]> git.karo-electronics.de Git - karo-tx-linux.git/blob - arch/x86/kernel/head_32.S
Merge tag 'media/v4.11-2' of git://git.kernel.org/pub/scm/linux/kernel/git/mchehab...
[karo-tx-linux.git] / arch / x86 / kernel / head_32.S
1 /*
2  *
3  *  Copyright (C) 1991, 1992  Linus Torvalds
4  *
5  *  Enhanced CPU detection and feature setting code by Mike Jagdis
6  *  and Martin Mares, November 1997.
7  */
8
9 .text
10 #include <linux/threads.h>
11 #include <linux/init.h>
12 #include <linux/linkage.h>
13 #include <asm/segment.h>
14 #include <asm/page_types.h>
15 #include <asm/pgtable_types.h>
16 #include <asm/cache.h>
17 #include <asm/thread_info.h>
18 #include <asm/asm-offsets.h>
19 #include <asm/setup.h>
20 #include <asm/processor-flags.h>
21 #include <asm/msr-index.h>
22 #include <asm/cpufeatures.h>
23 #include <asm/percpu.h>
24 #include <asm/nops.h>
25 #include <asm/bootparam.h>
26 #include <asm/export.h>
27 #include <asm/pgtable_32.h>
28
29 /* Physical address */
30 #define pa(X) ((X) - __PAGE_OFFSET)
31
32 /*
33  * References to members of the new_cpu_data structure.
34  */
35
36 #define X86             new_cpu_data+CPUINFO_x86
37 #define X86_VENDOR      new_cpu_data+CPUINFO_x86_vendor
38 #define X86_MODEL       new_cpu_data+CPUINFO_x86_model
39 #define X86_MASK        new_cpu_data+CPUINFO_x86_mask
40 #define X86_HARD_MATH   new_cpu_data+CPUINFO_hard_math
41 #define X86_CPUID       new_cpu_data+CPUINFO_cpuid_level
42 #define X86_CAPABILITY  new_cpu_data+CPUINFO_x86_capability
43 #define X86_VENDOR_ID   new_cpu_data+CPUINFO_x86_vendor_id
44
45
46 #define SIZEOF_PTREGS 17*4
47
48 /*
49  * Worst-case size of the kernel mapping we need to make:
50  * a relocatable kernel can live anywhere in lowmem, so we need to be able
51  * to map all of lowmem.
52  */
53 KERNEL_PAGES = LOWMEM_PAGES
54
55 INIT_MAP_SIZE = PAGE_TABLE_SIZE(KERNEL_PAGES) * PAGE_SIZE
56 RESERVE_BRK(pagetables, INIT_MAP_SIZE)
57
58 /*
59  * 32-bit kernel entrypoint; only used by the boot CPU.  On entry,
60  * %esi points to the real-mode code as a 32-bit pointer.
61  * CS and DS must be 4 GB flat segments, but we don't depend on
62  * any particular GDT layout, because we load our own as soon as we
63  * can.
64  */
65 __HEAD
66 ENTRY(startup_32)
67         movl pa(initial_stack),%ecx
68         
69         /* test KEEP_SEGMENTS flag to see if the bootloader is asking
70                 us to not reload segments */
71         testb $KEEP_SEGMENTS, BP_loadflags(%esi)
72         jnz 2f
73
74 /*
75  * Set segments to known values.
76  */
77         lgdt pa(boot_gdt_descr)
78         movl $(__BOOT_DS),%eax
79         movl %eax,%ds
80         movl %eax,%es
81         movl %eax,%fs
82         movl %eax,%gs
83         movl %eax,%ss
84 2:
85         leal -__PAGE_OFFSET(%ecx),%esp
86
87 /*
88  * Clear BSS first so that there are no surprises...
89  */
90         cld
91         xorl %eax,%eax
92         movl $pa(__bss_start),%edi
93         movl $pa(__bss_stop),%ecx
94         subl %edi,%ecx
95         shrl $2,%ecx
96         rep ; stosl
97 /*
98  * Copy bootup parameters out of the way.
99  * Note: %esi still has the pointer to the real-mode data.
100  * With the kexec as boot loader, parameter segment might be loaded beyond
101  * kernel image and might not even be addressable by early boot page tables.
102  * (kexec on panic case). Hence copy out the parameters before initializing
103  * page tables.
104  */
105         movl $pa(boot_params),%edi
106         movl $(PARAM_SIZE/4),%ecx
107         cld
108         rep
109         movsl
110         movl pa(boot_params) + NEW_CL_POINTER,%esi
111         andl %esi,%esi
112         jz 1f                   # No command line
113         movl $pa(boot_command_line),%edi
114         movl $(COMMAND_LINE_SIZE/4),%ecx
115         rep
116         movsl
117 1:
118
119 #ifdef CONFIG_OLPC
120         /* save OFW's pgdir table for later use when calling into OFW */
121         movl %cr3, %eax
122         movl %eax, pa(olpc_ofw_pgd)
123 #endif
124
125 #ifdef CONFIG_MICROCODE
126         /* Early load ucode on BSP. */
127         call load_ucode_bsp
128 #endif
129
130         /* Create early pagetables. */
131         call  mk_early_pgtbl_32
132
133         /* Do early initialization of the fixmap area */
134         movl $pa(initial_pg_fixmap)+PDE_IDENT_ATTR,%eax
135 #ifdef  CONFIG_X86_PAE
136 #define KPMDS (((-__PAGE_OFFSET) >> 30) & 3) /* Number of kernel PMDs */
137         movl %eax,pa(initial_pg_pmd+0x1000*KPMDS-8)
138 #else
139         movl %eax,pa(initial_page_table+0xffc)
140 #endif
141
142 #ifdef CONFIG_PARAVIRT
143         /* This is can only trip for a broken bootloader... */
144         cmpw $0x207, pa(boot_params + BP_version)
145         jb .Ldefault_entry
146
147         /* Paravirt-compatible boot parameters.  Look to see what architecture
148                 we're booting under. */
149         movl pa(boot_params + BP_hardware_subarch), %eax
150         cmpl $num_subarch_entries, %eax
151         jae .Lbad_subarch
152
153         movl pa(subarch_entries)(,%eax,4), %eax
154         subl $__PAGE_OFFSET, %eax
155         jmp *%eax
156
157 .Lbad_subarch:
158 WEAK(lguest_entry)
159 WEAK(xen_entry)
160         /* Unknown implementation; there's really
161            nothing we can do at this point. */
162         ud2a
163
164         __INITDATA
165
166 subarch_entries:
167         .long .Ldefault_entry           /* normal x86/PC */
168         .long lguest_entry              /* lguest hypervisor */
169         .long xen_entry                 /* Xen hypervisor */
170         .long .Ldefault_entry           /* Moorestown MID */
171 num_subarch_entries = (. - subarch_entries) / 4
172 .previous
173 #else
174         jmp .Ldefault_entry
175 #endif /* CONFIG_PARAVIRT */
176
177 #ifdef CONFIG_HOTPLUG_CPU
178 /*
179  * Boot CPU0 entry point. It's called from play_dead(). Everything has been set
180  * up already except stack. We just set up stack here. Then call
181  * start_secondary().
182  */
183 ENTRY(start_cpu0)
184         movl initial_stack, %ecx
185         movl %ecx, %esp
186         call *(initial_code)
187 1:      jmp 1b
188 ENDPROC(start_cpu0)
189 #endif
190
191 /*
192  * Non-boot CPU entry point; entered from trampoline.S
193  * We can't lgdt here, because lgdt itself uses a data segment, but
194  * we know the trampoline has already loaded the boot_gdt for us.
195  *
196  * If cpu hotplug is not supported then this code can go in init section
197  * which will be freed later
198  */
199 ENTRY(startup_32_smp)
200         cld
201         movl $(__BOOT_DS),%eax
202         movl %eax,%ds
203         movl %eax,%es
204         movl %eax,%fs
205         movl %eax,%gs
206         movl pa(initial_stack),%ecx
207         movl %eax,%ss
208         leal -__PAGE_OFFSET(%ecx),%esp
209
210 #ifdef CONFIG_MICROCODE
211         /* Early load ucode on AP. */
212         call load_ucode_ap
213 #endif
214
215 .Ldefault_entry:
216 #define CR0_STATE       (X86_CR0_PE | X86_CR0_MP | X86_CR0_ET | \
217                          X86_CR0_NE | X86_CR0_WP | X86_CR0_AM | \
218                          X86_CR0_PG)
219         movl $(CR0_STATE & ~X86_CR0_PG),%eax
220         movl %eax,%cr0
221
222 /*
223  * We want to start out with EFLAGS unambiguously cleared. Some BIOSes leave
224  * bits like NT set. This would confuse the debugger if this code is traced. So
225  * initialize them properly now before switching to protected mode. That means
226  * DF in particular (even though we have cleared it earlier after copying the
227  * command line) because GCC expects it.
228  */
229         pushl $0
230         popfl
231
232 /*
233  * New page tables may be in 4Mbyte page mode and may be using the global pages.
234  *
235  * NOTE! If we are on a 486 we may have no cr4 at all! Specifically, cr4 exists
236  * if and only if CPUID exists and has flags other than the FPU flag set.
237  */
238         movl $-1,pa(X86_CPUID)          # preset CPUID level
239         movl $X86_EFLAGS_ID,%ecx
240         pushl %ecx
241         popfl                           # set EFLAGS=ID
242         pushfl
243         popl %eax                       # get EFLAGS
244         testl $X86_EFLAGS_ID,%eax       # did EFLAGS.ID remained set?
245         jz .Lenable_paging              # hw disallowed setting of ID bit
246                                         # which means no CPUID and no CR4
247
248         xorl %eax,%eax
249         cpuid
250         movl %eax,pa(X86_CPUID)         # save largest std CPUID function
251
252         movl $1,%eax
253         cpuid
254         andl $~1,%edx                   # Ignore CPUID.FPU
255         jz .Lenable_paging              # No flags or only CPUID.FPU = no CR4
256
257         movl pa(mmu_cr4_features),%eax
258         movl %eax,%cr4
259
260         testb $X86_CR4_PAE, %al         # check if PAE is enabled
261         jz .Lenable_paging
262
263         /* Check if extended functions are implemented */
264         movl $0x80000000, %eax
265         cpuid
266         /* Value must be in the range 0x80000001 to 0x8000ffff */
267         subl $0x80000001, %eax
268         cmpl $(0x8000ffff-0x80000001), %eax
269         ja .Lenable_paging
270
271         /* Clear bogus XD_DISABLE bits */
272         call verify_cpu
273
274         mov $0x80000001, %eax
275         cpuid
276         /* Execute Disable bit supported? */
277         btl $(X86_FEATURE_NX & 31), %edx
278         jnc .Lenable_paging
279
280         /* Setup EFER (Extended Feature Enable Register) */
281         movl $MSR_EFER, %ecx
282         rdmsr
283
284         btsl $_EFER_NX, %eax
285         /* Make changes effective */
286         wrmsr
287
288 .Lenable_paging:
289
290 /*
291  * Enable paging
292  */
293         movl $pa(initial_page_table), %eax
294         movl %eax,%cr3          /* set the page table pointer.. */
295         movl $CR0_STATE,%eax
296         movl %eax,%cr0          /* ..and set paging (PG) bit */
297         ljmp $__BOOT_CS,$1f     /* Clear prefetch and normalize %eip */
298 1:
299         /* Shift the stack pointer to a virtual address */
300         addl $__PAGE_OFFSET, %esp
301
302 /*
303  * start system 32-bit setup. We need to re-do some of the things done
304  * in 16-bit mode for the "real" operations.
305  */
306         movl setup_once_ref,%eax
307         andl %eax,%eax
308         jz 1f                           # Did we do this already?
309         call *%eax
310 1:
311
312 /*
313  * Check if it is 486
314  */
315         movb $4,X86                     # at least 486
316         cmpl $-1,X86_CPUID
317         je .Lis486
318
319         /* get vendor info */
320         xorl %eax,%eax                  # call CPUID with 0 -> return vendor ID
321         cpuid
322         movl %eax,X86_CPUID             # save CPUID level
323         movl %ebx,X86_VENDOR_ID         # lo 4 chars
324         movl %edx,X86_VENDOR_ID+4       # next 4 chars
325         movl %ecx,X86_VENDOR_ID+8       # last 4 chars
326
327         orl %eax,%eax                   # do we have processor info as well?
328         je .Lis486
329
330         movl $1,%eax            # Use the CPUID instruction to get CPU type
331         cpuid
332         movb %al,%cl            # save reg for future use
333         andb $0x0f,%ah          # mask processor family
334         movb %ah,X86
335         andb $0xf0,%al          # mask model
336         shrb $4,%al
337         movb %al,X86_MODEL
338         andb $0x0f,%cl          # mask mask revision
339         movb %cl,X86_MASK
340         movl %edx,X86_CAPABILITY
341
342 .Lis486:
343         movl $0x50022,%ecx      # set AM, WP, NE and MP
344         movl %cr0,%eax
345         andl $0x80000011,%eax   # Save PG,PE,ET
346         orl %ecx,%eax
347         movl %eax,%cr0
348
349         lgdt early_gdt_descr
350         lidt idt_descr
351         ljmp $(__KERNEL_CS),$1f
352 1:      movl $(__KERNEL_DS),%eax        # reload all the segment registers
353         movl %eax,%ss                   # after changing gdt.
354
355         movl $(__USER_DS),%eax          # DS/ES contains default USER segment
356         movl %eax,%ds
357         movl %eax,%es
358
359         movl $(__KERNEL_PERCPU), %eax
360         movl %eax,%fs                   # set this cpu's percpu
361
362         movl $(__KERNEL_STACK_CANARY),%eax
363         movl %eax,%gs
364
365         xorl %eax,%eax                  # Clear LDT
366         lldt %ax
367
368         call *(initial_code)
369 1:      jmp 1b
370 ENDPROC(startup_32_smp)
371
372 #include "verify_cpu.S"
373
374 /*
375  *  setup_once
376  *
377  *  The setup work we only want to run on the BSP.
378  *
379  *  Warning: %esi is live across this function.
380  */
381 __INIT
382 setup_once:
383         /*
384          * Set up a idt with 256 interrupt gates that push zero if there
385          * is no error code and then jump to early_idt_handler_common.
386          * It doesn't actually load the idt - that needs to be done on
387          * each CPU. Interrupts are enabled elsewhere, when we can be
388          * relatively sure everything is ok.
389          */
390
391         movl $idt_table,%edi
392         movl $early_idt_handler_array,%eax
393         movl $NUM_EXCEPTION_VECTORS,%ecx
394 1:
395         movl %eax,(%edi)
396         movl %eax,4(%edi)
397         /* interrupt gate, dpl=0, present */
398         movl $(0x8E000000 + __KERNEL_CS),2(%edi)
399         addl $EARLY_IDT_HANDLER_SIZE,%eax
400         addl $8,%edi
401         loop 1b
402
403         movl $256 - NUM_EXCEPTION_VECTORS,%ecx
404         movl $ignore_int,%edx
405         movl $(__KERNEL_CS << 16),%eax
406         movw %dx,%ax            /* selector = 0x0010 = cs */
407         movw $0x8E00,%dx        /* interrupt gate - dpl=0, present */
408 2:
409         movl %eax,(%edi)
410         movl %edx,4(%edi)
411         addl $8,%edi
412         loop 2b
413
414 #ifdef CONFIG_CC_STACKPROTECTOR
415         /*
416          * Configure the stack canary. The linker can't handle this by
417          * relocation.  Manually set base address in stack canary
418          * segment descriptor.
419          */
420         movl $gdt_page,%eax
421         movl $stack_canary,%ecx
422         movw %cx, 8 * GDT_ENTRY_STACK_CANARY + 2(%eax)
423         shrl $16, %ecx
424         movb %cl, 8 * GDT_ENTRY_STACK_CANARY + 4(%eax)
425         movb %ch, 8 * GDT_ENTRY_STACK_CANARY + 7(%eax)
426 #endif
427
428         andl $0,setup_once_ref  /* Once is enough, thanks */
429         ret
430
431 ENTRY(early_idt_handler_array)
432         # 36(%esp) %eflags
433         # 32(%esp) %cs
434         # 28(%esp) %eip
435         # 24(%rsp) error code
436         i = 0
437         .rept NUM_EXCEPTION_VECTORS
438         .ifeq (EXCEPTION_ERRCODE_MASK >> i) & 1
439         pushl $0                # Dummy error code, to make stack frame uniform
440         .endif
441         pushl $i                # 20(%esp) Vector number
442         jmp early_idt_handler_common
443         i = i + 1
444         .fill early_idt_handler_array + i*EARLY_IDT_HANDLER_SIZE - ., 1, 0xcc
445         .endr
446 ENDPROC(early_idt_handler_array)
447         
448 early_idt_handler_common:
449         /*
450          * The stack is the hardware frame, an error code or zero, and the
451          * vector number.
452          */
453         cld
454
455         incl %ss:early_recursion_flag
456
457         /* The vector number is in pt_regs->gs */
458
459         cld
460         pushl   %fs             /* pt_regs->fs */
461         movw    $0, 2(%esp)     /* clear high bits (some CPUs leave garbage) */
462         pushl   %es             /* pt_regs->es */
463         movw    $0, 2(%esp)     /* clear high bits (some CPUs leave garbage) */
464         pushl   %ds             /* pt_regs->ds */
465         movw    $0, 2(%esp)     /* clear high bits (some CPUs leave garbage) */
466         pushl   %eax            /* pt_regs->ax */
467         pushl   %ebp            /* pt_regs->bp */
468         pushl   %edi            /* pt_regs->di */
469         pushl   %esi            /* pt_regs->si */
470         pushl   %edx            /* pt_regs->dx */
471         pushl   %ecx            /* pt_regs->cx */
472         pushl   %ebx            /* pt_regs->bx */
473
474         /* Fix up DS and ES */
475         movl    $(__KERNEL_DS), %ecx
476         movl    %ecx, %ds
477         movl    %ecx, %es
478
479         /* Load the vector number into EDX */
480         movl    PT_GS(%esp), %edx
481
482         /* Load GS into pt_regs->gs and clear high bits */
483         movw    %gs, PT_GS(%esp)
484         movw    $0, PT_GS+2(%esp)
485
486         movl    %esp, %eax      /* args are pt_regs (EAX), trapnr (EDX) */
487         call    early_fixup_exception
488
489         popl    %ebx            /* pt_regs->bx */
490         popl    %ecx            /* pt_regs->cx */
491         popl    %edx            /* pt_regs->dx */
492         popl    %esi            /* pt_regs->si */
493         popl    %edi            /* pt_regs->di */
494         popl    %ebp            /* pt_regs->bp */
495         popl    %eax            /* pt_regs->ax */
496         popl    %ds             /* pt_regs->ds */
497         popl    %es             /* pt_regs->es */
498         popl    %fs             /* pt_regs->fs */
499         popl    %gs             /* pt_regs->gs */
500         decl    %ss:early_recursion_flag
501         addl    $4, %esp        /* pop pt_regs->orig_ax */
502         iret
503 ENDPROC(early_idt_handler_common)
504
505 /* This is the default interrupt "handler" :-) */
506         ALIGN
507 ignore_int:
508         cld
509 #ifdef CONFIG_PRINTK
510         pushl %eax
511         pushl %ecx
512         pushl %edx
513         pushl %es
514         pushl %ds
515         movl $(__KERNEL_DS),%eax
516         movl %eax,%ds
517         movl %eax,%es
518         cmpl $2,early_recursion_flag
519         je hlt_loop
520         incl early_recursion_flag
521         pushl 16(%esp)
522         pushl 24(%esp)
523         pushl 32(%esp)
524         pushl 40(%esp)
525         pushl $int_msg
526         call printk
527
528         call dump_stack
529
530         addl $(5*4),%esp
531         popl %ds
532         popl %es
533         popl %edx
534         popl %ecx
535         popl %eax
536 #endif
537         iret
538
539 hlt_loop:
540         hlt
541         jmp hlt_loop
542 ENDPROC(ignore_int)
543 __INITDATA
544         .align 4
545 GLOBAL(early_recursion_flag)
546         .long 0
547
548 __REFDATA
549         .align 4
550 ENTRY(initial_code)
551         .long i386_start_kernel
552 ENTRY(setup_once_ref)
553         .long setup_once
554
555 /*
556  * BSS section
557  */
558 __PAGE_ALIGNED_BSS
559         .align PAGE_SIZE
560 #ifdef CONFIG_X86_PAE
561 .globl initial_pg_pmd
562 initial_pg_pmd:
563         .fill 1024*KPMDS,4,0
564 #else
565 .globl initial_page_table
566 initial_page_table:
567         .fill 1024,4,0
568 #endif
569 initial_pg_fixmap:
570         .fill 1024,4,0
571 .globl empty_zero_page
572 empty_zero_page:
573         .fill 4096,1,0
574 .globl swapper_pg_dir
575 swapper_pg_dir:
576         .fill 1024,4,0
577 EXPORT_SYMBOL(empty_zero_page)
578
579 /*
580  * This starts the data section.
581  */
582 #ifdef CONFIG_X86_PAE
583 __PAGE_ALIGNED_DATA
584         /* Page-aligned for the benefit of paravirt? */
585         .align PAGE_SIZE
586 ENTRY(initial_page_table)
587         .long   pa(initial_pg_pmd+PGD_IDENT_ATTR),0     /* low identity map */
588 # if KPMDS == 3
589         .long   pa(initial_pg_pmd+PGD_IDENT_ATTR),0
590         .long   pa(initial_pg_pmd+PGD_IDENT_ATTR+0x1000),0
591         .long   pa(initial_pg_pmd+PGD_IDENT_ATTR+0x2000),0
592 # elif KPMDS == 2
593         .long   0,0
594         .long   pa(initial_pg_pmd+PGD_IDENT_ATTR),0
595         .long   pa(initial_pg_pmd+PGD_IDENT_ATTR+0x1000),0
596 # elif KPMDS == 1
597         .long   0,0
598         .long   0,0
599         .long   pa(initial_pg_pmd+PGD_IDENT_ATTR),0
600 # else
601 #  error "Kernel PMDs should be 1, 2 or 3"
602 # endif
603         .align PAGE_SIZE                /* needs to be page-sized too */
604 #endif
605
606 .data
607 .balign 4
608 ENTRY(initial_stack)
609         /*
610          * The SIZEOF_PTREGS gap is a convention which helps the in-kernel
611          * unwinder reliably detect the end of the stack.
612          */
613         .long init_thread_union + THREAD_SIZE - SIZEOF_PTREGS - \
614               TOP_OF_KERNEL_STACK_PADDING;
615
616 __INITRODATA
617 int_msg:
618         .asciz "Unknown interrupt or fault at: %p %p %p\n"
619
620 #include "../../x86/xen/xen-head.S"
621
622 /*
623  * The IDT and GDT 'descriptors' are a strange 48-bit object
624  * only used by the lidt and lgdt instructions. They are not
625  * like usual segment descriptors - they consist of a 16-bit
626  * segment size, and 32-bit linear address value:
627  */
628
629         .data
630 .globl boot_gdt_descr
631 .globl idt_descr
632
633         ALIGN
634 # early boot GDT descriptor (must use 1:1 address mapping)
635         .word 0                         # 32 bit align gdt_desc.address
636 boot_gdt_descr:
637         .word __BOOT_DS+7
638         .long boot_gdt - __PAGE_OFFSET
639
640         .word 0                         # 32-bit align idt_desc.address
641 idt_descr:
642         .word IDT_ENTRIES*8-1           # idt contains 256 entries
643         .long idt_table
644
645 # boot GDT descriptor (later on used by CPU#0):
646         .word 0                         # 32 bit align gdt_desc.address
647 ENTRY(early_gdt_descr)
648         .word GDT_ENTRIES*8-1
649         .long gdt_page                  /* Overwritten for secondary CPUs */
650
651 /*
652  * The boot_gdt must mirror the equivalent in setup.S and is
653  * used only for booting.
654  */
655         .align L1_CACHE_BYTES
656 ENTRY(boot_gdt)
657         .fill GDT_ENTRY_BOOT_CS,8,0
658         .quad 0x00cf9a000000ffff        /* kernel 4GB code at 0x00000000 */
659         .quad 0x00cf92000000ffff        /* kernel 4GB data at 0x00000000 */