forked from Bananymous/banan-os
Kernel: Rewrite i386 boot code + linker script
This commit is contained in:
parent
097d9a6479
commit
fc7e96fa66
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@ -1,61 +1,98 @@
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||||||
# Declare constants for the multiboot header
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.set PG_PRESENT, 1<<0
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||||||
.set ALIGN, 1<<0 # align loaded modules on page boundaries
|
.set PG_READ_WRITE, 1<<1
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||||||
.set MEMINFO, 1<<1 # provide memory map
|
.set PG_PAGE_SIZE, 1<<7
|
||||||
.set VIDEOINFO, 1<<2 # provide video info
|
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||||||
.set MB_FLAGS, ALIGN | MEMINFO | VIDEOINFO # this is the Multiboot 'flag' field
|
|
||||||
.set MB_MAGIC, 0x1BADB002 # 'magic number' lets bootloader find the header
|
|
||||||
.set MB_CHECKSUM, -(MB_MAGIC + MB_FLAGS) #checksum of above, to prove we are multiboot
|
|
||||||
|
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||||||
# Multiboot header
|
.set FB_WIDTH, 800
|
||||||
|
.set FB_HEIGHT, 600
|
||||||
|
.set FB_BPP, 32
|
||||||
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||||||
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#define KERNEL_OFFSET 0xC0000000
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||||||
|
#define V2P(vaddr) ((vaddr) - KERNEL_OFFSET)
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||||||
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||||||
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.code32
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||||||
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||||||
|
# multiboot2 header
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||||||
.section .multiboot, "aw"
|
.section .multiboot, "aw"
|
||||||
.align 4
|
.align 8
|
||||||
.long MB_MAGIC
|
multiboot2_start:
|
||||||
.long MB_FLAGS
|
.long 0xE85250D6
|
||||||
.long MB_CHECKSUM
|
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||||||
.skip 20
|
|
||||||
|
|
||||||
.long 0
|
.long 0
|
||||||
.long 800
|
.long multiboot2_end - multiboot2_start
|
||||||
.long 600
|
.long -(0xE85250D6 + (multiboot2_end - multiboot2_start))
|
||||||
.long 32
|
|
||||||
|
# framebuffer tag
|
||||||
|
.align 8
|
||||||
|
.short 5
|
||||||
|
.short 0
|
||||||
|
.long 20
|
||||||
|
.long FB_WIDTH
|
||||||
|
.long FB_HEIGHT
|
||||||
|
.long FB_BPP
|
||||||
|
|
||||||
|
# legacy start
|
||||||
|
.align 8
|
||||||
|
.short 3
|
||||||
|
.short 0
|
||||||
|
.long 12
|
||||||
|
.long V2P(_start)
|
||||||
|
|
||||||
|
.align 8
|
||||||
|
.short 0
|
||||||
|
.short 0
|
||||||
|
.long 8
|
||||||
|
multiboot2_end:
|
||||||
|
|
||||||
|
.section .bananboot, "aw"
|
||||||
|
.align 8
|
||||||
|
bananboot_start:
|
||||||
|
.long 0xBABAB007
|
||||||
|
.long -(0xBABAB007 + FB_WIDTH + FB_HEIGHT + FB_BPP)
|
||||||
|
.long FB_WIDTH
|
||||||
|
.long FB_HEIGHT
|
||||||
|
.long FB_BPP
|
||||||
|
bananboot_end:
|
||||||
|
|
||||||
.section .bss, "aw", @nobits
|
.section .bss, "aw", @nobits
|
||||||
# Create stack
|
boot_stack_bottom:
|
||||||
.global g_boot_stack_bottom
|
.skip 4096 * 4
|
||||||
g_boot_stack_bottom:
|
boot_stack_top:
|
||||||
.skip 16384
|
|
||||||
.global g_boot_stack_top
|
|
||||||
g_boot_stack_top:
|
|
||||||
|
|
||||||
# 0 MiB -> 1 MiB: bootloader stuff
|
|
||||||
# 1 MiB -> : kernel
|
|
||||||
.align 32
|
|
||||||
boot_page_directory_pointer_table:
|
|
||||||
.skip 4 * 8
|
|
||||||
.align 4096
|
|
||||||
boot_page_directory1:
|
|
||||||
.skip 512 * 8
|
|
||||||
|
|
||||||
.global g_kernel_cmdline
|
.global g_kernel_cmdline
|
||||||
g_kernel_cmdline:
|
g_kernel_cmdline:
|
||||||
.skip 4096
|
.skip 4096
|
||||||
|
|
||||||
.global g_multiboot_info
|
bootloader_magic:
|
||||||
g_multiboot_info:
|
.skip 8
|
||||||
.skip 4
|
bootloader_info:
|
||||||
.global g_multiboot_magic
|
.skip 8
|
||||||
g_multiboot_magic:
|
|
||||||
.skip 4
|
|
||||||
|
|
||||||
.section .text
|
.section .data
|
||||||
|
|
||||||
|
.align 4096
|
||||||
|
boot_pml4:
|
||||||
|
boot_pdpt_lo:
|
||||||
|
boot_pdpt_hi:
|
||||||
|
boot_pd:
|
||||||
|
|
||||||
boot_gdt:
|
boot_gdt:
|
||||||
.quad 0x0000000000000000 # null
|
.quad 0x0000000000000000 # null descriptor
|
||||||
.quad 0x00CF9A000000FFFF # kernel code
|
.quad 0x00CF9A000000FFFF # kernel code
|
||||||
.quad 0x00CF92000000FFFF # kernel data
|
.quad 0x00CF92000000FFFF # kernel data
|
||||||
boot_gdtr:
|
boot_gdtr:
|
||||||
.short . - boot_gdt - 1
|
.short . - boot_gdt - 1
|
||||||
.long boot_gdt
|
.long V2P(boot_gdt)
|
||||||
|
|
||||||
|
.global g_ap_startup_done
|
||||||
|
g_ap_startup_done:
|
||||||
|
.byte 0
|
||||||
|
.global g_ap_running_count
|
||||||
|
g_ap_running_count:
|
||||||
|
.byte 0
|
||||||
|
.global g_ap_stack_loaded
|
||||||
|
g_ap_stack_loaded:
|
||||||
|
.byte 0
|
||||||
|
|
||||||
|
.section .text
|
||||||
|
|
||||||
has_cpuid:
|
has_cpuid:
|
||||||
pushfl
|
pushfl
|
||||||
|
@ -69,42 +106,13 @@ has_cpuid:
|
||||||
testl $0x00200000, %eax
|
testl $0x00200000, %eax
|
||||||
ret
|
ret
|
||||||
|
|
||||||
has_pae:
|
|
||||||
movl $0, %eax
|
|
||||||
cpuid
|
|
||||||
testl $(1 << 6), %edx
|
|
||||||
ret
|
|
||||||
|
|
||||||
has_sse:
|
|
||||||
movl $1, %eax
|
|
||||||
cpuid
|
|
||||||
testl $(1 << 25), %edx
|
|
||||||
ret
|
|
||||||
|
|
||||||
check_requirements:
|
check_requirements:
|
||||||
call has_cpuid
|
call has_cpuid
|
||||||
jz .exit
|
jz .exit
|
||||||
call has_pae
|
|
||||||
jz .exit
|
|
||||||
call has_sse
|
|
||||||
jz .exit
|
|
||||||
ret
|
ret
|
||||||
.exit:
|
.exit:
|
||||||
jmp system_halt
|
jmp system_halt
|
||||||
|
|
||||||
copy_kernel_commandline:
|
|
||||||
pushl %esi
|
|
||||||
pushl %edi
|
|
||||||
movl g_multiboot_info, %esi
|
|
||||||
addl $16, %esi
|
|
||||||
movl (%esi), %esi
|
|
||||||
movl $1024, %ecx
|
|
||||||
movl $g_kernel_cmdline, %edi
|
|
||||||
rep movsl
|
|
||||||
popl %edi
|
|
||||||
popl %esi
|
|
||||||
ret
|
|
||||||
|
|
||||||
enable_sse:
|
enable_sse:
|
||||||
movl %cr0, %eax
|
movl %cr0, %eax
|
||||||
andw $0xFFFB, %ax
|
andw $0xFFFB, %ax
|
||||||
|
@ -116,19 +124,13 @@ enable_sse:
|
||||||
ret
|
ret
|
||||||
|
|
||||||
initialize_paging:
|
initialize_paging:
|
||||||
# identity map first 6 MiB
|
|
||||||
movl $(0x00000000 + 0x83), boot_page_directory1 + 0
|
|
||||||
movl $(0x00200000 + 0x83), boot_page_directory1 + 8
|
|
||||||
movl $(0x00400000 + 0x83), boot_page_directory1 + 16
|
|
||||||
movl $(boot_page_directory1 + 0x01), boot_page_directory_pointer_table
|
|
||||||
|
|
||||||
# enable PAE
|
# enable PAE
|
||||||
movl %cr4, %ecx
|
movl %cr4, %ecx
|
||||||
orl $0x20, %ecx
|
orl $0x20, %ecx
|
||||||
movl %ecx, %cr4
|
movl %ecx, %cr4
|
||||||
|
|
||||||
# set address of paging structures
|
# set address of paging structures
|
||||||
movl $boot_page_directory_pointer_table, %ecx
|
movl $V2P(boot_pml4), %ecx
|
||||||
movl %ecx, %cr3
|
movl %ecx, %cr3
|
||||||
|
|
||||||
# enable paging
|
# enable paging
|
||||||
|
@ -138,41 +140,52 @@ initialize_paging:
|
||||||
|
|
||||||
ret
|
ret
|
||||||
|
|
||||||
initialize_gdt:
|
|
||||||
lgdt boot_gdtr
|
|
||||||
|
|
||||||
# flush gdt
|
|
||||||
movw $0x10, %ax
|
|
||||||
movw %ax, %ds
|
|
||||||
movw %ax, %es
|
|
||||||
movw %ax, %fs
|
|
||||||
movw %ax, %gs
|
|
||||||
movw %ax, %ss
|
|
||||||
jmp $0x08, $flush
|
|
||||||
flush:
|
|
||||||
ret
|
|
||||||
|
|
||||||
.global _start
|
.global _start
|
||||||
.type _start, @function
|
.type _start, @function
|
||||||
_start:
|
_start:
|
||||||
# Initialize stack and multiboot info
|
cli; cld
|
||||||
movl $g_boot_stack_top, %esp
|
|
||||||
movl %eax, g_multiboot_magic
|
# Initialize stack and multiboot info
|
||||||
movl %ebx, g_multiboot_info
|
movl %eax, V2P(bootloader_magic)
|
||||||
|
movl %ebx, V2P(bootloader_info)
|
||||||
|
|
||||||
|
movl $V2P(boot_stack_top), %esp
|
||||||
|
|
||||||
call copy_kernel_commandline
|
|
||||||
call check_requirements
|
call check_requirements
|
||||||
call enable_sse
|
call enable_sse
|
||||||
|
|
||||||
call initialize_paging
|
call initialize_paging
|
||||||
call initialize_gdt
|
|
||||||
|
|
||||||
|
# flush gdt
|
||||||
|
lgdt V2P(boot_gdtr)
|
||||||
|
ljmpl $0x08, $V2P(gdt_flush)
|
||||||
|
|
||||||
|
gdt_flush:
|
||||||
|
movw $0x10, %ax
|
||||||
|
movw %ax, %ds
|
||||||
|
movw %ax, %ss
|
||||||
|
movw %ax, %es
|
||||||
|
|
||||||
|
# move stack pointer to higher half
|
||||||
|
movl %esp, %esp
|
||||||
|
addl $KERNEL_OFFSET, %esp
|
||||||
|
|
||||||
|
# jump to higher half
|
||||||
|
leal higher_half, %ecx
|
||||||
|
jmp *%ecx
|
||||||
|
|
||||||
|
higher_half:
|
||||||
|
# call global constuctors
|
||||||
call _init
|
call _init
|
||||||
|
|
||||||
# call to the kernel itself (clear ebp for stacktrace)
|
# call to the kernel itself (clear ebp for stacktrace)
|
||||||
xorl %ebp, %ebp
|
xorl %ebp, %ebp
|
||||||
|
|
||||||
|
movl V2P(bootloader_magic), %edi
|
||||||
|
movl V2P(bootloader_info), %esi
|
||||||
call kernel_main
|
call kernel_main
|
||||||
|
|
||||||
|
# call global destructors
|
||||||
call _fini
|
call _fini
|
||||||
|
|
||||||
system_halt:
|
system_halt:
|
||||||
|
@ -180,3 +193,76 @@ system_halt:
|
||||||
cli
|
cli
|
||||||
1: hlt
|
1: hlt
|
||||||
jmp 1b
|
jmp 1b
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
|
.section .ap_init, "ax"
|
||||||
|
|
||||||
|
.code16
|
||||||
|
.global ap_trampoline
|
||||||
|
ap_trampoline:
|
||||||
|
jmp 1f
|
||||||
|
.align 8
|
||||||
|
ap_stack_ptr:
|
||||||
|
.skip 4
|
||||||
|
1:
|
||||||
|
cli; cld
|
||||||
|
ljmpl $0x00, $ap_cs_clear
|
||||||
|
|
||||||
|
ap_cs_clear:
|
||||||
|
xorw %ax, %ax
|
||||||
|
movw %ax, %ds
|
||||||
|
|
||||||
|
# load ap gdt and enter protected mode
|
||||||
|
lgdt ap_gdtr
|
||||||
|
movl %cr0, %eax
|
||||||
|
orb $1, %al
|
||||||
|
movl %eax, %cr0
|
||||||
|
ljmpl $0x08, $ap_protected_mode
|
||||||
|
|
||||||
|
.code32
|
||||||
|
ap_protected_mode:
|
||||||
|
movw $0x10, %ax
|
||||||
|
movw %ax, %ds
|
||||||
|
movw %ax, %ss
|
||||||
|
movw %ax, %es
|
||||||
|
|
||||||
|
movl ap_stack_ptr, %esp
|
||||||
|
movb $1, V2P(g_ap_stack_loaded)
|
||||||
|
|
||||||
|
call V2P(enable_sse)
|
||||||
|
|
||||||
|
call V2P(initialize_paging)
|
||||||
|
|
||||||
|
# load boot gdt and enter long mode
|
||||||
|
lgdt V2P(boot_gdtr)
|
||||||
|
ljmpl $0x08, $ap_flush_gdt
|
||||||
|
|
||||||
|
ap_flush_gdt:
|
||||||
|
# move stack pointer to higher half
|
||||||
|
movl %esp, %esp
|
||||||
|
addl $KERNEL_OFFSET, %esp
|
||||||
|
|
||||||
|
# jump to higher half
|
||||||
|
leal ap_higher_half, %ecx
|
||||||
|
jmp *%ecx
|
||||||
|
|
||||||
|
ap_higher_half:
|
||||||
|
# clear rbp for stacktrace
|
||||||
|
xorl %ebp, %ebp
|
||||||
|
|
||||||
|
1: pause
|
||||||
|
cmpb $0, g_ap_startup_done
|
||||||
|
jz 1b
|
||||||
|
|
||||||
|
lock incb g_ap_running_count
|
||||||
|
|
||||||
|
call ap_main
|
||||||
|
jmp system_halt
|
||||||
|
|
||||||
|
ap_gdt:
|
||||||
|
.quad 0x0000000000000000 # null descriptor
|
||||||
|
.quad 0x00CF9A000000FFFF # 32 bit code
|
||||||
|
.quad 0x00CF92000000FFFF # 32 bit data
|
||||||
|
ap_gdtr:
|
||||||
|
.short . - ap_gdt - 1
|
||||||
|
.long ap_gdt
|
||||||
|
|
|
@ -1,28 +1,45 @@
|
||||||
ENTRY (_start)
|
ENTRY (_start)
|
||||||
|
|
||||||
|
KERNEL_OFFSET = 0xC0000000;
|
||||||
|
|
||||||
SECTIONS
|
SECTIONS
|
||||||
{
|
{
|
||||||
. = 0x00100000;
|
. = 0xF000;
|
||||||
|
.ap_init ALIGN(4K) : AT(ADDR(.ap_init))
|
||||||
|
{
|
||||||
|
g_ap_init_addr = .;
|
||||||
|
*(.ap_init)
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
. = 0x00100000 + KERNEL_OFFSET;
|
||||||
|
|
||||||
g_kernel_start = .;
|
g_kernel_start = .;
|
||||||
.text BLOCK(4K) : ALIGN(4K)
|
.text ALIGN(4K) : AT(ADDR(.text) - KERNEL_OFFSET)
|
||||||
{
|
{
|
||||||
|
g_kernel_execute_start = .;
|
||||||
*(.multiboot)
|
*(.multiboot)
|
||||||
*(.text)
|
*(.bananboot)
|
||||||
|
*(.text.*)
|
||||||
}
|
}
|
||||||
.rodata BLOCK(4K) : ALIGN(4K)
|
.userspace ALIGN(4K) : AT(ADDR(.userspace) - KERNEL_OFFSET)
|
||||||
|
{
|
||||||
|
g_userspace_start = .;
|
||||||
|
*(.userspace)
|
||||||
|
g_userspace_end = .;
|
||||||
|
g_kernel_execute_end = .;
|
||||||
|
}
|
||||||
|
.rodata ALIGN(4K) : AT(ADDR(.rodata) - KERNEL_OFFSET)
|
||||||
{
|
{
|
||||||
*(.rodata.*)
|
*(.rodata.*)
|
||||||
}
|
}
|
||||||
.data BLOCK(4K) : ALIGN(4K)
|
.data ALIGN(4K) : AT(ADDR(.data) - KERNEL_OFFSET)
|
||||||
{
|
{
|
||||||
*(.data)
|
*(.data)
|
||||||
}
|
}
|
||||||
.bss BLOCK(4K) : ALIGN(4K)
|
.bss ALIGN(4K) : AT(ADDR(.bss) - KERNEL_OFFSET)
|
||||||
{
|
{
|
||||||
*(COMMON)
|
*(COMMON)
|
||||||
*(.bss)
|
*(.bss)
|
||||||
}
|
}
|
||||||
|
|
||||||
g_kernel_end = .;
|
g_kernel_end = .;
|
||||||
}
|
}
|
||||||
|
|
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