source: trunk/hal/x86_64/core/hal_init.c @ 192

Last change on this file since 192 was 192, checked in by max@…, 5 years ago

initialize pic

File size: 12.4 KB
Line 
1/*
2 * hal_init.c - C initialization procedure for x86.
3 *
4 * Copyright (c) 2017 Maxime Villard
5 *
6 * This file is part of ALMOS-MKH.
7 *
8 * ALMOS-MKH is free software; you can redistribute it and/or modify it
9 * under the terms of the GNU General Public License as published by
10 * the Free Software Foundation; version 2.0 of the License.
11 *
12 * ALMOS-MKH is distributed in the hope that it will be useful, but
13 * WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
14 * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU
15 * General Public License for more details.
16 *
17 * You should have received a copy of the GNU General Public License
18 * along with ALMOS-MKH.; if not, write to the Free Software Foundation,
19 * Inc., 51 Franklin St, Fifth Floor, Boston, MA 02110-1301 USA
20 */
21
22#include <hal_types.h>
23#include <hal_boot.h>
24#include <hal_multiboot.h>
25#include <hal_segmentation.h>
26#include <hal_acpi.h>
27#include <hal_apic.h>
28#include <hal_internal.h>
29#include <hal_register.h>
30
31#include <hal_remote.h>
32#include <hal_irqmask.h>
33
34#include <memcpy.h>
35#include <thread.h>
36#include <string.h>
37#include <process.h>
38#include <printk.h>
39#include <vmm.h>
40#include <core.h>
41#include <cluster.h>
42#include <chdev.h>
43
44#include <boot_info.h>
45
46void kernel_init(boot_info_t *info);
47
48static void gdt_create();
49static void idt_create();
50void cpu_tls_init(size_t lid);
51void cpu_identify();
52void cpu_attach();
53
54size_t mytest __in_kdata = 0;
55
56struct multiboot_info mb_info __in_kdata;
57char mb_loader_name[PAGE_SIZE] __in_kdata;
58uint8_t mb_mmap[PAGE_SIZE] __in_kdata;
59
60/* -------------------------------------------------------------------------- */
61
62static void
63dump_memmap()
64{
65        size_t mmap_length = mb_info.mi_mmap_length;
66        uint8_t *mmap_addr = (uint8_t *)&mb_mmap;
67        size_t i;
68
69        if (!(mb_info.mi_flags & MULTIBOOT_INFO_HAS_MMAP))
70                x86_panic("No mmap");
71
72        i = 0;
73        while (i < mmap_length) {
74                struct multiboot_mmap *mm;
75
76                mm = (struct multiboot_mmap *)(mmap_addr + i);
77
78                x86_printf("-> [%Z, %Z] %s\n", mm->mm_base_addr,
79                    mm->mm_base_addr + mm->mm_length,
80                    (mm->mm_type == 1) ? "ram" : "rsv" );
81
82                i += mm->mm_size + 4;
83        }
84}
85
86/* -------------------------------------------------------------------------- */
87
88static size_t init_bootinfo_pages_nr()
89{
90        size_t mmap_length = mb_info.mi_mmap_length;
91        uint8_t *mmap_addr = (uint8_t *)&mb_mmap;
92        paddr_t maxpa, pa;
93        size_t i;
94
95        i = 0;
96        maxpa = 0;
97        while (i < mmap_length) {
98                struct multiboot_mmap *mm;
99
100                mm = (struct multiboot_mmap *)(mmap_addr + i);
101
102                if (mm->mm_type == 1) {
103                        pa = mm->mm_base_addr + mm->mm_length;
104                        if (pa > maxpa)
105                                maxpa = pa;
106                }
107
108                i += mm->mm_size + 4;
109        }
110
111        return (maxpa / PAGE_SIZE);
112}
113
114static size_t init_bootinfo_rsvd(boot_rsvd_t *rsvd)
115{
116        size_t mmap_length = mb_info.mi_mmap_length;
117        uint8_t *mmap_addr = (uint8_t *)&mb_mmap;
118        size_t i, rsvd_nr;
119
120        memset(rsvd, 0, sizeof(boot_rsvd_t) * CONFIG_PPM_MAX_RSVD);
121
122        i = 0, rsvd_nr = 0;
123        while (i < mmap_length) {
124                struct multiboot_mmap *mm;
125
126                mm = (struct multiboot_mmap *)(mmap_addr + i);
127
128                if (mm->mm_type != 1) {
129                        rsvd[rsvd_nr].first_page =
130                            rounddown(mm->mm_base_addr, PAGE_SIZE) / PAGE_SIZE;
131                        rsvd[rsvd_nr].npages =
132                            roundup(mm->mm_length, PAGE_SIZE) / PAGE_SIZE;
133                        rsvd_nr++;
134                        if (rsvd_nr == CONFIG_PPM_MAX_RSVD)
135                                x86_panic("too many memory holes");
136                }
137
138                i += mm->mm_size + 4;
139        }
140
141        return rsvd_nr;
142}
143
144static void init_bootinfo_core(boot_core_t *core)
145{
146        memset(core, 0, sizeof(boot_core_t));
147
148        core->gid = hal_lapic_gid();
149        core->lid = 0;
150        core->cxy = 0;
151}
152
153static void init_bootinfo_pic(boot_device_t *dev)
154{
155        memset(dev, 0, sizeof(boot_device_t));
156
157        dev->base = 0;
158        dev->type = (DEV_FUNC_PIC << 16) | IMPL_PIC_SCL;
159        dev->channels = 1;
160        dev->param0 = 0;
161        dev->param1 = 0;
162        dev->param2 = 0;
163        dev->param3 = 0;
164
165        dev->irqs = 5;
166
167        /* COM1 */
168        dev->irq[4].dev_type = (DEV_FUNC_TXT << 16) | IMPL_TXT_TTY;
169        dev->irq[4].channel = 0;
170        dev->irq[4].is_rx = 0;
171        dev->irq[4].valid = 1;
172}
173
174static void init_bootinfo_txt(boot_device_t *dev)
175{
176        memset(dev, 0, sizeof(boot_device_t));
177
178        dev->base = 0;
179        dev->type = (DEV_FUNC_TXT << 16) | IMPL_TXT_TTY;
180        dev->channels = 1;
181        dev->param0 = 0;
182        dev->param1 = 0;
183        dev->param2 = 0;
184        dev->param3 = 0;
185}
186
187static void init_bootinfo(boot_info_t *info)
188{
189        size_t offset;
190
191        extern uint64_t __kernel_data_start;
192        extern uint64_t __kernel_end;
193
194        memset(info, 0, sizeof(boot_info_t));
195
196        info->signature = 0;
197
198        info->paddr_width = 0;
199        info->x_width = 1;
200        info->y_width = 1;
201        info->x_size = 1;
202        info->y_size = 1;
203        info->io_cxy = 0;
204
205        info->ext_dev_nr = 2;
206        init_bootinfo_txt(&info->ext_dev[0]);
207        init_bootinfo_pic(&info->ext_dev[1]);
208
209        info->cxy = 0;
210        info->cores_nr = 1;
211        init_bootinfo_core(&info->core[0]);
212
213        info->rsvd_nr = init_bootinfo_rsvd((boot_rsvd_t *)&info->rsvd);
214
215        /* TODO: dev_icu */
216        /* TODO: dev_mmc */
217        /* TODO: dev_dma */
218
219        offset = hal_gpt_bootstrap_uniformize();
220        info->pages_offset = offset / PAGE_SIZE;
221        info->pages_nr = init_bootinfo_pages_nr();
222
223        info->kernel_code_start = (intptr_t)(KERNTEXTOFF - KERNBASE);
224        info->kernel_code_end = (intptr_t)(&__kernel_data_start - KERNBASE) - 1;
225        info->kernel_data_start = (intptr_t)(&__kernel_data_start - KERNBASE);
226        info->kernel_code_end = (intptr_t)(&__kernel_end - KERNBASE) - 1;
227}
228
229/* -------------------------------------------------------------------------- */
230
231void init_x86_64(paddr_t firstpa)
232{
233        boot_info_t btinfo;
234
235        /* Initialize the serial port */
236        hal_com_init_early();
237
238        x86_printf("[+] init_x86_64 called\n");
239
240        /* Create the global structures */
241        gdt_create();
242        idt_create();
243
244        /* Identify the features of the cpu */
245        cpu_identify();
246
247        /* Attach cpu0 */
248        cpu_attach(0);
249        x86_printf("[+] cpu_attach called\n");
250
251        x86_printf("[+] bootloader: '%s'\n", mb_loader_name);
252
253        dump_memmap();
254        x86_printf("[+] dump finished\n");
255
256        hal_gpt_init(firstpa);
257        x86_printf("[+] hal_gpt_init called\n");
258
259        hal_acpi_init();
260        x86_printf("[+] hal_acpi_init called\n");
261
262        hal_gpt_bootstrap_reset();
263        x86_printf("[+] hal_gpt_bootstrap_reset called\n");
264
265        hal_apic_init();
266        x86_printf("[+] hal_apic_init called\n");
267
268        cpu_tls_init(0);
269        x86_printf("[+] cput_tls_init called\n");
270
271        x86_printf("-> mytest = %z\n", mytest);
272        void *hoho = &init_x86_64;
273        xptr_t myptr = XPTR(0, &mytest);
274
275        hal_remote_spt(myptr, hoho);
276        x86_printf("-> mytest = %Z\n", hal_remote_lpt(myptr));
277
278        init_bootinfo(&btinfo);
279
280        reg_t dummy;
281        hal_enable_irq(&dummy);
282
283        kernel_init(&btinfo);
284
285        x86_printf("[+] kernel_init called\n");
286/*
287        void *ptr;
288
289        khm_t *khm = &LOCAL_CLUSTER->khm;
290        ptr = khm_alloc(khm, 10);
291        memset(ptr, 0, 10);
292        khm_free(ptr);
293
294
295        kcm_t *kcm = &LOCAL_CLUSTER->kcm;
296        ptr = kcm_alloc(kcm);
297        memset(ptr, 0, 1);
298        kcm_free(ptr);
299
300        ptr = ppm_alloc_pages(1);
301        ppm_free_pages(ptr);
302*/
303        while (1);
304
305//      void x86_stop();
306//      x86_stop();
307}
308
309/* -------------------------------------------------------------------------- */
310
311/* x86-specific per-cluster structures */
312uint8_t gdtstore[PAGE_SIZE] __in_kdata;
313uint8_t idtstore[PAGE_SIZE] __in_kdata;
314
315/* x86-specific per-cpu structures */
316typedef struct {
317        struct tss tss;
318        struct tls tls;
319        uint8_t intr_stack[STKSIZE];
320        uint8_t dbfl_stack[STKSIZE];
321        uint8_t nmfl_stack[STKSIZE];
322} percpu_archdata_t;
323percpu_archdata_t cpudata[CONFIG_MAX_LOCAL_CORES] __in_kdata;
324
325static void
326setregion(struct region_descriptor *rd, void *base, uint16_t limit)
327{
328        rd->rd_limit = limit;
329        rd->rd_base = (uint64_t)base;
330}
331
332/* -------------------------------------------------------------------------- */
333
334static void
335gdt_set_memseg(struct gdt_memseg *sd, void *base, size_t limit,
336        int type, int dpl, int gran, int is64)
337{
338        sd->sd_lolimit = (unsigned)limit;
339        sd->sd_lobase = (unsigned long)base;
340        sd->sd_type = type;
341        sd->sd_dpl = dpl;
342        sd->sd_p = 1;
343        sd->sd_hilimit = (unsigned)limit >> 16;
344        sd->sd_avl = 0;
345        sd->sd_long = is64;
346        sd->sd_def32 = 0;
347        sd->sd_gran = gran;
348        sd->sd_hibase = (unsigned long)base >> 24;
349}
350
351static void
352gdt_set_sysseg(struct gdt_sysseg *sd, void *base, size_t limit,
353        int type, int dpl, int gran)
354{
355        memset(sd, 0, sizeof *sd);
356        sd->sd_lolimit = (unsigned)limit;
357        sd->sd_lobase = (uint64_t)base;
358        sd->sd_type = type;
359        sd->sd_dpl = dpl;
360        sd->sd_p = 1;
361        sd->sd_hilimit = (unsigned)limit >> 16;
362        sd->sd_gran = gran;
363        sd->sd_hibase = (uint64_t)base >> 24;
364}
365
366static void gdt_create()
367{
368        memset(&gdtstore, 0, PAGE_SIZE);
369
370        /* Flat segments */
371        gdt_set_memseg(GDT_ADDR_MEM(gdtstore, GDT_KCODE_SEL), 0,
372            0xfffff, SDT_MEMERA, SEL_KPL, 1, 1);
373        gdt_set_memseg(GDT_ADDR_MEM(gdtstore, GDT_KDATA_SEL), 0,
374            0xfffff, SDT_MEMRWA, SEL_KPL, 1, 1);
375        gdt_set_memseg(GDT_ADDR_MEM(gdtstore, GDT_UCODE_SEL), 0,
376            0xfffff, SDT_MEMERA, SEL_UPL, 1, 1);
377        gdt_set_memseg(GDT_ADDR_MEM(gdtstore, GDT_UDATA_SEL), 0,
378            0xfffff, SDT_MEMRWA, SEL_UPL, 1, 1);
379}
380
381void cpu_load_gdt()
382{
383        struct region_descriptor region;
384        setregion(&region, &gdtstore, PAGE_SIZE - 1);
385        lgdt(&region);
386}
387
388/* -------------------------------------------------------------------------- */
389
390static void
391idt_set_seg(struct idt_seg *seg, void *func, int ist, int type, int dpl, int sel)
392{
393        seg->gd_looffset = (uint64_t)func & 0xffff;
394        seg->gd_selector = sel;
395        seg->gd_ist = ist;
396        seg->gd_type = type;
397        seg->gd_dpl = dpl;
398        seg->gd_p = 1;
399        seg->gd_hioffset = (uint64_t)func >> 16;
400        seg->gd_zero = 0;
401        seg->gd_xx1 = 0;
402        seg->gd_xx2 = 0;
403        seg->gd_xx3 = 0;
404}
405
406static void idt_create()
407{
408        extern uint64_t x86_traps[], x86_intrs[], x86_rsvd;
409        struct idt_seg *idt;
410        size_t i;
411
412        idt = (struct idt_seg *)&idtstore;
413
414        /* First, put a dead entry */
415        for (i = 0; i < NIDT; i++) {
416                idt_set_seg(&idt[i], (void *)&x86_rsvd, 0,
417                    SDT_SYS386IGT, SEL_KPL, GDT_FIXED_SEL(GDT_KCODE_SEL, SEL_KPL));
418        }
419
420        /* General exceptions */
421        for (i = CPUVEC_MIN; i < CPUVEC_MAX; i++) {
422                idt_set_seg(&idt[i], (void *)x86_traps[i - CPUVEC_MIN], 0,
423                    SDT_SYS386IGT, SEL_KPL, GDT_FIXED_SEL(GDT_KCODE_SEL, SEL_KPL));
424        }
425
426        /* Dynamically configured interrupts */
427        for (i = DYNVEC_MIN; i < DYNVEC_MAX; i++) {
428                idt_set_seg(&idt[i], (void *)x86_intrs[i - DYNVEC_MIN], 0,
429                    SDT_SYS386IGT, SEL_KPL, GDT_FIXED_SEL(GDT_KCODE_SEL, SEL_KPL));
430        }
431}
432
433void cpu_load_idt()
434{
435        struct region_descriptor region;
436        setregion(&region, &idtstore, PAGE_SIZE - 1);
437        lidt(&region);
438}
439
440/* -------------------------------------------------------------------------- */
441
442int tss_alloc(struct tss *tss, size_t lid)
443{
444        int slot;
445
446        slot = GDT_CPUTSS_SEL + lid;
447
448        gdt_set_sysseg(GDT_ADDR_SYS(gdtstore, slot), tss,
449            sizeof(*tss) - 1, SDT_SYS386TSS, SEL_KPL, 0);
450
451        return GDT_DYNAM_SEL(slot, SEL_KPL);
452}
453
454void cpu_create_tss(size_t lid)
455{
456        percpu_archdata_t *data = &cpudata[lid];
457        struct tss *tss = &data->tss;
458        int sel;
459
460        /* Create the tss */
461        memset(tss, 0, sizeof(*tss));
462
463        /* tss->tss_rsp0 */
464        tss->tss_ist[0] = (uint64_t)data->intr_stack[lid] + STKSIZE;
465        tss->tss_ist[1] = (uint64_t)data->dbfl_stack[lid] + STKSIZE;
466        tss->tss_ist[2] = (uint64_t)data->nmfl_stack[lid] + STKSIZE;
467        tss->tss_iobase = IOMAP_INVALOFF << 16;
468        sel = tss_alloc(tss, lid);
469
470        /* Load it */
471        ltr(sel);
472}
473
474/* -------------------------------------------------------------------------- */
475
476void cpu_tls_init(size_t lid)
477{
478        percpu_archdata_t *data = &cpudata[lid];
479        tls_t *cputls = &data->tls;
480
481        memset(cputls, 0, sizeof(tls_t));
482
483        cputls->tls_self = cputls;
484        cputls->tls_gid = hal_lapic_gid();
485        cputls->tls_lid = lid;
486
487        wrmsr(MSR_FSBASE, 0);
488        wrmsr(MSR_GSBASE, (uint64_t)cputls);
489        wrmsr(MSR_KERNELGSBASE, 0);
490}
491
492/* -------------------------------------------------------------------------- */
493
494uint64_t cpu_features[4] __in_kdata;
495
496void cpu_identify()
497{
498        /*
499         * desc[0] = eax
500         * desc[1] = ebx
501         * desc[2] = ecx
502         * desc[3] = edx
503         */
504        uint32_t desc[4];
505        char vendor[13];
506        size_t lvl;
507
508        /*
509         * Get information from the standard cpuid leafs
510         */
511        cpuid(0, 0, (uint32_t *)&desc);
512
513        lvl = (uint64_t)desc[0];
514        x86_printf("-> cpuid standard level: %z\n", lvl);
515
516        memcpy(vendor + 0, &desc[1], sizeof(uint32_t));
517        memcpy(vendor + 8, &desc[2], sizeof(uint32_t));
518        memcpy(vendor + 4, &desc[3], sizeof(uint32_t));
519        vendor[12] = '\0';
520        x86_printf("-> CPU vendor: '%s'\n", vendor);
521
522        if (lvl >= 1) {
523                cpuid(1, 0, (uint32_t *)&desc);
524                cpu_features[0] = desc[3];
525                cpu_features[1] = desc[2];
526        }
527
528        /*
529         * Get information from the extended cpuid leafs
530         */
531        cpuid(0x80000000, 0, desc);
532
533        lvl = (uint64_t)desc[0];
534        x86_printf("-> cpuid extended level: %Z\n", lvl);
535}
536
537/* -------------------------------------------------------------------------- */
538
539void cpu_attach(size_t lid)
540{
541        /* Per-cluster structures */
542        cpu_load_gdt();
543        cpu_load_idt();
544
545        /* Per-cpu structures */
546        cpu_create_tss(lid);
547
548        if (cpu_features[0] & CPUID_PSE) {
549                lcr4(rcr4() | CR4_PSE);
550                tlbflushg();
551        } else {
552                /*
553                 * amd64 supports PSE by default, if it's not here we have a
554                 * problem
555                 */
556                x86_panic("PSE not supported");
557        }
558}
559
Note: See TracBrowser for help on using the repository browser.