                 addw $SECSIZE/16,%ax            #  sector
 157                 cmp $0x9000,%ax                 # Don't load past 0x90000,
 158                 jae err_big                     #  545k should be enough for
 159                 mov %ax,%es                     #  any boot code. :)
 160                 jmp load_boot
 161 #
 162 # Move to the next partition.  If we walk off the end of the sector, load
 163 # the next sector.  We assume that partition entries are smaller than 64k
 164 # and that they won't span a sector boundary.
 165 #
 166 # XXX: Should we int 0x18 instead of err_noboot if we hit the end of the table?
 167 #
 168 next_part:      decl GPT_ADDR+GPT_NPART         # Was this the last partition?
 169                 jz err_noboot
 170                 movw GPT_ADDR+GPT_PART_SIZE,%ax
 171                 addw %ax,%bx                    # Next partition
 172                 cmpw $PART_ADDR+0x200,%bx       # Still in sector?
 173                 jb scan
 174                 incl GPT_ADDR+GPT_PART_LBA      # Next sector
 175                 adcl $0,GPT_ADDR+GPT_PART_LBA+4
 176                 jmp load_part
 177 #
 178 # Load a sector (64-bit LBA at %si) from disk %dl into %es:%bx by creating
 179 # a EDD packet on the stack and passing it to the BIOS.  Trashes %ax and %si.
 180 #
 181 read:           pushl 0x4(%si)                  # Set the LBA
 182                 pushl 0x0(%si)                  #  address
 183                 pushw %es                       # Set the address of
 184                 pushw %bx                       #  the transfer buffer
 185                 pushw $0x1                      # Read 1 sector
 186                 pushw $0x10                     # Packet length
 187                 movw %sp,%si                    # Packer pointer
 188                 movw $0x4200,%ax                # BIOS: LBA Read from disk
 189                 int $0x13                       # Call the BIOS
 190                 add $0x10,%sp                   # Restore stack
 191                 jc err_rd                       # If error
 192                 ret
 193 #
 194 # Check the number of LBAs on the drive index %dx.  Trashes %ax and %si.
 195 #
 196 getdrvparams:
 197                 movw $DPBUF,%si                 # Set the address of result buf
 198                 movw $0x001e,(%si)              # len
 199                 movw $0x4800,%ax                # BIOS: Read Drive Parameters
 200                 int $0x13                       # Call the BIOS
 201                 jc err_rd                       # "I/O error" if error
 202                 ret
 203 #
 204 # Various error message entry points.
 205 #
 206 err_big:        movw $msg_big,%si               # "Boot loader too
 207                 jmp putstr                      #  large"
 208
 209 err_pt:         movw $msg_pt,%si                # "Invalid partition
 210                 jmp putstr                      #  table"
 211
 212 err_rd:         movw $msg_rd,%si                # "I/O error loading
 213                 jmp putstr                      #  boot loader"
 214
 215 err_noboot:     movw $msg_noboot,%si            # "Missing boot
 216                 jmp putstr                      #  loader"
 217 #
 218 # Output an ASCIZ string to the console via the BIOS.
 219 #
 220 putstr.0:       movw $0x7,%bx                   # Page:attribute
 221                 movb $0xe,%ah                   # BIOS: Display
 222                 int $0x10                       #  character
 223 putstr:         lodsb                           # Get character
 224                 testb %al,%al                   # End of string?
 225                 jnz putstr.0                    # No
 226 putstr.1:       jmp putstr.1                    # Await reset
 227
 228 msg_big:        .asciz "Boot loader too large"
 229 msg_pt:         .asciz "Invalid partition table"
 230 msg_rd:         .asciz "I/O error loading boot loader"
 231 msg_noboot:     .asciz "Missing boot loader"
 232
 233 lba:            .quad 1                         # LBA of GPT header
 234
 235 boot_uuid:      .long 0x83bd6b9d
 236                 .word 0x7f41
 237                 .word 0x11dc
 238                 .byte 0xbe
 239                 .byte 0x0b
 240                 .byte 0x00
 241                 .byte 0x15
 242                 .byte 0x60
 243                 .byte 0xb8
 244                 .byte 0x4f
 245                 .byte 0x0f
 246
 247                 .org DISKSIG,0x90
 248 sig:            .long 0                         # OS Disk Signature
 249                 .word 0                         # "Unknown" in PMBR
 250
 251 partbl:         .fill 0x10,0x4,0x0              # Partition table
 252                 .word MAGIC                     # Magic number