x86_64: move boot
[linux-2.6.git] / arch / x86_64 / boot / compressed / head_64.S
1 /*
2  *  linux/boot/head.S
3  *
4  *  Copyright (C) 1991, 1992, 1993  Linus Torvalds
5  */
6
7 /*
8  *  head.S contains the 32-bit startup code.
9  *
10  * NOTE!!! Startup happens at absolute address 0x00001000, which is also where
11  * the page directory will exist. The startup code will be overwritten by
12  * the page directory. [According to comments etc elsewhere on a compressed
13  * kernel it will end up at 0x1000 + 1Mb I hope so as I assume this. - AC]
14  *
15  * Page 0 is deliberately kept safe, since System Management Mode code in 
16  * laptops may need to access the BIOS data stored there.  This is also
17  * useful for future device drivers that either access the BIOS via VM86 
18  * mode.
19  */
20
21 /*
22  * High loaded stuff by Hans Lermen & Werner Almesberger, Feb. 1996
23  */
24 .code32
25 .text
26
27 #include <linux/linkage.h>
28 #include <asm/segment.h>
29 #include <asm/pgtable.h>
30 #include <asm/page.h>
31 #include <asm/msr.h>
32
33 .section ".text.head"
34         .code32
35         .globl startup_32
36
37 startup_32:
38         cld
39         cli
40         movl    $(__KERNEL_DS), %eax
41         movl    %eax, %ds
42         movl    %eax, %es
43         movl    %eax, %ss
44
45 /* Calculate the delta between where we were compiled to run
46  * at and where we were actually loaded at.  This can only be done
47  * with a short local call on x86.  Nothing  else will tell us what
48  * address we are running at.  The reserved chunk of the real-mode
49  * data at 0x1e4 (defined as a scratch field) are used as the stack
50  * for this calculation. Only 4 bytes are needed.
51  */
52         leal    (0x1e4+4)(%esi), %esp
53         call    1f
54 1:      popl    %ebp
55         subl    $1b, %ebp
56
57 /* setup a stack and make sure cpu supports long mode. */
58         movl    $user_stack_end, %eax
59         addl    %ebp, %eax
60         movl    %eax, %esp
61
62         call    verify_cpu
63         testl   %eax, %eax
64         jnz     no_longmode
65
66 /* Compute the delta between where we were compiled to run at
67  * and where the code will actually run at.
68  */
69 /* %ebp contains the address we are loaded at by the boot loader and %ebx
70  * contains the address where we should move the kernel image temporarily
71  * for safe in-place decompression.
72  */
73
74 #ifdef CONFIG_RELOCATABLE
75         movl    %ebp, %ebx
76         addl    $(LARGE_PAGE_SIZE -1), %ebx
77         andl    $LARGE_PAGE_MASK, %ebx
78 #else
79         movl    $CONFIG_PHYSICAL_START, %ebx
80 #endif
81
82         /* Replace the compressed data size with the uncompressed size */
83         subl    input_len(%ebp), %ebx
84         movl    output_len(%ebp), %eax
85         addl    %eax, %ebx
86         /* Add 8 bytes for every 32K input block */
87         shrl    $12, %eax
88         addl    %eax, %ebx
89         /* Add 32K + 18 bytes of extra slack and align on a 4K boundary */
90         addl    $(32768 + 18 + 4095), %ebx
91         andl    $~4095, %ebx
92
93 /*
94  * Prepare for entering 64 bit mode
95  */
96
97         /* Load new GDT with the 64bit segments using 32bit descriptor */
98         leal    gdt(%ebp), %eax
99         movl    %eax, gdt+2(%ebp)
100         lgdt    gdt(%ebp)
101
102         /* Enable PAE mode */
103         xorl    %eax, %eax
104         orl     $(1 << 5), %eax
105         movl    %eax, %cr4
106
107  /*
108   * Build early 4G boot pagetable
109   */
110         /* Initialize Page tables to 0*/
111         leal    pgtable(%ebx), %edi
112         xorl    %eax, %eax
113         movl    $((4096*6)/4), %ecx
114         rep     stosl
115
116         /* Build Level 4 */
117         leal    pgtable + 0(%ebx), %edi
118         leal    0x1007 (%edi), %eax
119         movl    %eax, 0(%edi)
120
121         /* Build Level 3 */
122         leal    pgtable + 0x1000(%ebx), %edi
123         leal    0x1007(%edi), %eax
124         movl    $4, %ecx
125 1:      movl    %eax, 0x00(%edi)
126         addl    $0x00001000, %eax
127         addl    $8, %edi
128         decl    %ecx
129         jnz     1b
130
131         /* Build Level 2 */
132         leal    pgtable + 0x2000(%ebx), %edi
133         movl    $0x00000183, %eax
134         movl    $2048, %ecx
135 1:      movl    %eax, 0(%edi)
136         addl    $0x00200000, %eax
137         addl    $8, %edi
138         decl    %ecx
139         jnz     1b
140
141         /* Enable the boot page tables */
142         leal    pgtable(%ebx), %eax
143         movl    %eax, %cr3
144
145         /* Enable Long mode in EFER (Extended Feature Enable Register) */
146         movl    $MSR_EFER, %ecx
147         rdmsr
148         btsl    $_EFER_LME, %eax
149         wrmsr
150
151         /* Setup for the jump to 64bit mode
152          *
153          * When the jump is performend we will be in long mode but
154          * in 32bit compatibility mode with EFER.LME = 1, CS.L = 0, CS.D = 1
155          * (and in turn EFER.LMA = 1).  To jump into 64bit mode we use
156          * the new gdt/idt that has __KERNEL_CS with CS.L = 1.
157          * We place all of the values on our mini stack so lret can
158          * used to perform that far jump.
159          */
160         pushl   $__KERNEL_CS
161         leal    startup_64(%ebp), %eax
162         pushl   %eax
163
164         /* Enter paged protected Mode, activating Long Mode */
165         movl    $0x80000001, %eax /* Enable Paging and Protected mode */
166         movl    %eax, %cr0
167
168         /* Jump from 32bit compatibility mode into 64bit mode. */
169         lret
170
171 no_longmode:
172         /* This isn't an x86-64 CPU so hang */
173 1:
174         hlt
175         jmp     1b
176
177 #include "../../kernel/verify_cpu_64.S"
178
179         /* Be careful here startup_64 needs to be at a predictable
180          * address so I can export it in an ELF header.  Bootloaders
181          * should look at the ELF header to find this address, as
182          * it may change in the future.
183          */
184         .code64
185         .org 0x200
186 ENTRY(startup_64)
187         /* We come here either from startup_32 or directly from a
188          * 64bit bootloader.  If we come here from a bootloader we depend on
189          * an identity mapped page table being provied that maps our
190          * entire text+data+bss and hopefully all of memory.
191          */
192
193         /* Setup data segments. */
194         xorl    %eax, %eax
195         movl    %eax, %ds
196         movl    %eax, %es
197         movl    %eax, %ss
198         movl    %eax, %fs
199         movl    %eax, %gs
200         lldt    %ax
201         movl    $0x20, %eax
202         ltr     %ax
203
204         /* Compute the decompressed kernel start address.  It is where
205          * we were loaded at aligned to a 2M boundary. %rbp contains the
206          * decompressed kernel start address.
207          *
208          * If it is a relocatable kernel then decompress and run the kernel
209          * from load address aligned to 2MB addr, otherwise decompress and
210          * run the kernel from CONFIG_PHYSICAL_START
211          */
212
213         /* Start with the delta to where the kernel will run at. */
214 #ifdef CONFIG_RELOCATABLE
215         leaq    startup_32(%rip) /* - $startup_32 */, %rbp
216         addq    $(LARGE_PAGE_SIZE - 1), %rbp
217         andq    $LARGE_PAGE_MASK, %rbp
218         movq    %rbp, %rbx
219 #else
220         movq    $CONFIG_PHYSICAL_START, %rbp
221         movq    %rbp, %rbx
222 #endif
223
224         /* Replace the compressed data size with the uncompressed size */
225         movl    input_len(%rip), %eax
226         subq    %rax, %rbx
227         movl    output_len(%rip), %eax
228         addq    %rax, %rbx
229         /* Add 8 bytes for every 32K input block */
230         shrq    $12, %rax
231         addq    %rax, %rbx
232         /* Add 32K + 18 bytes of extra slack and align on a 4K boundary */
233         addq    $(32768 + 18 + 4095), %rbx
234         andq    $~4095, %rbx
235
236 /* Copy the compressed kernel to the end of our buffer
237  * where decompression in place becomes safe.
238  */
239         leaq    _end(%rip), %r8
240         leaq    _end(%rbx), %r9
241         movq    $_end /* - $startup_32 */, %rcx
242 1:      subq    $8, %r8
243         subq    $8, %r9
244         movq    0(%r8), %rax
245         movq    %rax, 0(%r9)
246         subq    $8, %rcx
247         jnz     1b
248
249 /*
250  * Jump to the relocated address.
251  */
252         leaq    relocated(%rbx), %rax
253         jmp     *%rax
254
255 .section ".text"
256 relocated:
257
258 /*
259  * Clear BSS
260  */
261         xorq    %rax, %rax
262         leaq    _edata(%rbx), %rdi
263         leaq    _end(%rbx), %rcx
264         subq    %rdi, %rcx
265         cld
266         rep
267         stosb
268
269         /* Setup the stack */
270         leaq    user_stack_end(%rip), %rsp
271
272         /* zero EFLAGS after setting rsp */
273         pushq   $0
274         popfq
275
276 /*
277  * Do the decompression, and jump to the new kernel..
278  */
279         pushq   %rsi                    # Save the real mode argument
280         movq    %rsi, %rdi              # real mode address
281         leaq    _heap(%rip), %rsi       # _heap
282         leaq    input_data(%rip), %rdx  # input_data
283         movl    input_len(%rip), %eax
284         movq    %rax, %rcx              # input_len
285         movq    %rbp, %r8               # output
286         call    decompress_kernel
287         popq    %rsi
288
289
290 /*
291  * Jump to the decompressed kernel.
292  */
293         jmp     *%rbp
294
295         .data
296 gdt:
297         .word   gdt_end - gdt
298         .long   gdt
299         .word   0
300         .quad   0x0000000000000000      /* NULL descriptor */
301         .quad   0x00af9a000000ffff      /* __KERNEL_CS */
302         .quad   0x00cf92000000ffff      /* __KERNEL_DS */
303         .quad   0x0080890000000000      /* TS descriptor */
304         .quad   0x0000000000000000      /* TS continued */
305 gdt_end:
306         .bss
307 /* Stack for uncompression */
308         .balign 4
309 user_stack:
310         .fill 4096,4,0
311 user_stack_end: